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航天通讯领域精密钣金加工案例分析

随着钣金加工行业的不断发展,钣金加工设备越来越优良,实现精密钣金加工不仅需要世界流的设备,更需要科学合理的生产工艺来保障产品质量提升。钣金工艺设计是根据钣金件的工艺要求,为被加工零件选择合理的加工方法和加工顺序,实现各种制造资源的合理调度,提高产品生产的稳定性。工艺优化需要不断推陈出新,多次试验寻找很佳方案。本文以振子天线品质提升为例,叙述了一线技术人员如何在实际工作中通过工艺优化来提升产品质量。

产品介绍

所示为我司生产的6系铝型材经折弯成形后组成的振子天线产品,该产品应用于航天设备地面测试系统。

所示为振子天线组件,此零件原来采用线切割整体成形工艺,其特点为加工难度大、成本高、效率低。后来客户将产品各部分的连接改为焊接方式,但焊接工艺存在变形风险,需针对风险制定相应的应对措施。

风险识别及应对措施

折弯变形风险

振子天线若要实现折弯集合线五面锥体封闭式结构,需确保成形后加工误差控制在±0.1mm以内,并在加工折弯集合线时解决了因折弯而带来的变形风险。

⑴方案一,定制成形模具。该方案的优点为产品成形一致性稳定,加工精度能够满足图纸设计要求;缺点为投入成本高,模具制造周期长。

⑵方案二,应用折弯的常规方法。该方案的优点为模具投入成本较低,模具制造周期短;缺点为边长尺寸不一致使得折弯过程中难以定位,折弯尺寸及角度的累积误差会导致封口闭合平面度超差。

折弯工艺优化

综合分析可知,方案二稳定性好,周期短。为确保零件成形后外观质量无折弯压刀痕以及很大限度缩小折弯成形后的闭合开口宽度,定制了专用折弯模具进行有效控制。经多次折弯模拟测试,调整折弯顺序以及刀具,折弯成形产品满足尺寸要求。

焊接变形风险

折弯集合线主体的纵缝焊接采取满焊方式,焊接特点为板薄(铝板厚度为1mm)且焊缝长(长度为790mm),容易产生焊接变形。

折弯集合线与辐射振子连接处采取满焊方式。难点:⑴焊点之间间距过密,将会导致焊接后产品严重变形。⑵两种焊接基材厚度不同,影响焊接熔池深度(当折弯集合线局部完全融化时,辐射振子基材还没开始融化),容易产生焊缝。设计结构需要进一步优化。

焊接工艺优化

⑴方案一,选取焊接方法。

在焊接折弯集合线主体的纵缝时,制作焊接夹紧辅助工装,采用光纤激光自动焊接工艺以实现纵缝的焊接成形。为探索该方案的可行性,笔者带着试制品前往集团总部进行折弯集合线纵缝焊接的实际验证。试验中不断调整焊接设备参数,并对样品进行反复试焊,测试验证结果发现,焊接强度始终未能满足产品要求。由于项目交付时间紧迫,此方案暂时放弃。

⑵方案二,焊接工艺优化。

在振子天线主体焊接时,聘请行业内知名铝材焊接专家提供技术指导并优化产品设计结构,聘请(捷安特)高铝焊技师,采用氩弧焊接工艺对折弯集合线纵缝及振子天线主体1~17辐射振子进行样品试焊。样品焊接后初步判定折弯集合线纵缝焊接强度及焊接变形基本能够满足产品要求,但振子天线主体1~17辐射振子焊接后折弯集合线出现了明显的扭曲变形,并且变形部位无法实现二次整形修复

多次试验证实,该产品的设计结构用焊接工艺成形很难满足客户的需求。若继续按此方案进行生产,将会致使产品交付后潜藏批量报废的风险,本着精益求精的工作热情,笔者继续寻找解决问题的途径。首先,需要重新确定成形方法。其次,选择加工设备及检测方法。后,确定工艺参数与加工条件。

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