航空用夾布橡膠薄膜高精度尺寸孔的優化加工方法

曹立林，李 楊，張 飛

(中國航發西安動力控制科技有限公司，陜西 西安 710077)

1 夾布橡膠薄膜工藝分析

圖1 夾布橡膠薄膜零件(單位：mm)

對該零件的原加工工序為：領取毛坯→沖中心孔→沖切→去絨毛→檢驗。此過程存在的主要問題是：

2) 骨架為棉布，切斷面絨毛長；

3) 沖孔處膠料厚度較厚，切斷面不能滿足平直要求。

以上問題嚴重降低了零件的合格率，更因毛坯成本極高，零件成本大幅攀升。

1-斜刃沖頭;2-定位壓板;3-聚氯乙烯板圖2 手打模結構簡圖

此方法雖然使超差問題得到了較大的改善，但試驗件的消耗對于昂貴的夾布橡膠薄膜毛坯顯然是不經濟的。另外，即便選取了合適的沖頭，但由于薄膜個體的差異，沖孔尺寸仍會有一些波動，也會產生超差品。

為進一步解決沖孔尺寸波動問題， 2012年成立了本攻關小組，致力于此項目的研究，摸索出一種航空用夾布橡膠薄膜高精度尺寸孔的加工方法。

2 沖裁工藝設計

2.1 控制沖孔中橡膠的自然收縮量[7-12]

沖制橡膠時，當沖子切入坯料，在刃口切割的同時，刃口兩面同時對材料進行擠壓，使材料分別向沖子的孔內和孔外流動。但由于向孔內流動的阻力較大，一部分本應向孔內流動的材料流向了孔外。這部分材料在沖切結束后產生彈性恢復量，使得零件的內孔收縮變小(圖3)。改進后的工藝是在沖孔前增加一道沖制預制底孔工序，有了這樣的底孔，橡膠受壓后會比較均勻地向孔內和孔外流動(圖4)，從而大幅度減小沖孔時的收縮變形，提高沖孔質量和孔徑尺寸的穩定性。

圖3 無底孔沖裁橡膠流動示意圖

圖4 帶底孔沖裁橡膠流動示意圖

2.2 確定預制底孔尺寸

夾布橡膠薄膜沖裁的應用范圍并不廣泛，沒有太多的經驗數據可以借鑒，具體可行的預制底孔尺寸方法更是未見報道。

本項目實施過程中，通過試驗的方法，摸索出一套比較合理的確定預制底孔尺寸的方法。

預制底孔尺寸計算公式為

D底孔=D-2K×t

(1)

式中：D底孔為薄膜毛坯預沖底孔尺寸mm；D為薄膜零件孔尺寸mm；K為留邊系數，取0.5～0.7 mm[12]；t為橡膠薄膜厚度mm。

式(1)適用于計算橡膠制品和夾布橡膠薄膜制品沖孔加工前的預制底孔尺寸，從而可獲得較高的加工精度。

2.3 實施過程

1)領取薄膜毛坯；

2)利用圖2所示的專用手打模進行沖孔前底孔的加工，底孔尺寸為D底孔=6.5 mm-2×0.5 mm×2.4=4.1 mm；

3)利用圖2所示的專用手打模進行薄膜零件中孔的加工，沖頭尺寸為：D1=(1.02×6.53)-0.01mm=6.66-0.01mm；

4) 沖制薄膜零件的外形并去除絨毛；

5) 檢驗。

3 結論