銅堵板、鋼堵板批量加工工藝方法研究

陳榮，李文濤，彭家元

（中國長江動力集團有限公司，武漢 430205）

0 引言

隨著國內外鋰電銅箔市場需求量的迅猛增加，對陰極輥的生產周期要求越來越高。陰極輥輥芯焊前零部件主要有軸、銅套、鋼筒、銅堵板、鋼堵板等。銅堵板、鋼堵板作為陰極輥輥芯的主要組焊零部件，鋼堵板裝于鋼筒的兩端內圓內，銅堵板焊在鋼筒端面。每臺套輥芯有2個銅堵板和2個鋼堵板組件分別位于輥芯兩端。鋼堵板、銅堵板經零件單個加工后進行裝焊作業，其加工方式主要有車、鉆等，單件加工效率低，因此，提高銅堵板、鋼堵板加工效率是一個亟待解決的問題。

本文以輥芯組裝焊零件銅堵板、鋼堵板的加工工藝方法為研究對象，通過對銅堵板、鋼堵板結構進行分析，進行了生產工藝方法的不斷創新、探索，設計相應工裝來解決銅堵板、鋼堵板的批量加工問題[1]。

1 輥芯的裝焊流程

從圖1可以看出，鋼堵板先與鋼筒和軸進行焊接，然后吊裝銅堵板過鋼軸至鋼堵板螺孔對齊位置。裝配銅堵板后擰緊與鋼堵板對應螺母，銅堵板與小銅環為焊接，銅堵板與鋼筒焊接。

圖1 輥芯的裝焊流程

2 銅堵板、鋼堵板的結構特性及技術要求

2.1 銅堵板的結構特性及技術要求

1）銅堵板結構特性。

銅堵板采用牌號為T2的銅板，如圖2所示。

圖2 銅堵板簡圖

2）銅堵板主要的技術要求。

a.板面校平，平面度≤3 mm；b.各孔分別與鋼堵板上各孔配做，需保證孔無錯位；c.外圓上有若干平衡孔，輥芯焊接后做靜平衡用；d.零件的上下平面及外圓不加工。

2.2 鋼堵板的結構特性及技術要求

1）鋼堵板結構特性。

鋼堵板采用牌號為Q235B的板材由鋼堵板大環和鋼堵板小環拼焊而成，鋼堵板大環厚度約為25 mm，鋼堵板小環厚度為23 mm，如圖3所示。

圖3 鋼堵板簡圖

2）鋼堵板主要的技術要求。a.板面校平，平面度≤3 mm；b.各孔分別與鋼堵板上各孔配做，需保證孔無錯位；c.外圓上有若干平衡孔，輥芯焊接后做靜平衡用；d.零件的上下平面及外圓不加工；e.外圓預留焊接坡口，內圓與軸配合。

3 銅堵板、鋼堵板的工藝性分析

3.1 銅堵板的工藝性分析

因銅堵板的原材料成本較高，根據銅堵板的結構特性和技術要求，為保證零件加工能夠符合設計要求，同時又能節約生產成本，銅堵板在下料時在內圓方向預留有單邊3 mm的加工余量，板厚及外圓都按圖樣尺寸下料成型，銅堵板在加工、轉運起吊等過程中容易變形，各孔的相對位置不易保證。

表1 銅堵板的常規加工方法

3.2 鋼堵板的工藝性分析

根據鋼堵板的結構特性和技術要求，為保證零件加工能夠符合設計要求，同時又能節約生產成本，鋼堵板在下料時內外圓單邊各留5 mm的加工余量，拼焊后上下平面不加工內孔有公差要求。

表2 鋼堵板的常規加工方法

4 銅堵板、鋼堵板的批量生產工藝方案

隨著市場需求量的迅猛增加，對陰極輥的生產周期要求越來越短。單件生產效率低，無法滿足生產需求，通過縮短銅堵板、鋼堵板的生產周期可大大提高輥芯的生產效率，批量生產成本低、效率高，同時質量有保證。

4.1 銅堵板的批量生產工藝方案

4.1.1 鉆銅堵板上各孔

1）鉆床工作臺上放工裝墊板（銅堵板均為通孔，避免孔鉆穿時傷到工作臺，同時方便起吊)，如圖4所示。

2）依次吊入工裝墊板并用千斤頂和芯座輔助使銅堵板內圓毛坯對齊（如圖5），依次疊放銅堵板內圓對齊后落入鉆模板（鉆模板對應孔處采用工具鋼鉆套, 工具鋼的硬度大于高速鋼鉆頭的硬度[2]，可以避免批量生產過程中鉆模板孔被擴大）[3-4]，使鉆模板內、外圓四周與銅堵板內圓各處余量均勻，保證內圓有加工余量,四周打壓板，壓緊。

圖5 銅堵板內圓對齊圖

3）取某節圓上對置兩孔鉆鉸到圖樣尺寸，公差控制在±0.05 mm，插入2個相應定位銷，避免鉆孔過程中工件相對鉆模板發生移動[5]。

4）按圖樣尺寸鉆其余各孔。

5）將疊放的銅堵板一起吊入車床，進行車加工。

4.1.2 車銅堵板內圓及坡口

1）車床工作臺上上工裝墊板（如圖6），并按墊板內圓找中，平面校平，夾緊。

圖6 工裝墊板

2）鉆孔疊放的銅堵板整體吊上工裝墊板（工裝墊板上按銅堵板的孔位預裝3個螺桿，起導向作用），并在內圓相應孔位置處間隔上絲桿，用壓板壓緊（如圖7）。注意：工裝墊板的內圓要大于銅堵板加工到位尺寸，可以保證疊放銅堵板都可以加工到。

圖7 車床裝夾圖片

3）整體車疊放的銅堵板內圓，依次車銅堵板內圓焊接坡口。

4.2 鋼堵板的批量生產工藝方案

4.2.1 車鋼堵板內、外圓及坡口

1）車床工作臺上布置調整墊鐵，按毛坯面大致校平，外圓找中人孔處打壓板，壓緊；

2）車鋼堵板內圓、外圓及坡口。

4.2.2 鉆鋼堵板上各孔

鋼堵板為批量生產，剛性較好，每批次可用首件產品做鉆模板，一件鋼堵板可鉆20件，所以先在數控龍門上鉆孔加工一件當做鉆模板。

1）鉆床固定芯座（芯座和鋼堵板配合間隙為0.10 mm），將鋼堵板內孔穿過芯座，將節圓上人孔對齊，頂部放加工好的鉆模板，每次固定3～4件，裝夾如圖8所示；

圖8 鋼堵板鉆孔裝夾簡圖

2）先鉆兩個孔作為定位銷孔，避免后續加工工件之間發生位移；

3）按圖樣尺寸鉆其余絲孔底孔；

4）依次攻各鋼堵板上絲孔。

5 結論

綜上所述，銅堵板、鋼堵板的孔的相對位置要求高，通過對零件的結構及裝配要求的分析，制定了合理的工藝路線和設計了方便實用性強的輔助工裝。合理的加工流程既保證了各孔的裝配精度要求,提高了生產效率，大大降低了生產成本。單件生產一件銅堵板鏜床上為8 h，車床上裝夾加工總共8 h，一件加工成本約3000 元，按5件一起加工鉆床上16 h。車床加工16 h，5件加工成本約3500 元左右。鋼堵板主要縮短了鉆床上的時間約16 h，3件降低生產成本1000 元左右。

經過后期裝配驗證兩個零件之間孔無錯位，互換性強，達到了預期效果，滿足了產品的性能要求。經驗證，該加工方案經濟可行。