油霧分離器環(huán)形蜂窩體加工工藝

胡立山，李洪波

（新航集團(tuán)，河南 新鄉(xiāng) 453000）

1 工藝性分析

整體組件六邊形孔壁薄，不易加工，可拆分成單片，每個(gè)單片加工半個(gè)六方形，然后再疊加到一起整體釬焊。可以克服拼焊結(jié)構(gòu)蜂窩體單片強(qiáng)度不高、易脫焊、易變形的缺點(diǎn)，如圖1、圖 2、圖 3 所示。

圖1 實(shí)體圖

圖2 局部放大圖

圖3 零件圖

（1）單片的成型工藝分析。單片可采用沖壓成型，整體一次成型，材料不易流動，在成型過程中，零件屬于彎曲變形，彎曲的同時(shí)，零件的外圓、內(nèi)孔直徑都會收縮，變小，如果一次整體成型，板料受到凸、凹模的摩擦阻力作用，外圓、內(nèi)孔的材料不能收縮，會造成斷裂，變形。采用多次分組成型可以解決以上問題，并且多次分組沖壓，誤差不會累積，最終波形均勻一致。

（2）沖壓次數(shù)的確定。每次沖壓的波形過多，會造成材料流動困難，拉裂；每次沖壓次數(shù)過少，造成效率降低。初步確定每次沖壓9個(gè)波形，則沖壓次數(shù)n=126/9=14次。

（3）沖壓定位的確定。由于采用多次沖壓，所以沖壓時(shí)的定位問題很重要，如果定位不準(zhǔn)，波形與波形之間要么會重疊，要么波距大，導(dǎo)致波形不均勻，零件疊加時(shí)，不能均勻地組成六邊形。為解決這一問題，可在展開料上沖工藝孔，每次沖壓均以工藝孔定位。

2 沖壓工藝計(jì)算

2.1 展開尺寸的計(jì)算

根據(jù)圖紙，可計(jì)算出單個(gè)波形的長度L=3.537，如圖4所示。

圖4 單個(gè)波形圖

展開料的內(nèi)徑尺寸：d’=L×126/3.14=Φ141.93外徑尺寸：D’=d’+2l=Φ193.93

（l：為零件環(huán)形寬度）

料片上還要留出工藝孔的位置，所修正后的展開尺寸：

內(nèi)徑：d=d’-10=Φ131.93

外徑：D=d’+20=Φ213.93

2.2 工藝孔的確定

（1）孔的位置。每次以兩孔定位，并且這兩個(gè)孔的位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)，可在零件環(huán)形外側(cè)、內(nèi)側(cè)分別作工藝孔，這樣定位更準(zhǔn)確。初步確定定位孔的中心圓直徑：

d外=D-6=131.93-6=Φ125.93

d內(nèi)=d+8=213.93+8=Φ221.93

（2）孔的個(gè)數(shù)。因?yàn)闆_壓次數(shù)為14次，每次兩個(gè)孔定位，則圓周共有定位孔14×2=28個(gè)。

（3）定位孔的直徑。成型工藝孔的直徑小于等于每波的寬度（0.914）。由于波形沿徑向呈放射狀，所以兩孔的直徑要一大一小。考慮到孔的加難度和定位銷的強(qiáng)度問題，孔直徑應(yīng)盡量大，根據(jù)圖紙尺寸，大孔的直徑選Φ1.2mm，小孔的直徑Φ0.8mm。

（4）工藝流程確定。下料——沖孔落料——檢驗(yàn)——成型——清洗——組裝疊加，粘貼焊料箔——整體焊接——線切割。

3 設(shè)計(jì)沖壓模具及選擇沖壓設(shè)備

（1）凸、凹模設(shè)計(jì)。由于零件要沖壓14次，所以凸、凹模只設(shè)計(jì)9個(gè)相對應(yīng)波形即可，如圖5、圖6所示。

圖5 凹模

圖6 凸模

（2）受力分析。彎曲是一種塑性變形工序，塑性變形時(shí)總包含彈性變形，當(dāng)彎曲載荷卸除以后，塑性變形保留下來，而彈性變形將完全消失，使得彎曲件在模具中所形成的彎曲半徑和彎曲角度在出模后發(fā)生變化。同于彎曲時(shí)內(nèi)、外區(qū)切向應(yīng)力方向不一致，因而彈性回復(fù)方向也相反，即外區(qū)彈性縮短而內(nèi)區(qū)彈性伸長，這種反向的回彈就大，加劇了彎曲件圓角半徑和角度的改變。所以，與其他變形工序相比，彎曲過程的回彈現(xiàn)象是一個(gè)不能忽視的重要問題，直接影響彎曲件的精度。但是校正彎曲的回彈相對較小。所以，可以初步確定模具的工作部分尺寸，然后試模時(shí)修正。

（3）模具材料選擇。產(chǎn)品材料為0.1mm厚不銹鋼（0Cr18 Ni9），成型深度很淺，成型力不大，模具凸、凹模可采用45#鋼，淬火硬度HRC35～40，目前的數(shù)控技術(shù)及刀具完全能夠加工。

（4）確定沖壓設(shè)備。零件整體屬于校正彎曲，根據(jù)公式：

F=Sq=1326×90=119340N

式中，S為校正部分投影面積；q為校正所需單位壓力，查表得90MPa。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可選擇16噸壓力機(jī)。

4 零件的焊接

根據(jù)產(chǎn)品零件要求，把一定數(shù)量的單片焊在一起，要保證焊接牢固、可靠，并且蜂窩狀波形相互對應(yīng)均勻，組成完整的六邊形，不應(yīng)有錯位。焊接后，孔不能被堵住，否則會影響分離油霧的性能。焊接方法選用真空爐釬焊最為合適。釬焊是利用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作為釬料，加熱母材到一定溫度（高于釬料，低于母材），熔化的釬料潤濕填充至處于固態(tài)的母材間隙，形成一種牢固接頭的方法。釬焊變形小，接頭光滑美觀，適合于焊接精密、復(fù)雜和由不同材料組成的構(gòu)件，如蜂窩結(jié)構(gòu)板、透平葉片、硬質(zhì)合金刀具和印刷電路板等。真空爐釬焊氣氛、爐溫可控，加熱均勻、焊件變形小。

（1）選擇釬劑。不銹鋼材料的熔點(diǎn)1440℃，應(yīng)選硬釬焊，硬釬料主要用于焊接受力較大、工作溫度較高的工件。常用的硬釬料有：銅基釬料、銀基釬料（應(yīng)用最廣的一類硬釬料，具有良好的力學(xué)性能、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、耐蝕性。廣泛用于釬焊低碳鋼、結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、銅以及銅合金等）、鋁基釬料（主要用于釬焊鋁及鋁合金）和鎳基釬料（主要用于航空航天部門）等。其中鎳基釬劑具有良好的力學(xué)性能、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、耐蝕性，并且焊接牢固可靠性好。成本較低，所以釬劑選擇鎳基釬劑最為合適。形狀以箔狀最佳，不容易堵孔。

（2）夾具材料的選取。夾具材料選用，最根本就是要保證：在釬焊溫度下，夾具材料的剛性要大于釬焊零件材料，這樣在釬焊過程中，焊件的變形始終受夾具的限制，焊件及其配合尺寸可以依靠夾具裝配得到保證。真空釬焊工作溫度在900℃左右，釬焊時(shí)間3～6h，一般情況選擇1Cr18Ni9Ti可以滿足使用要求，1Cr18Ni9Ti屬奧氏體不銹鋼，具有高溫抗氧化性，重要的是在釬焊溫度時(shí)還有足夠的熱強(qiáng)性，故而，釬焊夾具基本框架及主要工作部件采用1Cr18Ni9Ti是非常合適的；對于一些配合尺寸及精度要求高的零件，夾具設(shè)計(jì)必須要涉及螺紋副以及定位孔軸配合，材料選擇不合適，熱穩(wěn)定性差，釬焊溫度下夾具零件之間會有“咬死”現(xiàn)象，而選用鑄鐵與1Cr18Ni9Ti配合交替使用就可以較好地解決這個(gè)問題。

圖7 焊接夾具

（3）焊接夾具的設(shè)計(jì)。釬焊時(shí)釬焊零件應(yīng)裝配定位,以確保零件之間的相互位置和釬焊要求的接頭間隙。釬焊夾具要涉及到釬焊零件的固定、裝配、進(jìn)爐、釬焊、出爐整個(gè)過程,夾具是否合理和實(shí)用直接影響到釬焊質(zhì)量。為保證蜂窩狀波形相互對應(yīng)均勻，夾具定位很重要，定位不準(zhǔn)很難保證波形均勻。所以，以成型時(shí)所用的工藝孔，為定位是最佳辦法。成型后，孔的中心圓的直徑有所變化，經(jīng)測量，成型后的Φ1.2mm的中心圓直徑為Φ165mm。在焊接夾具上作3個(gè)Φ1.2這位銷孔。根據(jù)尺寸繪制夾具圖，如圖7所示。

（4）焊前組裝。把箔狀釬劑切成環(huán)形，均勻的粘貼在單片蜂窩體之間。然后組裝到釬焊夾具里，保證定位準(zhǔn)確。擰緊夾具螺釘時(shí)，力不能過大也不能過小，要保證沿周高度一致，這樣焊接出來的組件厚度才能一致。

5 完成最后工序

圖8 零件照片

由于組件焊好后，雖然整體強(qiáng)度有所增加，但采用機(jī)加方法加工最后工序，會把零件壓傷。采用電加工，線切割的方法，裝夾力小，并且能保證+0.01mm的加工精度。切外圓、內(nèi)孔及3-Φ4.5孔達(dá)圖紙要求。零件加工完成。