桶形電池殼加工方法的工藝探究

劉煒?biāo)?馮彤琳

摘要：冷擠壓成型的高精度不銹鋼桶形電池殼具有強度大、硬度高，在惡劣工作環(huán)境下由更穩(wěn)定表現(xiàn)等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)等領(lǐng)域中。分析旋壓工藝在表面粗糙度、加工精度以及工件變形情況三個方面的加工質(zhì)量及影響因素，對提高旋壓工藝的加工質(zhì)量和加工效率有參考價值。

關(guān)鍵詞：機械加工;工藝參數(shù);加工精度

1概述

旋壓機屬于金屬塑性成型機械，可以完成拉伸成形、壓肋、收口、封口、翻邊、卷邊等空心回轉(zhuǎn)體加工。在不銹鋼殼體加工中主要起到減薄壁厚的作用。為保證加工件具有較高的表面粗糙度和精尺寸度，提出了機型選用、機床加工參數(shù)設(shè)定、專用模具的設(shè)計等要求。

旋壓的加工質(zhì)量主要表現(xiàn)在三個方面：表面粗糙度、變形控制及尺寸精度。影響旋壓加工質(zhì)量有諸多因素，如機床性能、配件選用、專用模具設(shè)計、加工工藝、工藝參數(shù)、加工材料性能等等，控制各因素處于良好狀態(tài)且平衡各因素之間互相影響，能有效提高加工質(zhì)量及效率。

2要點分析

2.1選擇合理的輔助工序，提高加工精度、加工效率和降低加工成本

加工工藝主要有多個模具、多次旋壓和拉伸、旋壓相結(jié)合2種。多個模具、多次旋壓的加工方法變形難控制、殼體貼模效果差，殼體直線度0.5-0.8mm，殼體壁厚不均，質(zhì)量差強人意。拉伸與旋壓相結(jié)合的加工方法，通過拉伸將殼體內(nèi)孔拉伸成型，再通過旋壓加工壁厚成型。拉伸能保證殼體內(nèi)孔尺寸高度一致且殼體變形小，作為旋壓工序的定位基準(zhǔn)，方便旋壓模具的定型、定尺寸設(shè)計，能使殼體在加工時很好的貼合模具提高產(chǎn)品的加工精度，且拉伸工序每序加工只需10-15s，相比于旋壓每序1min左右的加工時間，有效的提高了加工效率、降低了加工成本。

加工尺寸精度主要分為壁厚尺寸精度和殼體直線度。壁厚尺寸精度一方面取決于機床精度，強力旋壓設(shè)備定位精度可達0.02mm，加工精度可達±0.025mm。殼體直線度主要取決于模具精度和旋輪，模具外圓尺寸應(yīng)保證與殼體內(nèi)壁之間的間隙小于0.06mm，以防止模具與殼體之間間隙過大造成貼合模具效果差進而導(dǎo)致的殼體呈波浪形的現(xiàn)象。要保證較好的直線度，旋輪需提供持續(xù)穩(wěn)定的軸向、徑向壓力。另外，旋輪圓角半徑過大，減薄率過大，會使擴徑量增大，對殼體直線度有一定影響。

2.2選擇合理的熱處理參數(shù)，控制工件變形、提高工件精度

對工件進行拉伸及旋壓時，由于不銹鋼材料本身硬度高、延展性差，且本身存在不平衡應(yīng)力，會有粘結(jié)、鼓包、收口失穩(wěn)等現(xiàn)象，以致影響工件加工質(zhì)量。每道拉伸、旋壓后工件都會產(chǎn)生更大的不平衡應(yīng)力，尤其經(jīng)過多道工步累積，應(yīng)力不斷增大，工件變形愈發(fā)嚴重，甚至產(chǎn)生撕裂。為了減小工件的變形，首先要減少工件的不平衡應(yīng)力。

利用真空爐消除應(yīng)力，將材料加熱至900℃，使材料應(yīng)力得到有效的消除，經(jīng)多次驗證拉伸、旋壓效果不好，嚴重時存在撕裂現(xiàn)象。由此可見，單純消除應(yīng)力無法滿足加工需求，應(yīng)在此基礎(chǔ)上進一步增強材料塑性。

對不銹鋼材料進行固溶處理，加熱至1050℃-1150℃（1100℃以上軟化效果更明顯），保溫1小時后迅速水冷，既很好的消除應(yīng)力又增強材料塑性，有效控制工件的變形，提高直線度、圓度及壁厚的加工精度。

3實例

現(xiàn)有如圖1圓柱形殼體，加工基材為δ1.5mm不銹鋼板，材料牌號1Cr18Ni9Ti。該零件加工特點為通過使板料塑性變形而加工成型，采用拉伸與旋壓相結(jié)合的工藝進行加工，通過合理選用模具、加工參數(shù)，輔以熱處理工序，來保證殼體外形尺寸精度。

3.1存在的問題

不銹鋼本身屈服點高，硬度高，冷作硬化效應(yīng)顯著，加工過程中存在起鼓、直線度差、收口失穩(wěn)、撕裂等現(xiàn)象.

3.2解決問題的方法

為了克服加工過程中存在的上述問題，針對此工件，我們從旋壓設(shè)備的選用、拉伸次數(shù)的確定、參數(shù)的選擇、熱處理的次數(shù)及溫度等方面做了系統(tǒng)的設(shè)計，完善加工工藝如表1：

通過選用強力數(shù)控旋壓機及合理的輔助工裝，該工藝流程有效控制了壁厚精度、殼壁直線度，避免了起鼓，保證了圖紙要求的尺寸。

4.結(jié)論

針對不銹鋼桶形電池殼加工，通過對圖紙的分析，選用合理加工設(shè)備，確定合理的加工工藝，不同的產(chǎn)品確定其相應(yīng)的拉伸、熱處理參數(shù)。經(jīng)過實踐驗證了該工藝路線的可行性，為以后的相關(guān)產(chǎn)品的加工提供參考。