一种深筒钣金件的加工方法与流程

本发明涉及一种针对深筒钣金件加工方法，该钣金件具有较深的深筒部分，属于航空航天钣金件产品成型领域。

背景技术

由于国际竞争越来越激烈，周边局势也越来越紧张，军事武器的发展也是在竞争领域之一，由原来的没有变成有，由原来的少量变成批量，由原来的能打仗变成一定要打胜仗。因此，军事武器装备的数量以及质量必须要提高，这就要求其零组件的生产效率以及质量有所提高，才能打造出有质量有数量的军事武器。

某气冷式空气散热器是我国某重点型号xxx歼七xxx座舱空调系统制冷附件，该产品涉及到钣金、焊接、机械加工、表面处理以及装配、试验等工艺。材料主要为lf21铝合金锻件和薄壁为δ2铝合金3a21板材，产品外形结构极其复杂，其中连接管钣金件零件是其产品所有零件结构最难加工之一。该散热器在飞机上主要用于配合座舱空调系统制冷，以保证该系统的正常工作。该产品共有38个零组件，其中钣金件最多，且难度占用产品的80％，连接管钣金件零件的加工工艺为该产品零件加工难度最大且加工周期过长的工艺之一，此零件有一个深管的外形需要用板料成型，而由于零件厚度为2毫米，在冲压过程中经常会在零件弯曲位置产生裂纹，导致该零件无法顺利加工。深筒钣金件连接管是航天航空发动机附件油箱惯用的一种零件，它的生产效率和质量直接影响到整个产品生产进度和产品质量。

目前深筒钣金件连接管在产品上使用的零件工艺方法为冲压和手工敲打，这两种方法使用的工艺装备虽然简单，但面对军事武器的不断发展和其数量质量的不断加大和提高，这两种方法显然无法满足需求，其优、缺点主要表现在以下方面：

优点：

1、使用设备、工艺装备简单；

2、有现成的生产条件；

3、合适于数量少的新研制产品。

缺点：

1、工序周转多，生产周期长，不便于组织生产；

2、分体零件多，不便库房管理和零件配套；

3、零件外观质量相对较差，不便于交付；

4、手工打的方法容易敲裂和起皱，影响零件加工合格率；

6、零件尺寸不稳定，零件表面不平滑，与组件贴合较差，影响组件焊接质量；

7、手工打容易对工人疲劳，影响零件质量；

8、手工牵扯人员较多，不经济；

9、不适用于大批量生产。

技术实现要素：

针对军事武器发展需求，本发明提供了一种深筒钣金件的加工方法，目的是解决深筒钣金件连接管的生产效率，提高效率的同时改进零件的成型方法，提高零件质量和零件尺寸的一致性，解决零件有裂纹或有起皱的现象，为相类似的深筒零件成型提供可靠的技术依据。

在获得本发明的技术方案前，发明人尝试了以下方法：

1、步步冲压法：

多次冲压法是切割一整块原形状板料，冲压成深筒钣金件，之后按零件角度要求切割成各个零件，见附图1，但这方法很工序较多，至少需要4～5套模具，产品产生裂纹，加工周期太长。

2、车床旋压法：

车床旋压法就是先将圆形板料在车床上旋压成深筒状零件，之后按零件要求铣成最终零件，见附图2，但这种一次成型深筒零件的方法也经常发现裂纹的产生。

3、多次旋压法：

多次旋压法就是用板料先旋压成较浅的深筒，之后再一步一步旋压成要求的深筒，再按零件要求铣成最终零件，见附图3，此种方法与步步冲压法相似，需要多套加工模具，且加工周期过长。

4、加大材料厚度法

加大材料厚度法就是加大板料的材料厚度，在将其用以上3种方法进行加工，发现仍然会有裂纹。

经过了以上4种方案的研究、比较、论证和一系列相关试验后，发明人结合第3种方案，找到零件在成型过程中板料发生断裂原因，即成型时的零件材料在同种模具下朝着一个方向偏移，最终偏移的力量大于零件拉伸强度就发生了裂纹。结合上述4种方案的特点，得到了本发明的技术方案。

一种深筒钣金件的加工方法，包括以下步骤：

步骤一，旋压，将圆形板料旋压成浅碗状零件；

步骤二，冲压，在步骤一中所得浅碗状零件的底部向下冲压出一突出部分；

步骤三，旋压，将步骤二中所得零件通过旋压加工完成深筒钣金件深筒部分侧面和底面的成型；

步骤四，冲压，将步骤三中获得的零件按深筒钣金件的最终外形进行冲压。

优选地，所述步骤一之前还包括下料步骤、酸洗步骤和落料步骤，所述下料步骤按照长方形切割板料，板料厚度为2.5mm，纤维方向沿短边平行；所述酸洗步骤将长方形板料整体酸洗，板料酸洗后厚度约2.3mm；所述落料步骤将酸洗后的长方形板料切割成直径120mm的圆形板料。

优选地，所述步骤四之后还包括铣加工步骤，将步骤四所得零件的底盖铣掉。

优选地，所述铣加工步骤之后还包括钳工处理步骤，去除铣加工步骤所得零件上的毛刺并打磨零件外表面。

优选地，所述突出部分与所述步骤一中浅碗状零件的底部同轴。

优选地，所述浅碗状零件上端外径大于底部外径，且其底部外径与深度的比值大于2.4。

优选地，所述突出部分的深度大于所述步骤一中浅碗状零件深度的一半。

优选地，所述突出部分底部的外径等于深筒钣金件深筒部分的最终外径尺寸。

优选地，所述突出部分与所述步骤一中浅碗状零件的侧面间有一圆弧过渡。

本发明的优点是：

1、无分体零件，方便库房管理和零件配套；

2、零件外观质量相好，便于交付；

3、零件表面无起皱，零件加工合格率高；

4、零件强度好，同时，总成质量提高；

5、零件尺寸稳定，与组件贴合好；

6、很适用于大批量生产。

附图说明

图1是步步冲压法的加工过程图；

图2是车床旋压法的加工过程图；

图3是多次旋压法的加工过程图；

图4是本发明的加工方法加工过程图；

图5是本发明的加工流程图；

图6是本发明涉及的深筒钣金件连接管的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明。

如图6所示，连接管钣金件是某气冷式空气散热器重要零件之一，该零件的质量直接影响到产品质量，该零件的加工周期也直接影响到产品加工周期，其工艺方法就直接影响了产品的质量和生产任务。

某气冷式空气散热器为歼七座舱空调系统制冷附件，以保证该系统的正常工作。由于连接管钣金件在产品内作用就是连接产品与系统的桥梁，一旦该零件在系统内由于质量问题失效，产品强度降低，承压能力下降，产品在工作中发生变形或泄漏，影响系统正常工作，影响到军事武器装备质量，影响部队备战需求以及国防战略部署。由于面临的任务量不断加大和质量要求的不断提高，同时，产品加工周期和稳定性却没得到解决，发明人做了各种工艺摸索和相关资料搜索，对类似结构军工产品进行搜寻和统计，发现该零件外形结构似乎平常，实则加工难度大，其管嘴深度与材料厚度很难同时达到要求，这给冲模成型带来很大难度。

如图5所示，本发明包括下料、酸洗、落料、旋压、冲压、旋压、冲压、铣工、钳工步骤，其中：

下料：按照长方形切割板料，板料厚度为2.5mm，纤维方向沿短边平行(为了成型零件质量更好，工艺规程特要求下料时保证板料纤维方向垂直折弯边，即沿短边平行)；

酸洗：将长方形板料整体酸洗，其中碱腐蚀(碱腐蚀为整个酸洗过程的一个步骤，所用溶液为氢氧化钠与氢氧化钾的混合液)10min后零件厚度大概为2.3mm；

落料：将酸洗后的长方形板料切割成直径120mm的圆形板料；

旋压：如图4中第一步，第一次旋压成较浅碗状零件，深度17mm，底部直径42mm，顶部及底部分别采用r8和r2.5的圆弧过渡；

冲压：如图4中第二步，在旋压后的底部冲压出突出部分，深度10mm，底部直径28mm；

旋压：如图4中第三步，通过旋压加工完成深筒钣金件深筒部分侧面和底面的成型，完成深筒的成型；

冲压：如图4中第四步，冲压出零件最终外形；

铣工：如图4中第五步，将成型后的零件底盖铣掉；

钳工：如图6所示，去除毛刺，打磨零件外表面。

由于现有的技术方案无法顺利加工出合格的零件，而本发明加工出来的零件尺寸一致，零件合格率大大提升，且零件外观明显提高，尺寸一致，为组件焊接质量提供稳定保障，保证了交付时间，为我国军事武器研制提供可靠保障。