加强筋成型工艺技术的研究

加强筋成型工艺技术的研究

黄华

航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江省哈尔滨市150066

摘要：随着全球经济的不断发展，社会的不断进步，塑件更广泛的应用在我们的日常生活中，大家对塑件的要求也越来越高，希望塑件有更好的性能来满足人们的需求。普通塑件的刚度和硬度比较低，不能承受较大的压力、扭曲力和弯曲力等，容易变形，影响它的质量和使用效果。对于一些对塑件的刚度和硬度要求较高的产品来说，显然并不能满足其对塑件性能的要求。因此，对塑件的改造非常重要。目前，主要使用在塑件上注入加强筋的方法改善塑件的性能，使塑件拥有更好的刚度和硬度，能承受更大的压力、扭曲力和弯曲力，满足塑件不易变形的需求。

关键词：加强筋成型；工艺；技术

1概述

金属零件T37014的材料为GH4169，零件中间局部成型出一个高7.5，宽6mm左右的加强筋，由于该材料强度大，采用普通的旋压技术在车床上成型，材料局部受力，加强筋部分的材料厚度变薄甚至开裂，无法保证零件质量。本文针对上述问题采取了一系列的措施，使问题得到解决。

2塑件加强筋作用分析

对于塑件成型者来讲，塑件变形所引起的麻烦比收缩所引起的麻烦要大。变形通常表现为平板、切片、带状塑件的曲翘以及筋板、凸缘等的扭曲。其中一部分是由冷却引起的，这种变形可通过模具的温度控制消除；另一些变形则是由于熔料流动纵向及横向的收缩不同所引起，它只能通过改变塑件几何形状以及浇口位置才能消除。对于玻璃纤维增强塑料来说，后一种变形影响特别突出，它们具有明显的各向异性。加强筋在塑件中几乎是必不可少的一部分，同时，其对改善塑件变形也有着举足轻重的作用。在此，将加强筋的作用归纳如下：

（1）加强筋在不加大制品壁厚的条件下，提高制品的强度和刚度。节省塑胶原料，减轻塑件自重，尤其适用那些常常受到拉压力、扭力、弯曲的塑件。

（2）加强筋还可以在塑件本体某些壁部过薄处为熔体的充满提供通道，促进模腔内部的注射充填，使得熔融塑料注入塑件的节点及末端部份更加顺畅。

（3）加强筋起到改变应力分布的作用，改善制品壁因应力不均所造成的扭曲变形。

3确定初步的工艺方案

通过对T37014的零件结构进行分析，初步确定三种方案如下：

3.1T37014的工艺方案

下料——滚圆——氩弧焊——钳工打磨焊道——消除应力——校圆——车工旋压——车端面——检验。

3.2T37014的工艺方案

下料——滚圆——氩弧焊——钳工打磨焊道——消除应力——校圆——涨型——车端面——检验。

3.3T37014的工艺方案

下料——滚圆——氩弧焊——钳工打磨焊道——消除应力——校圆——旋压机旋压——车端面——检验。

方案（1）是采用车床进行旋压成型，优点是零件的成型情况可以随时进行检验，能够有效地控制零件尺寸，并且可以分几次进行成型。缺点是损坏机床的精度，并且零件成型部位经过多次成型材料容易减薄。方案（2）是板材成型的通用方法，但是由于零件成型部位的加强筋的高度较大，而且在整个零件的中间，材料的流动性不好，容易产生裂纹。方案（3）是最理想的成型方案但是由于生产车间没有旋压机无法进行。通过上述方案的比较，与相关人员进行协商，决定采用第（4）种工艺方案。

首次进行试加工时，加强筋成型部分的尺寸的高度131成型不到位，仅有125左右，零件的材料为GH4169，强度很大，无法在径向加力，首次试加工失败。后经过与设计、工艺和热处理工艺人员一起探讨降低原材料的强度的方法，在成型之前增加固溶工序，并且分3次进行旋压，先将零件固溶后第一次旋压将加强筋的高度成型到123，然后将零件进行固溶处理，进行第二次旋压，将零件的成型尺寸加工到128，再将零件进行固溶处理，将零件旋压到最终尺寸。

通过采取上述措施，将零件固溶后分步成型，零件尺寸基本达到了要求，经过测量，零件的成型部分的壁厚仅有0.5，减薄了一半，无法满足工艺要求，进行进一步实验时，发现零件的加强筋的成型部分出现裂纹。

4对零件的加工过程中存在的质量问题进行工艺研究

零件壁厚减薄和裂纹问题：经过工艺试验和对零件的型面进行分析发现成型部位R仅有3～4mm，两面的直壁部分为25mm，零件的材料流动性较差，成形过程全部靠材料变薄来实现，材料成型过程中达到塑性变形的极限造成材料破裂，造成零件裂纹。

针对上述问题将工艺路线进行调整，更改的过程中首先要考虑零件的材料流动性，保证零件的成型顺利。增加材料的流动性有两种方案，一是增加圆角半径，二是减少摩擦，降低压边力。根据上述两条要求来完善工艺路线，首先考虑加大圆角半径，但是加大初成型的圆角半径，第二次成型便不能在车床上面加工，只能改在车间的自制旋压机上面加工，最后再用旋压夹具成型出最终尺寸。根据上述成型方法，自行设计了旋压夹具，第一次成型出的R由3改为8，增加材料的流动性，然后再校正R，保证最终尺寸。

5进行试验验证

自制工装到位后，进行试生产，首先下了两种纤维方向的毛料，一种是沿着圆周方向的，另外一种是沿轴线方向，并分别作出标记。从前几次的加工经验得出零件主要靠材料变薄得到，下料尺寸由80改为60，减少零件的变形阻力，增加零件的流动性，便于零件成型。

通过试验，发现纤维方向沿圆周方向的原材料，在旋压时出现裂纹。而另外的纤维方向沿圆周的原材料的成型尺寸满足尺寸要求，无裂纹产生。零件的壁厚减薄到0.8mm，符合设计要求。

结论

通过T37014的成型工艺攻关摸索出一套关于材料为GH4169的成型工艺，完善了工艺规程，克服了零件在生产过程中的壁厚减薄和裂纹的质量问题，产品的合格率提高到95%以上，为新品研制的顺利进行奠定了基础，也为今后类似零件的生产提供了经验和技术支持。

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