雙曲面不銹鋼型材零件的彎曲成形工藝

佟明

摘 要：文章通過(guò)對(duì)沉淀硬化不銹鋼型材零件的成形工藝方法進(jìn)行研究和探索，進(jìn)而找到適合這種材料零件的通用加工方法，彌補(bǔ)車間對(duì)該類材料加工經(jīng)驗(yàn)的匱乏，為后續(xù)生產(chǎn)奠定工藝基礎(chǔ)。通過(guò)查閱、參考各機(jī)型相關(guān)工藝規(guī)范，采用各種不同方法進(jìn)行試制和一系列試驗(yàn)，最終確定合理的工藝方案，匯總相關(guān)工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞：不銹鋼；型材；等溫加熱成形；拉彎；閘壓

前言

雙曲面不銹鋼型材零件的彎曲成形工藝項(xiàng)目中有兩項(xiàng)不銹鋼零件，形狀雖簡(jiǎn)單，但尺寸較大，且材料厚度較厚，成形、敲修都困難。文章通過(guò)對(duì)零件和材料進(jìn)行充分工藝性分析，比較各種可行的加工方案，形成最優(yōu)加工方案，并最終生產(chǎn)出合格零件，滿足了生產(chǎn)的要求。

1 零件的材料和工藝性分析

1.1 零件的材料分析

這兩項(xiàng)不銹鋼型材零件的材料為“17-7PH”，料厚為δ2.03mm；17-7PH材料是典型的半奧氏體沉淀硬化型不銹鋼。其退伙供應(yīng)狀態(tài)的主要機(jī)械性能為：抗拉強(qiáng)度бъ=1034MPa，屈服強(qiáng)度бs= 724Mpa，延伸率δ=10%?？梢钥闯鲞@種材料在常溫下成形有一定難度，需較大的成形力，零件易回彈等。

1.2 零件的工藝性分析

此類零件的形狀和典型剖面尺寸見(jiàn)圖1。

圖1

從圖1中可以看出這是較典型的型材類零件，實(shí)現(xiàn)該零件的斷面形狀，方法很多，也不困難，但零件的弧面及其下陷通常需在以下兩種受力情況下才可以實(shí)現(xiàn)：（1）若b面不受力，而a面受軸向的壓應(yīng)力和橫向拉應(yīng)力，則a面的材料聚積、增厚，在工裝中形成弧面。下陷受上、下工裝的擠壓而產(chǎn)生。（2）若a、b面均受均勻拉應(yīng)力，則a面的材料變薄、彎曲；b面的材料聚積、增厚，在工裝中形成弧面。而下陷只能單獨(dú)成形。因此，從以上零件的材料和工藝性分析可以看出：該零件的材料成形性能非常不好，而且其零件的形狀特點(diǎn)，使零件的工藝性不穩(wěn)定，給零件的成形增加了很大的難度，選擇恰當(dāng)?shù)募庸し桨?，成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

2 確定加工成形方案

2.1 加工成形方案的分析、論證

加工成形方案的確定主要考慮三個(gè)因素：質(zhì)量、成本、周期（成本和周期包括工裝），這兩個(gè)加工方案也主要是從這三方面進(jìn)行綜合分析、論證。

2.1.1 拉彎成形。拉彎成形是將軋壓成形后的直型材在拉彎模上進(jìn)行彎曲，彎曲的同時(shí)在零件的a、b兩面施加均勻的軸向拉力，使材料截面內(nèi)的應(yīng)力分布都變?yōu)槔瓚?yīng)力，夾鉗與拉彎模的相對(duì)移動(dòng)迫使零件貼胎雖然經(jīng)驗(yàn)分析告訴我們“拉彎成形”卸載后零件的回彈較大（如圖2），必須對(duì)拉彎模進(jìn)行反復(fù)修正回彈量，反復(fù)試驗(yàn)拉彎，直至加工出合格零件。而且生產(chǎn)準(zhǔn)備周期過(guò)長(zhǎng)，約兩個(gè)月，拉彎模的制造成本也較大，約20000元。但針對(duì)此類零件的形狀、尺寸（細(xì)長(zhǎng)比較大），采用“拉彎成形”是可行的?？墒且蛄慵南孪轃o(wú)法成形。所以，針對(duì)此零件，拉彎成形只能作為整個(gè)成形的一道工序。

2.1.2 拉彎+固溶熱處理+成形下陷+手工敲修的復(fù)合成形。從以上各個(gè)方案中我們可以得出這樣的結(jié)論：針對(duì)零件的特殊性和尺寸特點(diǎn)，每個(gè)方案都有不同程度的缺陷，如：質(zhì)量低、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、工裝成本費(fèi)用大、設(shè)備能力等，但每個(gè)方案都有可取之處，將一些方案中的可取之處重新進(jìn)行組合，充分利用廠的現(xiàn)有生產(chǎn)條件和設(shè)備能力，并加以改善，形成一種新的加工方案。如果這一方案既能滿足零件的質(zhì)量要求，又最大限度地降低各種成本費(fèi)用、生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，那么，它所形成的方案將是最佳方案。我們已經(jīng)知道，雖然拉彎成形成形此零件是可行的，但不能形成零件的下陷。所以零件的下陷只能采用其他的方法成形。在材料分析中，我們知道，此材料在常溫下成形有一定難度，加之零件的材料厚度為δ2.03mm，下陷深度1.5mm，尤其是拉彎成形后材料硬度增大，成形困難，貼胎度無(wú)法保證。經(jīng)查閱資料，該材料在冷成形后可以通過(guò)進(jìn)行固溶熱處理消除內(nèi)應(yīng)力，使零件容易成形，所以，我們可以利用將拉彎后的零件進(jìn)行固溶熱處理（溫度1052℃±14）后再成形。

2.2 加工成形方案的初步確定

綜合以上的分析、論證，可以得出以下結(jié)論：在充分考慮質(zhì)量、成本、周期三因素的前提下，針對(duì)此類零件的最佳加工方案只能是：拉彎+固溶熱處理+成形下陷+手工敲修的復(fù)合成形。雖然從嚴(yán)格意義上說(shuō)，這一加工方案是幾種加工方法的“大雜燴”，但它充分利用了公司內(nèi)部的設(shè)備資源。

3 實(shí)施加工方案

3.1 根據(jù)確定的加工方案，初步編制工藝流程

下料→閘壓直角材→拉彎→固溶熱處理→成形下陷→去余量→手工敲修

按初步擬定的工藝流程試加工兩件零件：將零件在電爐中固溶熱處理加熱后用成形模成形下陷，發(fā)現(xiàn)零件拉彎時(shí)已成形的R角移位，使得彎邊的高度比圖紙小，而且下陷尺寸不到位。經(jīng)分析：R角移位是因?yàn)槔瓘澓笠蛄慵貜?，弧度不到位，無(wú)法與成形模貼胎所致；下陷尺寸不到位是因?yàn)槌尚文Ｊ钦w成形，下陷處壓力不足使得成形的下陷深度不夠。因此，針對(duì)以上兩點(diǎn)采取如下措施并調(diào)整工藝流程：（1）拉彎并進(jìn)行固溶熱處理工序，消除零件的內(nèi)應(yīng)力，然后對(duì)零件修正收邊至符合成形模型面的弧度。（2）在成形模上校正零件弧面。（3）新增兩套局部下陷模，單獨(dú)成形零件下陷。（4）新增一套凸模胎，與敲修模相配用于修整零件型面。

3.2 調(diào)整工藝流程

下料→閘壓直角材→拉彎→固溶熱處理→修正收邊→校正型面→成形下陷→去余量→手工敲修→檢驗(yàn)

3.3 檢驗(yàn)

通過(guò)實(shí)施調(diào)整后的工藝流程，正式加工了兩件零件。經(jīng)檢驗(yàn)，兩件零件的型面基本符合敲檢模，可以交付。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于沉淀硬化不銹鋼17-7PH材料的超長(zhǎng)彎曲型材類零件的成形，加工方案的選擇很關(guān)鍵，特別是材料狀態(tài)和工裝的選擇尤為重要，以上確定的加工方案并不是唯一可行的加工方案，要根據(jù)零件質(zhì)量、周期、成本的不同要求，選擇最經(jīng)濟(jì)和最實(shí)用的加工成形方案，是我們解決問(wèn)題的主題。此方法提供了超長(zhǎng)彎曲型材類零件加工的一種嘗試方式，解決了此類零件難加工的問(wèn)題，生產(chǎn)出了合格的產(chǎn)品。