發動機環形火焰筒頭部帽罩成型工藝改進

李曉艷 張鵬 郭榮飛

摘要：本文闡述了發動機環形火焰筒頭部帽罩的結構特征、加工難點以及工裝的設計，針對零件成型工藝、沖孔、翻邊和車加工工藝做了具體的分析，提出了相應的解決措施，解決了薄壁、鈑金零件雙曲面成型、大直徑高翻邊成型以及復雜型面鈑金件的車加工問題，為此類鈑金零件的加工積累了成功的經驗。

關鍵詞：環形火焰筒;帽罩;成型工藝

0? 引言

發動機火焰筒頭部帽罩材料為GH3536，采用環形雙曲線球面形狀，型面復雜，各部位成型回彈量不均，成型精度低;而且型面內、外直徑均要進行電子束焊，焊接間隙要求小于0.1mm，在車加工時只能以型面定位，由于零件壓緊狀態和自由狀態直徑差異大，裝配間隙難于控制，焊接質量難于保證。

1? 環形火焰筒頭部帽罩結構特點及加工難點

1.1 環形火焰筒頭部帽罩結構特點

火焰筒頭部帽罩是由1.2mm厚的GH3536鈑料成型而成，外徑？準698mm，內徑？準512mm，在零件型面頂部有24個？準68mm的翻邊孔，翻邊高度為5.5mm。

1.2 環形火焰筒頭部帽罩加工難點

①零件成型時在內、外型面處會出現斜軸向起皺或拉裂現象。火焰筒頭部帽罩起皺部位見圖1。

②由于零件型面復雜，材料變形量較大，在成型后造成材料回彈，無法滿足設計要求。

③在零件24個孔口翻邊后孔口處易出現裂紋。

④零件有24個翻邊孔，翻邊高度相差3～4mm，零件壁厚1.2mm，且有型面要求，在弧面上翻邊，翻邊后高度不一致，修磨才能保證翻邊高度5.5～0.5mm的要求，這給手工修磨增加了難度和工作量。

2? 工藝改進措施

2.1 火焰筒頭部帽罩型面成型工藝改進

火焰筒頭部帽罩成型工序在零件加工過程中起著關鍵的作用，在以后的鉆孔、沖孔、車加工等工序都是以這道工序所成的型面定位，型面的精準程度極大地影響到整個零件的加工過程以及零件的加工質量。

①下料時，計算出零件截面的弧長，再加上兩端的直線段部分大約15mm長，將坯料外圓定為？準830mm，內圓定為？準390mm，使零件成型后有一定的直邊，模具通過此直邊對零件起到拉伸作用，可以減小皺褶產生的機率。

②零件壓型時在零件和模具表面涂一層潤滑油，減小模具與零件之間的摩擦，避免因摩擦而產生的表面擦痕現象，防止摩擦力集中引起的局部變形。

③更改成型模具中陰模和陽模之間的間隙1.2mm，將尺寸加工到上差1.3mm防止因拉應力過大導致零件拉裂的現象。

2.2 火焰筒頭部帽罩成型回彈問題工藝改進

由于零件型面復雜，材料變形量較大，在成型后造成材料回彈量較大;內型與外形尺寸相差較大，內、外型的回彈量不一致，而且在型面上各個點的直徑不同，回彈量相應的也就不同，對成型模的設計就帶來很大的困難。由于該零件屬于雙曲面結構件，各個點的特性都不一致，因此，只能在內、外圓處考慮修改成型模的思路。于是，利用試驗件用按理論值設計的成型模進行成型，從模具中取出零件后讓其自由回彈，測量外徑回彈量在2mm，內圓回彈量在1.8mm。得到數據后，零件內R尺寸為R55mm、R65mm，將成型模的陽模R尺寸改為R53mm、R63.2mm;陰模根據間隙1.2mm改為R54.2mm、R64.4mm，解決了材料的回彈問題。火焰筒頭部帽罩成型模示意圖見圖2。

2.3 火焰筒頭部帽罩翻邊工藝改進

翻邊工序是火焰筒頭部帽罩加工的重要工序，由于在型面上翻邊，給翻邊工藝增加了很大的難度。

①翻邊前預翻邊孔徑的確定直接影響翻邊高度和翻邊質量，孔徑過大，高度不夠;孔徑過小，高度過高，容易產生裂紋。根據翻邊后直徑？準68mm的要求，結合翻邊高度5.5mm，加上R2的過渡段，計算出最小孔徑應該加工到？準57mm。經過多次反復試驗，結合零件的拉伸量，給出底孔尺寸為？準61mm，才能滿足最低處翻邊高度為5.5mm。

②翻邊模具的設計，起初下模中的凸模是固定的，高低不能調節，導致零件拉伸量很大產生翻邊口部拉裂。經過試驗后，將其更改為活動的，可以隨機調節。在翻邊時，在模具上涂潤滑油減小零件與模具之間的摩擦?；鹧嫱差^部帽罩翻邊模示意圖見圖3。

③更改零件翻邊前熱處理參數，零件孔口翻邊裂紋消失。更改前、后熱處理參數對照見表1。

2.4 火焰筒頭部帽罩車加工工藝改進

為保證零件孔口翻邊高度，增加了車加工工序，該工序為帽罩與火焰筒外環對接做準備，車加工尺寸的精度直接影響火焰筒組件的焊接質量，由于此零件為薄壁鈑金成型件，因此，車床夾具的設計對車加工工序質量有很大的影響。車床夾具設計時應該考慮型面定位、壓緊，如何保證尺寸問題，因此，車床夾具在定位和壓緊零件時，取型面的內、外圓兩端作為基準，中間空開，為了防止過定位引起的基準不平現象;為了防止零件變形引起的定位誤差，將壓板改為壓環;壓環內、外徑尺寸為零件的車加工尺寸，方便車加工的測量。

3? 取得成效

通過對環形火焰筒頭部帽罩成型工藝的改進，解決了以下問題：①薄壁鈑金零件成型型面起皺和拉裂問題;②薄壁鈑金零件成型時材料回彈問題;③薄壁鈑金零件孔口翻邊裂紋問題;④薄壁鈑金零件翻邊高度車加工問題。

以上問題的解決，保證了零件的加工質量，滿足了設計要求，為此類薄壁、大直徑、高翻邊、復雜型面的鈑金零件的加工積累了成功的經驗。

參考文獻：

[1]王愛珍.冷作成形技術手冊[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2]王一濤.短環形火焰筒的加工技術[J].內燃機與配件，2019（21）：107-108.

[3]李峰.緊湊鏈立環擠壓成型的工藝研究[J].內燃機與配件，2019（23）：104-106.