涂志福

（許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，河南 許昌461000）

ZL29 型濾棒成型機(jī)是許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司當(dāng)前的主力機(jī)型，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，深受卷煙企業(yè)親睞。紙盤輪罩（圖號(hào)1FBJ60102900）是該機(jī)型供紙單元上的外觀件，是一種薄壁（1mm）碗狀零件。據(jù)我公司營(yíng)銷中心反饋，紙盤輪罩在煙廠運(yùn)行過(guò)程中極易變形，長(zhǎng)時(shí)間使用變形嚴(yán)重，如圖1 所示。

圖1 紙盤輪罩的變形情況

1 查找紙盤輪罩易變形問(wèn)題的癥結(jié)

圖2 紙盤輪罩的結(jié)構(gòu)尺寸

經(jīng)查，紙盤輪罩由工業(yè)純鋁1060 壓制成型，其結(jié)構(gòu)、尺寸如圖2 所示。

壓制成型需要材料具有較好的延展性，紙盤輪罩選用的材質(zhì)為工業(yè)純鋁，材質(zhì)較軟，加上壁厚只有1mm，且圓周均布6 個(gè)U 形開口，導(dǎo)致剛性差，易變形。

2 制定解決方案

通過(guò)癥結(jié)查找可知，解決紙盤輪罩易變形問(wèn)題可從兩個(gè)方向入手：增加其厚度和變更材質(zhì)。但增加厚度意味著一系列相關(guān)零件都要隨之變更，代價(jià)較大。因此優(yōu)先考慮變更材質(zhì)。

在公司常用材質(zhì)中，我們從具備較高屈服強(qiáng)度的材料里篩選出3 種最具潛力的材質(zhì)：不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）、碳鋼（如Q235）、超硬鋁合金（7075）。經(jīng)評(píng)估，不銹鋼（1Cr18Ni9iTi）和碳鋼（如Q235）制作難易程度相當(dāng)，但碳鋼表面需要進(jìn)行發(fā)黑或者涂漆處理，反復(fù)更換紙盤其表面會(huì)被破壞。故排除碳鋼材質(zhì)。圍繞不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）、超硬鋁合金（7075），我們提出了四種制作方案：方案一，不銹鋼材質(zhì)滾壓成型；方案二，不銹鋼材質(zhì)焊接成型；方案三，不銹鋼材質(zhì)壓制成型；方案四，7075 超硬鋁材質(zhì)機(jī)加成型。

通過(guò)試制，從加工難易程度、加工成本、良品率、外觀四個(gè)方面對(duì)以上四個(gè)方案進(jìn)行了綜合比較，確定最佳方案為方案二（不銹鋼材質(zhì)焊接成型）：首先它選用1Cr18Ni9Ti 不銹鋼，有著較高的強(qiáng)度，使用不易變形；其次，經(jīng)試制，通過(guò)焊接的方式，加工難度相對(duì)較小，易于保證較高的良品率；再次，不銹鋼材質(zhì)有著比鋁材質(zhì)更好的防銹性能和裝飾性能，使用過(guò)程中能保持更漂亮的外觀。

3 對(duì)策實(shí)施

3.1 紙盤輪罩焊接結(jié)構(gòu)的拆分

分析紙盤輪罩結(jié)構(gòu)，將其按如下方式拆成兩部分：將圖2 所示的右端面連同30°圓錐面作為一部分，剩余的圓環(huán)作為另一部分。這兩部分分界處即為焊縫。（為表述方便，以下將這兩部分分別稱作圓盤和圓環(huán)）

3.2 加工工藝路線

通過(guò)試制并不斷改進(jìn)，最終確定不銹鋼紙盤輪罩主要加工工藝路線如下：

3.2.1 使用1mm 1Cr18Ni9iTi 光鋼板, 激光切割機(jī)按展開尺寸分為兩部分切割：（1）割Φ123.5 圓,Φ4.5 底孔暫割成Φ3.1;（2）割367.5×35 長(zhǎng)條。

圖3 滾壓成型的圓盤

圖4 焊接紙盤輪罩

3.2.2 用M3 沉頭螺釘將Φ123.5 圓盤固定在模具上,使用車床滾壓圓錐面。圖3 所示為滾壓成型的圓盤。

3.2.3 用卷圓機(jī)將長(zhǎng)條圈制成圓環(huán),接頭點(diǎn)焊固定。然后將圓環(huán)和圓盤固定在模具上,對(duì)齊焊縫,先對(duì)稱點(diǎn)焊成型,然后配合使用焊接變位機(jī)滿焊一周,注意控制焊縫成型質(zhì)量。圖4 所示是搭配使用焊接變位機(jī)、半自動(dòng)焊接紙盤輪罩的場(chǎng)景。

3.2.4 焊后將工件固定到焊接變位機(jī)上,使工件保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài),使用角磨機(jī)磨光焊縫,要求焊縫形狀清理干凈、過(guò)渡圓滑,工件圓錐面不被破壞。焊后酸洗鈍化，清理焊斑。

3.2.5 在車床上使用模具固定工件,砂光焊縫,要求無(wú)明顯焊縫痕跡，雜亂紋路去除干凈。然后先后用80 目和120 目磨料拉絲，呈環(huán)狀拉絲紋。注意保護(hù)外表面。

3.2.6 線切割6 個(gè)12 寬槽,注意保護(hù)外表面。

3.2.7 在壓力機(jī)上使用模具壓窩,注意防止模具在沉窩周圍形成壓痕(可在模具上墊一層塑料薄膜);注意保護(hù)外表面。

3.2.8 使用120 目磨料對(duì)外表面精飾處理。要求單體包裝,防止磕碰劃傷。

3.3 制作要點(diǎn)淺析

3.3.1 圓錐部位滾壓時(shí)涂潤(rùn)滑油非常關(guān)鍵，可以大大降低成型難度、提高成型面質(zhì)量。沒有涂潤(rùn)滑油時(shí)，不僅滾壓面粗糙，而且滾壓成型困難，錐面中間部位凹陷，錐面與模子貼合不嚴(yán)。尤其中間部位的凹陷，后期打磨費(fèi)時(shí)費(fèi)力。圖5 所示為滾壓圓錐面的場(chǎng)景。

圖5 圓錐面滾壓成型

3.3.2 圓環(huán)和圓盤組合時(shí)須對(duì)齊,焊縫成型外觀要好，便于后期打磨。在本案例中，我們制作了模子保證組合精度，使用焊接變位機(jī)保證焊縫成型均勻一致。焊接后的外觀如圖6 所示。

圖6 焊后的外觀

圖7 焊縫的打磨

3.3.3 紙盤輪罩外觀面的拉絲工藝是本次改進(jìn)的亮點(diǎn)，也是制作的難點(diǎn)。需要將焊縫完全清理掉，從外觀上看不出焊接結(jié)構(gòu)。車床上進(jìn)行手工環(huán)狀拉絲時(shí)，焊縫的磨光效率非常低。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，工件裝夾于焊接變位機(jī)，保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，鉚工使用角磨機(jī)磨光焊縫，如圖7 所示。磨光焊縫時(shí)間縮短至3 分鐘，而且也不會(huì)遺留雜亂的打磨紋路，之后再回到車床進(jìn)行拉絲就變得簡(jiǎn)單高效。

3.3.4 拉絲的粒度影響最終的視覺效果，磨料的粒度過(guò)粗或過(guò)細(xì)都不好。粒度過(guò)粗，拉絲后視覺上呈現(xiàn)出粗糙的感覺；粒度過(guò)細(xì)，拉絲紋路不明顯。經(jīng)過(guò)對(duì)比，本工件使用120 目砂紙拉絲最終得到的外觀最優(yōu)，如圖8 所示，呈現(xiàn)出和光碟相似的反光效果。

圖8 紙盤輪罩拉絲后的外觀

圖9 線切割U 型開口

3.3.5 圓筒部分是圈圓后焊接而成，因此遺留一道焊縫。為提高外觀質(zhì)量，并減少打磨工作量，我們最初的下料過(guò)程中，便在圓盤上激光刻出標(biāo)記，并在組焊階段將該標(biāo)記圓筒上的焊縫對(duì)齊。這樣，在線切割12mm寬開口的過(guò)程中，這道焊縫的大部分正好被去除。

3.3.6 該工件為薄壁結(jié)構(gòu)，不銹鋼銑削困難，加上銑開口時(shí)結(jié)構(gòu)剛性太差，因此6 個(gè)U型開口不太適宜銑削加工，本案例中選擇線切割加工比較合理，如圖9 所示。

3.3.7 本案例中，紙盤輪罩上3 處沉窩特征（激光切割時(shí)將底孔割成了Φ3.1mm）在數(shù)個(gè)加工工序被加以充分利用：滾壓圓錐面時(shí)利用它定中心并鎖緊工件；組合、焊接時(shí)通過(guò)它將圓盤和圓環(huán)固定到模子上，保證圓盤與圓環(huán)同軸度；利用壓窩特征與開口特征的相對(duì)位置，在圓盤上激光刻出標(biāo)記并將標(biāo)記圓筒上的焊縫對(duì)齊，使得焊縫的正好被割去；線切割時(shí)利用它鎖緊工件，每割完2 個(gè)開口，翻轉(zhuǎn)工件重新鎖緊切割，這樣很方便地保證了開口之間相對(duì)位置。

4 效果檢查

經(jīng)試裝，不銹鋼紙盤輪罩各安裝尺寸均滿足要求，工件的剛性及外觀獲得了調(diào)試人員和用戶的一致認(rèn)可，圖10 是改進(jìn)的紙盤輪罩在ZL29 型濾棒成型機(jī)上的安裝效果圖。

圖10 紙盤輪罩安裝效果圖

5 結(jié)論

本文主要討論了一種薄壁碗狀工件易變形問(wèn)題的解決方案及加工工藝。針對(duì)用戶反饋的問(wèn)題，我們?cè)鷮?shí)開展一系列的質(zhì)量改進(jìn)活動(dòng)，不僅解決了紙盤輪罩使用易變形的問(wèn)題，還將該工件打造成為濾棒成型機(jī)上一組精美的外觀件，取得了顯著效果。通過(guò)將活動(dòng)過(guò)程中積累的一系列經(jīng)驗(yàn)固化下來(lái)，有效的保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。就本案例涉及到的薄壁碗裝零件而言，可以有多種不同的成型方案，可根據(jù)企業(yè)實(shí)際選擇適合自身的方案。對(duì)于本案例，我們基于本企業(yè)多品種、小批量的生產(chǎn)模式，以及本企業(yè)所擁有的工藝資源，選擇了上述成型方案。