薄壁、細管件的彎曲加工工藝方案

發布者:重慶AG亞遊試玩塑膠有限公司 發布時間:2016/1/15 10:00:02 閱讀:次 【字體:

摘要:彈射救生裝置性能直接影響到緊急情況下飛行員的生命安全。近年來,國內外彈射救生裝置朝著高性能和低質量的方向發展,輕巧零件在彈射救生裝置中得到越來越廣泛的應用。

部分零件形狀或結構特殊,甚至不能用常用或已知的加工方法加工出來。這裏將要向你介紹一種不鏽鋼細管件的高精度彎曲方法的探索與研究,希望可以給其他類似特殊零件的加工一些啟示和參考。

在本文裏將詳盡介紹某f4mm×0.5mm不鏽鋼管,彎管後保證f2.9mm鋼球能自由通過零件加工方法探索過程及加工方法。

1.問題提出

在某型號彈射座椅的研究試製過程中,AG亞遊試玩遇到了技術難題:有一薄壁不鏽鋼細管零件不能用已知方法加工出來。該彎管零件材料為f4mm×0.5mm不鏽鋼管,要求內孔加工到f3mm,彎管後必須保證f2.9鋼球能自由通過,如圖1所示。

鋼球運行圖

2.分析與解決

查《鈑金冷作工手冊》(以下簡稱《手冊》)管材最小彎曲半徑的計算見表1。

 管材最小彎曲半徑

由表1可知,材料為不鏽鋼管時,最小彎曲半徑為R=2.5D=2.5×4=10(mm)。該零件壁厚隻有0.5mm,顯然不能采用氣焊加熱和充沙加熱的彎曲工藝。假如可采用不充沙冷彎的工藝,計算得最小彎曲半徑為R=3D=3×4=12(mm)。而零件設計要求的彎曲半徑為6mm,甚至隻有理論半徑的一半。查《手冊》管材的最小彎曲半徑允許值表,摘錄部分數據如下,如表2所示。

管材的最小彎曲半徑允許值表

由上表數據按線性規律估算,當d=4mm,t=0.5mm時最小允許彎曲半徑R≈10mm。理論最小彎曲半徑為12mm,實際允許最小彎曲半徑為10mm。而此零件設計要求為R=6mm。

不鏽鋼材料較難彎曲,需要較大彎曲力。此零件對彎曲質量要求較高: f3mm內孔鋼管彎曲後保證f2.9mm鋼球能自由通過,就是要求彎曲後管截麵基本不變形。從實踐經驗AG亞遊試玩知道:如果采用不加填料冷彎工藝不可能達到如此高的彎曲質量,必須采用填料彎曲加工工藝。

該零件內孔直徑隻有3mm,填料灌注不方便。無論是固態填料還是液態填料,填料時都極易產生灌不滿、氣泡、填料不實的缺陷。因此必須采用新的更合理的填料方法,解決填料填充質量的問題。

剛開始,AG亞遊試玩采用易於熔化鬆香作填料試驗。在精心將鬆香熔化後填注到不鏽鋼管中後,待鬆香冷硬後彎曲試驗。無論AG亞遊試玩怎樣努力,彎曲出的試件截麵都會過量變形,不能滿足設計要求。經對彎管彎曲進行受力分析,如圖2所示。

分析可知,管子彎曲時內部填料主要受到壓應力作用,且管子內外側受壓應力比中線兩側側麵小,截麵受力不均使彎曲管子截麵成似橢圓形。如果填料抗壓強度不夠,受壓體積改變或發生“流動”現象都會使彎曲後截麵成似橢圓形。采用鬆香作填料時,過大的壓應力使鬆香材料在管內發生“流動”現象,使彎出的截麵變形。

AG亞遊試玩又用較常用可以承受較大壓應力的較細顆粒石英砂材料作填料彎曲試驗。試驗結果也是管子截麵變成似橢圓形。AG亞遊試玩分析可能是因為石英砂顆粒在受到較大不均的壓應力時會產生輕微的相對滑動,使彎出的截麵變形。

AG亞遊試玩想到用f3mm鋁棒直接插到不鏽鋼管中做填料。彎曲試驗後的截麵形狀基本可以滿足要求,但彎曲後鋁棒沒辦法從孔中取出,也行不通。

在用以上3種材料試驗未果後,AG亞遊試玩知道必須找到一種新的填料,這種填料至少需滿足以下條件:①承受較大壓應力作用時體積不會改變。②截麵受到不均壓力作用時不變形或變形很小。③易於填注到細管中。④彎曲後易於從彎管中取出。

後來,在以上經驗的基礎上,AG亞遊試玩想到了低溫合金材料。查閱了多本低溫合金資料後,AG亞遊試玩找到一種熔點為70℃低溫合金配方:鉛27%,鎘10%,鉍50%,錫13%。在用天平稱量各種材料混合熔化後,AG亞遊試玩製成了這種低溫合金材料。AG亞遊試玩將這種低溫合金熔液通過自己設計的灌模灌注到管中,待冷凝後進行彎曲試驗。彎曲後細管外延出現輕微裂紋,但彎曲後管徑基本可以滿足要求。

認真對比查看彎曲前後細管,注意到:細管在彎曲前內壁存在輕微擴孔加工工序的刀痕,在刀痕較明顯處的裂紋較明顯。分析可知,在彎曲時管件外壁受拉應力作用,在有刀痕地方產生應力集中,使本來就有較強塑性不鏽鋼薄壁拉裂。降低細管內表麵表麵粗糙度可減少應力集中,因此建議車間將細管上一道擴孔工序由鑽削加工改為用鉸刀擴孔加工並增加磨內孔工序。

在改進工藝提高內表麵的加工精度後,AG亞遊試玩又一次填入低溫合金試驗。彎曲後,裂紋消除了,經檢驗員測量可滿足設計要求。在灌注低溫合金熔液到細管中時,往往是熔液還沒流到管底就冷凝了,為方便灌注這種低溫合金熔液到細管中,又設計了專用灌裝模具,用這種模具可以一次灌裝8件,大幅提高了灌注效率與成功率。

3. 結語

航空產品零件的特殊性與生產條件限製,生產中遇見技術難題已是常事。關鍵是遇到問題時應冷靜分析,將問題分解為若幹小問題,再在這些小問題中找到“主要矛盾”,有針對性去逐個解決。

參考文獻

[1]《簡明鈑金冷作工手冊》,機械工業出版社,1992

[2]機械工業部設計研究院,《機械設計手冊》,北京:機械工業出版社,2000

[3]徐景主編,《機械設計手冊》,第2卷,北京:機械工業出版社,1991

[4]阿弘,彭未名主編,《學術論文寫作指導》,宜昌:中國三峽出版社,1994

來源:《金屬加工(熱加工)》2015年第3期,52-53頁

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