钢结构加工方法及流程

钢结构加工方法及流程（共8篇）

钢结构加工方法及流程 篇1

钢结构加工流程

1、生产准备：

（1）、钢构件在制作前，应进行熟悉设计图纸的自审和会审工作，并应按工艺规程做好各道工序的工工艺准备工作。制造所需的材料、机具和工艺装备应符合工艺规程的规定。上岗操作人员应进行培训和考核，特殊工种应进行资格确认，并做好各道工序的技术交底工作。

（2）、质检员依据国家有关标准对进场的材料进行质量外观和质量证明文件的检验，检验合格后填写材料进场检验记录。在材料上或包装箱上做出检验合格的认可标识。

（3）、进场材料，根据工程的要求及材料质量的具体情况进行复验，必要时依据《金属板材超声波探伤方法》（GB4730-94）进行探伤，经复验鉴定合格的材料方准正式入库，并做出复验标记，不合格材料清除现场，避免误用。

（4）、焊材的选择与管理：依据设计图纸提供的构件材料由主管技术负责人选择相匹配的焊材，焊接工艺评定结果批准后方可使用。焊接材料的管理：焊条焊丝入厂时必须有齐全的质量证件及完整的包装；按国家标准进行理化复验及工艺性评定。焊材库的设置要按规范配备齐全的通风干燥等设施，并设驻库检查及保管员，焊材出库时严格遵守公司的管理规定，履行出库程序。

2、放样和号料（1）、放样应采用经过计量检定的钢尺，并将标定的偏差值计入量测尺寸。尺寸划法应先量全长后分尺寸，不得分段丈量相加，避免偏差积累。号料是以样板为依据，在材料上划出实样并打上各种加工记号。号料应使用经过检查合格的样板，避免直接用钢尺所造成的过大偏差或看错尺寸而引起的不必要损失。

（2）、放样从熟悉图纸开始，首先应仔细阅读技术要求及说明，并逐个核对图纸之间的尺寸和方向等。特别应注意各个部件之间的连接部位、连接方式和尺寸是否一一对应。发现有疑问之处，应与有关技术部门联系解决。

（3）、放样以1：1的比例在样板台上弹出大样。当大样尺寸过大时，可分段弹出。对一些三角形的构件，如果只对其节点有要求，则可以缩小比例弹出样子，但应注意其精度。

（4）、先以构件的某一水平线的垂直为基准，弹出十字线，二线必须垂直。然后依据此十字线逐一划出各个点及线，并在节点旁注上尺寸，以备复查及自检。

（5）、放样过程中碰到技术上的问题，要及时与技术部门联系解决。尺寸的变更，材料的代用，而产生与原图不相符处，要及与设计单位联系作好更改。

（6）、放样结束，应对照图纸进行自检。检查样板是否符合要求，核对样板数量，并报质检员。

（7）、划线、号料前首先根据料单清点样杆。按号料要求整理好样板。

（8）、熟悉样板、样杆上标注的符号和文字和含义。搞清号料数量。

（9）、准备并检查各种使用的工具，磨好石笔，保持样冲、圆规、划针的尖锐及凿子的锋利。

（10）、号料前必须了解原材料的钢号及规格，检查原材料的质量，如有疤痕、裂缝、夹灰、厚度不足等现象应调换材料，或取得技术部门同意后方可使用。

（11）、号料的钢材必须摆平放稳，不得弯曲。大型型钢号料，应根据划线的方便来摊料，两根型钢之间要留有10厘米以上的间距，以便于划线。

3、切割：

（1）、对于长条板件采取手工号料、多头直条数控切割机下料。（2）、对于筋板、端板等各类节点板，在计算机上编制切割程序，采取数控切割。

（3）、各类切割件切割前需对号料线、数控程序、进行审核，合格后方可切割下料。

（4）、对于主梁翼板、腹板长度拼焊缝要错开200毫米以上。（5）、切割后钢材不得有分层，断面上不得有裂纹，应清除切口处的毛刺或熔渣和飞溅物。

3、组立:组立前检查焊缝缝隙周围铁锈、污垢清理情况，组装后应检查组装形状尺寸，允许偏差应符合规范规定，检查合格后方可施焊：

4、矫正和成型

在钢结构制作过程中，由于原材料变形，气割、剪切变形，钢结构成型后焊接变形，运输变形等，影响构件的制作及安装质量，一般须采用机械或火焰矫正。当采用火焰矫正时，加热温度应根据钢材性能选定。但不得超过900℃，低合金钢在加热矫正后应缓慢冷却。

5、制孔

（１）、门式刚架轻钢结构中的高强螺栓孔，普通螺栓孔，地脚螺栓孔等应采用钻成孔，檩条等结构上的孔可采用冲孔。制孔后应用磨光机清除孔边毛刺，并不得损伤母材。螺栓孔的允许偏差超过规范规定时，不得采用钢块填塞，可采用与母材材质相匹配的焊条补焊，打磨平整后重新制孔。

（２）、螺栓孔的加工采用数控钻床加工，对联接板要采用套钻方法，以保证钢架的组装精度。

6、组装

钢结构构件的组装是遵照施工图的要求，把已加工完成的零件或半成品装配成独立的成品构件。零部件在组装前应矫正其变形并达到符合控制偏差范围以内，接触表面应无毛刺、污垢和杂物，除工艺要求外零件组装间隙不得大于是1mm，顶紧接触面应有75%以上的面积紧贴，用塞尺检查，其塞入面积应小于25%，边缘间隙不应大于0.8mm，板叠上所有螺栓孔、铆钉孔等应采用量规检查。组装时，配有适当的工具和设备，如组装平台或胎架、夹具、定位器等以保证组装足够的精度。为了保证隐藏部位的质量，应经质检人员检查认可，签发隐蔽部位验收记录，方可封闭。组装出首批构件后，必须由质检部门进行全面检查，经合格认可后方可进行继续组装。

7、焊接

（1）、施焊前焊工应复查组装质量和焊接区域的清理情况，确认材料及焊材是否进行了工艺评定，并应有工艺评定报告及焊接工艺；焊工是否持有焊工证，持证者是否在有效期内操作。

（2）、焊条烘焙：对有烘焙要求的焊材，必须按说明书要求进行烘焙。经烘干的焊材放入保温箱内，随用随取。

（3）、预热：在建筑钢结构的焊接施工中，必须根据钢种、板厚、接头的约束度和焊缝金属中含氢量等因素，来决定预见热温度和方法。预热区域范围应为焊接坡口两侧各80—100mm；预热时应尽可能使加热均匀一致。普通碳素结构钢厚度大于34mm和低合金结构厚度大于或等于30mm，工作地点温度不低于0℃时，应加温至于100—150 ℃进行进行预热。钢材预热方法可选用火焰加热或电加热。但对于钢材的屈服极限强度大于460N/mm2 的焊接区域进行预热时，宜选用电加热方法，原则上禁用火焰加热。

钢材预热温度的测定方法一般在钢材加热的反面距焊缝中心线50mm处测定。

（4）、背面清根：在电弧焊接过程中，当接头有全熔透要求时，对于V形、单边V形、X形、K形坡口的对接和T形接头的情况下，背面的第一层焊缝容易发生未焊透、夹渣和裂纹等缺陷。这类缺陷原则上要从背面彻底清除后再进行焊接，这种作业叫做清根。特别在定位焊缝处更容易产生缺陷，必须注意背面清根工作。

（5）、引弧与熄弧：严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧。在坡口内引弧的局部面积应熔焊一次，不得留下弧坑。对接和T形接头的焊缝、引弧和熄弧，应在焊件两端的引入板和引出板开始和终止。

（6）、焊接顺序和熔敷顺序：焊接顺序和熔敷顺序是关系到减少焊接变形的重要因素。在选择焊接顺序和熔敷顺序时应注意几点：

①尽可能减少热量的输入，并必须以最小限度的线能量进行焊接 ②不要把热量集中在一个部位，尽可能均等分散。

③采用“先行焊接产生的变形由后续焊接抵消”的施工方法。4平行的焊缝尽可能地沿同一焊接方向同时进行焊接； ○⑤从结构的中心向外进行焊接；

⑥从板的厚处向薄处焊接。焊接完毕后应清除熔渣及金属飞溅物，应在焊缝附近打上钢印代号。

（7）、多层焊：多层焊焊接接头应连续施焊一次完成，每一层焊道焊完后应及时清理，如发现有影响焊接质量的缺陷，必须清除后再焊。对于重要结构处的多层焊必须采用多层多道焊，不允许摆宽道焊接。多层焊过程中的层间温度若无特殊要求一般应与预热时的温度相同。（8）、焊接结束后的处理：焊接结束后的焊缝及其两侧，必须彻底清除焊渣、飞溅和焊瘤等。无特殊要求时，一般根据焊接接头的残余应力、组织状态、熔敷金属含氢量和力学性能等决定是否需要焊后热处理。焊接结束后，如发现焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应申报焊接技术负责人查清原因后，订出修补措施，方可处理。

（9）、不合格焊缝的返修：施焊过程中产生的缺陷，应立即进行适当处理。焊后检查出不合格的地方，应与技术主管部门协商解决，无特殊要求时按以下处理：在焊缝的缺陷处，进行清理后再焊接。焊缝中有裂纹时，将焊缝裂纹全长清除后再焊，若采用超声波等方法清楚地查出裂纹的界限，应从裂纹两端延长50mm加以清除后再焊。由于焊接引起母材上出现裂纹时，原则上应更换母材，但当得到质量检验部门的认可也可进行局部修补处理。凡不合格焊缝修补后应重新进行检查。低合金结构钢在同一处的返修不得超过两次。

8、焊接H型钢

（1）、H型钢组装前要检查各件尺寸、形状及收缩加放情况，合格后用砂轮清理焊缝区域，清理范围为焊缝宽的4倍。

（2）、在翼板上画出腹板位置线后，按线组装，要求组装精度为腹板中心线偏移小于2mm，翼缘板与腹板不垂直度小于3mm，定位点焊。（3）、H型钢组装合格后，用门型自动埋弧焊机采取对称焊接H型钢，焊前要将构件垫平，防止热变型，按焊接工艺规范施焊。（焊丝直径为Ø4—5mm）（4）、H型钢变形矫正：焊完后H型钢在矫正机上矫正，保证翼缘板与腹板不垂直度小于3mm，腹板不平度小于2mm，检测要用直角尺与塞尺。

（5）、组装H型钢与节点板、连接板：节点板、连接板的组装要保证基准线与梁中心对齐，其误差小于0.5mm。梁柱焊缝采用二氧化碳气体保护焊，焊丝直径Ø1.2mm,焊后用氧乙炔火焰矫正(如扭曲、侧弯等)焊接变形，然后检验记录单要求检验各项指标，直至符合标准为止。

9、超声波探伤

（1）、超声波是一种人耳不可闻的每秒钟振荡频率在20KHz以上的高频机械波，它是利用由压电效应原理制成的压电材料超声换能器而获得的。

（2）、对接焊缝探伤，可从工件单面二侧进行扫查。T型焊缝的探伤可从面板或腹板上进行，由于在面板上探测时需在面板上画基准线，增加了附加工作量，实际工作会造成一定困难，因此，可从腹板一面单侧进行。

（3）、超声波探伤按GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分析》执行。

10、磨擦面处理

磨擦面处理方法有：采用抛丸处理方法。在运输过程中试件磨擦面不得损伤。处理好的磨擦面，不得有飞边、毛刺、焊疤或污损等。应注意磨擦面的保护，防止构件运输、装卸、堆放、二次搬运、翻吊时连接板的变形。安装前，应处理好被污染的连接面表面。处理好的磨擦面放置一段时间后会先产生一层浮锈，安装时须用钢丝刷清除浮锈。接触面的间隙与处理：由于磨擦型高强度螺栓连接方法是靠螺栓压紧构件间连接板，用磨擦力来完成构件之间内力传递，规范要求75%以上的接触面，边缘间隙不大于0.8mm。

11、抛丸除锈

（1）、采用HP8016B型通过式抛丸清理机对构件表面进行抛丸除锈，使用的丸料，必须分离出去油污和水份，否则油污和水份在抛射过程中附在表面上，影响涂层的均匀性和密实性。

（2）、经除锈后的构件表面，应用毛刷等工具清扫，或用干净的压缩空气吹净锈尘和残余磨料，然后方可进行下道工序。

（3）、构件除锈经验收合格后，应在表面返锈前涂完第一道底漆。一般在除锈完后，如存放在厂房内，可在6h(视环境湿度而定)涂完底漆，存放在厂房外，则应在当班涂完底漆。

（4）、除锈合格后的构件表面，如在涂底漆前已返锈，需重新除锈。如果返锈不严重，一般只进行轻度抛射处理即可，同样也需经清理后，才可涂底漆。

12、涂装

在下列情况下，一般不得涂装，如要涂装，需要有防护措施： 1）、在有雨、雾、雪和较大灰尘的环境下，禁止在户外施工。2）、涂层可能受到尘埃、油污、盐分和腐蚀性介质污染的环境。3）、施工作业环境光线严重不足时。

4）、没有安全措施和防火、防爆工具器具的情况下。

5）、空气相对湿度超过85%；施工现场环境温度低于0℃；钢材表面温度未高于大气露点3℃以上。

钢结构加工方法及流程 篇2

一、稻谷子粒的结构力学性质

稻谷的工艺品质主要是指稻谷的子粒形态结构、化学成分、物理性质等。不同品种、等级的稻谷具有不同的工艺性质, 不同的加工方法和加工精度对稻谷的工艺性质亦有不同的要求。只有了解掌握稻谷的工艺性质, 选择确定合适的加工方式及设备, 才能使稻谷资源得到充分合理的利用, 获得最佳的经济效益。

因为不同的稻谷子粒组织具有不同的化学组成和细胞结构, 所以稻谷各部分表现出不均匀的结构力学性质。只有对稻谷的结构力学性质有充分的了解, 才能在加工的过程中合理安排工艺流程和技术参数, 保证白米的完整性。颖的主要成分是粗纤维和二氧化硅, 具有较硬的质地, 有较强的机械力承受能力, 保护米粒不受破坏。据测定, 内外颖的破坏强度约为250g。皮层主要由细胞壁物质纤维素、半纤维素和木质素构成, 其中还结合了较多的矿物质, 胞壁较厚, 而内容物较少。由于皮层处于种子的外层, 其韧脆性受水分的影响较大, 加工时为了提高皮层的完整性可以在表面着水, 使其软化。胚乳的细胞壁薄, 分布在基质蛋白质网络中的淀粉具有较大程度的结晶结构, 有较大的刚性, 而胚乳的质量占整个子粒的90%左右, 因此胚乳的结构力学性质对碾米工艺的影响占主导地位。胚有着很薄的细胞壁, 内容物原生质具有胶体性质, 细胞的韧性较强, 能被压扁而不破裂。

在机械力的作用下, 糙米颗粒会发生变形而产生内部应力, 当外力的作用超过一定的强度时, 糙米颗粒将破裂。米粒的抗破坏强度与其他固体材料一样也可以用抗压强度、抗剪切强度、抗弯曲强度等来表示, 单位为此。碾米过程中糙米主要受挤压的作用。

影响稻谷和糙米结构力学性质的因素主要有稻谷的类型、子粒的水分含量、胚乳的组成以及温度。

籼稻谷和糯稻谷的米粒强度小, 耐压性能差, 加工时易产生碎米, 出米率低。粳稻谷米粒强度大, 耐压性能好, 加工时不易产生碎米, 出米率高。下表是不同类型糙米粒的抗压强度。

胚乳的结构主要表现在腹白心白粒和角质粒的差别上。角质粒的强度最大, 粉质粒的强度最小, 两者相差高达2kg之多;心白粒的强度较腹白粒的强度小;爆腰粒的强度均小于该品种的平均强度, 且折断的位置始于原裂纹处。在一定的范围内, 水分增加会导致糙米的机械强度减弱 (如下图) , 为了保证稻米的安全储藏和加工的机械强度, 水分应控制在15%以下, 原料水分较高时应先进行干燥处理。

二、稻谷的清理

(一) 清理的目的与要求

用于加工的稻谷, 由于选种、栽培、收割、脱粒、千燥、运输储藏等原因, 一般都会混有一定数量的杂质。稻谷中的杂质按其大小可分为大、中、小杂质:

1. 大杂, 指留存在直径为5.0mm圆孔筛上的杂质;

2. 中杂, 指通过5.0mm但留存在2.0mm圆孔筛上的杂质, 其中以稗子及形状大小与稻谷相似的并肩石、并肩泥最难去除;

3. 小杂, 指通过2.0mm圆孔筛以下的杂质。

按化学性质分类又可将稻谷中的杂质分为有机杂质、无机杂质等:有机杂质包括杂草种子、瘪谷、虫尸、虫卵和虫蛹等;无机杂质包括泥沙、石块、磁性矿石和金属杂质等。稻谷中的杂质, 不仅影响稻谷的安全储藏, 更重要的是给稻谷加工带来很大的危害。稻谷中如含有石块、金属等坚硬杂质, 在加工过程中易损坏机器, 影响设备安全正常的工作;有些坚硬杂质与设备表面撞击摩擦产生火花而引起火灾或粉尘爆炸。稻谷中如含有体积大, 质轻而柔软的杂质如包装物的绳头、布片、秸秆、杂草、纸屑等, 进入机器时会阻塞喂料机构, 使进料不均, 降低进料速度, 降低设备工艺效果, 影响设备效率。稻谷中如含有泥沙、尘土等细小杂质, 带人车间后造成粉尘飞扬污染环境, 影响工人身体健康。稻谷中杂质混人成品中, 则会降低产品的纯度, 影响成品的质量。因此加工的首要任务是清理除杂。稻谷清理要力求做到净谷上砻。进入砻谷工段的净谷含杂总量不应超过0.6%, 其中, 含沙石不应超过l粒/kg;含稗不应超过30粒/kg。

(二) 清理的方法

及机理清理杂质的方法很多, 主要是借助杂质与谷粒物理性质的不同进行分选。

风选是根据谷粒与杂质在悬浮速度等空气动力学性质方面的差异, 利用一定形式的气流使杂质与谷粒分离的方法。按气流的运动方向不同, 有垂直气流风选法、倾斜气流风选法和水平气流风选法等;按气流运动方式不同又分为吸式风选法、吹式风选法及循环式风选法等。物料在受到垂直上升的气流作用时, 其运动状态由本身大小、密度和空气速度决定:

1. 空气作用力和浮力之和大于其重力时, 物料上升。

2. 空气作用力和浮力之和小于其重力时, 物料下降。

3. 空气作用力和浮力之和等于其重力时, 物料则处于悬浮状态。

物料处于悬浮状态时的风速就称为物料的悬浮速度。稻谷的悬浮速度为8—10m/s, 糙米的悬浮速度为12m/s, 稻壳的悬浮速度为3-4m/s, 米糠的悬浮速度为2-3m/s。

物料在水平或倾斜气流 (通常方向侧向上方) 中, 受到重力、空气作用力和浮力的联合作用, 其运动轨迹呈抛物线状, 物料大小、密度和空气速度也决定其水平方向的运动距离。从运动力学的分析可以知道, 向上的倾斜气流比水平气流对分离更加有效。

(三) 筛选法

筛选法是根据杂质与谷粒在粒度大小、形状等方面存在的差异, 选择合适筛孔尺寸的筛面组合, 使杂质和谷粒的混合物通过筛面时, 分别成为筛上物和筛下物, 从而达到稻谷和杂质分离的目的。筛选法必须具备3个基本条件:

1. 过筛物必须与筛面接触。

2. 选择合适的筛孔形状及大小。

3. 筛选物料与筛面应有相对运动。

筛面形式有冲孔筛和编织筛两种。

冲孔筛一般用0.5—2.5mm厚的薄钢板制造, 开孔率低, 质量大, 刚度好, 不变形。冲孔筛又有平面和波纹两种筛面, 筛孔形状有圆形、长方形、等边三角形和方形等。筛孔的排列方式有平行排列和交错排列, 如下图所示。

编织筛用金属丝编织而成, 开孔率高, 质量小, 因承载能力弱, 筛孔容易发生变形。因此一般情况下, 筛面层数少时使用冲孔筛, 筛面层数多时使用编织筛。筛孔一般有长形和短形。通常, 短形筛孔筛按谷粒的宽度不同进行分离, 采用竖立方式过筛;而长形筛子L筛是按谷粒的厚度不同进行分离的, 采用侧转方式过筛。筛选法在稻谷制米加工中使用极为广泛, 不仅用于清理, 更多地用于同类型物料的分级。常见筛选设备有溜筛、圆筛、振动筛、平面回转筛等。

(四) 密度分选法

密度分选法是借助谷粒与杂质密度的不同, 利用运动过程中产生自动分级的原理, 采用适当的分级面使之分离。密度分选法有干法、湿法之分, 一般干法使用较普通。干法密度去石机是典型设备之一, 它有吸式和吹式两种类型。吹式密度去石机的机内装有在正压状态下吹送气流的风机, 这种去石机性能稳定但易造成粉尘外逸而影响工作条件和环境卫生;吸式密度去石机处于负的工作压力下, 工作环境较好, 设备结构也较简单, 但性能不够稳定。密度去石机由偏心连杆带动作往复运动。干法密度去石机的工作原理实际上综合考虑了稻谷和杂质在密度、容重、摩擦系数、悬浮速度等物理性质上的差异。

(五) 磁选法

磁选法是指利用磁力清除谷粒中磁性杂质的方法。当物料通过磁场时, 粮粒为非磁性物质, 自由通过磁场, 而磁性金属杂质在磁场中被磁化而与磁场产生相互吸引, 从而清除磁性金属杂质。通常使用永久磁铁作磁场, 常见磁选器有栅式、栏式和滚筒式设备。

(六) 精选法

精选法是指根据谷粒与杂质长度的不同, 利用具有一定形状和大小的袋孔的工作面进行分离的方法。精选法中分离工作面形式有滚筒和碟片两种形式。当物料进入旋转的滚筒中, 不断地与滚筒内表面接触, 促使短粒物料进入袋孔内, 当滚筒转到一定角度时, 短物料便依靠自身重力脱离袋孔, 落人滚筒中部的收集槽, 长粒物料在滚筒底部运动, 从而使长短粒分离。碟片分离的工作原理同滚筒相似。工作时, 碟片下部插入粮堆中, 由于物料与碟片接触, 短粒物料进入袋孔之内, 随碟片转至一定位置时, 短粒物料脱离袋孔后进入收集槽而与长粒物料分离。

三、结语

随着人口的增加, 粮食问题越来越突出, 在保证粮食生产的同时, 也必须要加强粮食加工环节的控制, 保证所有经过加工的粮食符合加工标准, 保证加工的有效性是所有粮食加工工作者所必须要考虑的问题。而要保证稻谷加工的质量, 就需要对稻谷的结构性质和清理方法等有充分的了解, 才能最终实现。

参考文献

[1]谢健.低水分稻谷减碎加工的对策[J].粮食与饲料工业, 2004, (08) .

[2]韩锐敏.对稻谷加工工艺的探讨[J].粮食与饲料工业, 2005, (03) .

[3]沈保平.低水分稻谷调质加工工艺探讨[J].粮食科技与经济, 2000, (05) .

钣金加工的流程及注意事项 篇3

摘 要：随着我国经济的快速发展，我国的工业都开始向着机械自动化发展，其中钣金加工也开始向着这方面发展，钣金机械自动化能大大的提高加工效率，为企业增加额外的利润。本文重点分析和探讨了钣金加工的工艺流程，同时针对钣金加工实际操作提出一些注意事项。

关键词：钣金加工；工艺流程；数控机床

在我国的钣金行业中，由于其加工的成本比较低，产出的产品具有体积小、重量轻、性能高等特性，在各个行业中被广泛的应用。但是随着现代的用户对产品的要求越来越高，传统工艺生产的产品已经不能满足用户的需求，因此产业中的一些行业开始向钣金加工的自动化方向靠拢。随着钣金行业自动化的企业越来越多，之间的竞争也开始加剧，因此，钣金行业的机械自动化开始向着更高的技术发展。

1、钣金加工工艺分类

钣金件根据不同的要求选择不同的落料方式，其中有激光剪切，数控等离子切割，剪板机加工等不同方式。通常从成本上考虑多数会采用剪板机剪切加工。为了保证剪切质量，根据板材的厚度的不同，剪板机的刀刃之间要调整好间隙，否则板材会有毛边产生，并且刀刃要定期修磨，一是延长刀具的使用寿命，二是保证板材的剪切质量。激光剪切因为其数控程序是由CAD图形-几何位图以非均匀有理B样条曲线为基础的PLC控制程序同步转化的，机械精度理论上误差在±0.02mm，由于环境原因实际上误差在±0.05mm左右，材料利用率通常≥80%。采用激光切割，切割出的零件外形尺寸，精度、粗糙度、热影响区都完全符合设计要求。数控等离子切割，一般数控切割机在执行切割前需要完成作图及切割工艺的编辑及处理，为保证工件质量，一般不在工件轮廓上直接安排穿透点（即打火点），而是使其离开工件一段距离，经过一段切割线后再进入工件轮廓，这段线通常称之为切割引线或引入线。一般来讲，引线的长度随厚度的增加而加长。

2、钣金加工流程中的注意事项

对钣金制品的后期处理，主要是对钣金制品表面的处理。钣金制品表面处理主要包括电镀、磷化皮膜、烤漆、氧化等。钣金加工的后期处理主要是为了保护料件，而在其表面涂上一层膜，防止氧化，还可以增强烤漆的附着力，其中，磷化皮膜主要是用于电解板类和冷轧板，经过后期处理，钣金料品就基本成形了。因此，一定要注意对料件的保护，不能划碰伤，否则就不能算是合格的产品。钣金加工的过程是理论与实践的结合，是将有关机械制造的基本工艺知识、基本工艺方法和基本工艺实践等有机结合起来的一道制作过程。在钣金加工的过程中，要注意以下方面：在使用样本图纸时，展开方式要便于节省材料和加工的及时性；压铆、撕裂、冲凸点（包）等位置方向，要画出剖视图，便于加工的便利性，也能更直观地理解；要核对板厚、材质以及板厚公差等参数；特殊角度，如折弯角内半径（一般R=0.5）要试折而定展开；如果有容易出错的地方，应该重点表明，以示提示；如果有尺寸较多、较复杂的地方，应该把此部分图放大；有需要烤漆或保护的，也应做好提示。钣金加工是通过冲压、弯曲、拉伸等手段来加工零件的，因此，在加工过程中，必须严格按照加工工序来完成。

3、钣金加工的流程

3.1下料

下料分为很多种，其中最主要的是以下几种方式：剪床下料：利用剪床剪切料件，它主要是为模具落料成形、准备加工，成本低，精度低于0.2 mm，但只能加工无孔、无切角的条料或块料；冲床下料：利用冲床分一步或多步在板材上将零件展开后的平板件冲裁成各种形状料件，其优点是耗费工时短，精度高，成本低，效率高，适用于大批量生产；镭射下料：利用激光切割技术，在大平板上将其平板的结构形状切割出来，但是需编写镭射程式，它可下各种复杂形状的平板件，成本高，精度小于0.1 mm；锯床下料：主要用于铝型材、方管、圆管、圆棒料之类，成本低，精度低。

3.2 折弯

折弯就是将2D的平板件，折成3D的零件。金属板料在折弯机上模或下模的压力下，首先要经过弹性变形，接着进入塑性变形，在塑性弯曲的开始阶段，板料是自由弯曲的，随着上模或下模对板料压力的增加，板料与下模V型槽内表面逐渐靠紧，同时曲率半径和弯曲力臂也逐渐变小，继续加压直到行程终止，使上下模与板材三点靠紧全接触，此时完成一个V型弯曲。其加工需要有折弯机及相应折弯模具完成，它也有一定的折弯顺序，其原则是对下一刀不产生干涉的先折，会产生干涉的后折。折弯模具分为弯刀和直刀。铝板折弯时，有裂纹，可增加下模槽宽或增加上模R（退火可避免裂纹）。折弯时注意事项：1.图样：板材数量、厚度；2.折弯方向；3.折弯角度；4.折弯尺寸。

3.3 拉伸

在钣金的加工过程中，经常需要将其展开拉伸，这种延长料件称为拉伸。拉伸主要是针对一些有特色要求的样本料件。拉伸件由于各处所受应力大小各不相同，使拉伸后的材料厚度发生变化。一般来说，底部中央保持原来的厚度，底部圆角处材料变薄，顶部靠近凸缘处材料变厚，矩形拉伸件四周圆角处材料变厚。

3.4 成形

成形是指钣金经过下料、翻边攻丝、冲床加工、压铆、折弯、焊接等一系列加工程序后，再经过后期处理（表面加工），形成的最终钣金件。成形是钣金件加工的最终形态，也是我们所需要达到的形态。有时料品是多个零件时，还应按照一定的方式把它们组合在一起。

4、结束语

随着社会经济的发展，工业的进步，钣金件在我们日常的生产、生活中的使用越来越广泛。汽车上，机器上、各种生活用具如排油烟机、燃气灶等等均要使用到各种各样的钣金件，因此如何制作出质量好外观美观的钣金件，加工工艺也就显得尤为重要了。钣金的加工流程每个环节都很重要，一个环节出现问题都会影响到产品的加工质量，因此必须确保每道工序的准确性，只有这样才能做出外观精美、质量合格的钣金件。

参考文献：

[1]周鹏飞，钣金加工工艺流程探讨[J].金属加工，2013

钢结构加工方法及流程 篇4

加工贸易企业经营状况及生产能力证明

根据商务部的要求，办理“加工贸易企业经营状况及生产能力证明”必须进入中国国际电子商务中心网站。

操作程序如下：

1.企业登录中国国际电子商务中心网站，下载“加工贸易企业经营状况及生产能力证明”相应表格。

2.企业完成书面填报后，一式两份，并随带相关资料(查看材料清单)一起送所在地加工贸易主管部门审核。

3.所在地加工贸易主管部门审核无误后，予以确认，并返回一份供企业上网填报电子表格。

4.企业上网填报表格后，所在地加工贸易主管部门进行复审，复审通过后，企业领取“加工贸易企业经营状况及生产能力证明”。

受理地点：中山南路1088号四楼

一、加工贸易企业经营状况及生产能力证明报批

根据有关规定，企业在开展加工生产前需要到外经贸主管部门报批。

1-1、报批材料及报批程序

1-1-1、报批材料：

中资企业：

（1）工商营业执照（复印件）

（2）进出口资格证书（复印件）

（3）法人机构代码证（复印件）

（4）上审计报告（新成立企业提供验资报告）（复印件）

（5）上生产能力证明

外商投资企业：

（1）工商营业执照（复印件）

（2）企业成立批准证书（复印件）

（3）上审计报告（新成立企业提供验资报告）（复印件）

（4）上生产能力证明

1-1-2、报批程序：

（1）企业登录中国国际电子商务中心网站，下载 “ 加工贸易企业经营状况及生产

证明 ” 相应表格。

（2）企业完成书面填报后，一式两份，并随带相关资料一起送所在地加工贸易主管部门

审核。

（3）所在地加工贸易主管部门审核无误后，予以确认，并返回一份供企业上网填报电子

表格。

（4）企业上网填报表格后，所在地加工贸易主管部门进行复审，复审通过后，企业领取

“ 加工贸易企业经营状况及生产能力证明 ”。

（5）生产能力证明有效期为一年。

（6）加工企业生产能力证明审批时间原则上为五个工作日。

钢结构加工方法及流程 篇5

虽然国内外均有不少研究者在探讨和研究科学学习活动对学生科学学习成果的影响,然而,通过分析学习者的认知结构以发现教学行为对学生的科学学习成果的影响,这种方法却鲜有发现。因此,本研究旨在尝试利用“概念流程图分析法”了解学习者在学习后的认知结构,对学生的认知结构进行表征展现,以发现在学习的过程中,认知结构的变化情况。

1. 对象与方法

1.1 对象

选取六年级三位各科学业成绩较好的学生。

1.2 方法

课程内容采用教科版科学六年级上册内容,按照正常进度教学,在完成《电能从哪里来》一课的两小时内,对3名学生进行测试。

本测试采用访谈记录法进行。测试中首先向学生提出以下几个问题:

(1)关于《电能从哪里来》这课你能想到哪些方面的知识或内容?

(2)你还能补充的更加详细些吗?

(3)你所提到的那些概念之间有什么关系?你可以用线将相应的概念之间进行连线。

根据学生的笔记进行整理、绘制流程图,并按照课程内容,解析前概念和课程概念,通过分析以了解通过正常的科学教学后,单元概念在学生大脑中的呈现情况,学生的认知结构的变化及知识的建构过程,为教学提供参考。

2. 结果与分析

2.1 概念流程图的绘制

通过访谈记录绘制概念流程图,概念流程图严格按照学生陈述和记录概念的先后顺序进行绘制,每一条陈述内容前的数字代表该条内容的陈述顺序。在概念流程图中的“直线连接线”代表受访者的陈述内容的先后,也代表该条陈述在大脑中出现的先后;而“回归连接线”,代表概念流程图中相关陈述的连接。据此对这些学生的概念流程图进行数据分析。

2.2 概念流程图的数据分析

概念流程图中的“直线连接线”代表认知结构中的“概念数量”,而“回归连接线”的数量代表“概念与概念之间的连接情况”,而通过计算“直线概念复杂程度”,来表征学生大脑中的认知结构的复杂程度,其中直线概念复杂程度=回归连接线/(回归连接线+直线连接线)。此外,对概念流程图所提及的不同概念进行统计分析,整理出概念编码表,进行分析。

3. 讨论

3.1 概念流程图的应用

概念流程图可以较为清晰的显示知识是如何在学生大脑中建构的过程,利用概念流程图分析法可以第一时间将学生在课堂上建构的知识和认知结构的变化情况详细的表征出来,同时表征这些概念之间的关系,其优点在于能够发现较短的一个教学区间内,学生认知结构的变化情况,从而避免了某一教学策略,在长时间应用后再行评价,对学生和教学带来的不利影响。

3.2 概念流程图应用于学生的评价

研究发现,基于Anderson和Demetrius的研究而进行的概念流程图分析或许会更加准确的定位学生的学业水平,也更有利于教师的因材施教。

3.3 概念流程图对学生知识掌握的分析

基于研究我们发现学生的前概念和课程概念的复述情况,也就是学生对知识的掌握情况。同时也发现,在更多的拓展课程宽度的前概念和课程概念的掌握情况上却具有较大差异。从而我们可以精准的知晓,学生对知识掌握的差异情况,换而言之,经过一堂课的过程,学生的认知结构发生了什么样的改变,知识的建构是否发生以及发生的状态都能清晰的看见。

综上所述,我们发现,利用概念流程图分析法可以更加有效的将学生的认知结构外显,有利于清晰的洞察学生的认知结构变化,从而指导课堂教学,而且也更加精准的定位学生的学业水平,有利于教师的因材施教。

摘要：基于概念流程图法,对六年级3名学生进行个案研究,发现利用概念流程图分析法可以更加有效的将学生的认知结构外显,有利于清晰的洞察学生的认知结构变化,从而指导课堂教学,而且也更加精准的定位学生的学业水平,有利于教师的因材施教。

关键词：认知结构,概念流程图

参考文献

[1]Anderson,O.R.&Demetrius,O.J.A flow-map method of representing cognitive structure based on respondents’narrative using science content.Journal of Research in Science Teaching,1993.30.953-969

[2]Tsai,C.-C.&Huang,C.-M.Exploring students’cognitive structures in learning science:A review of relevant methods.Journal of Biological Education,2002.36.163-169

钢结构加工方法及流程 篇6

关键词：电气石,提纯工艺,粉体制备,纳米颗粒

1引言

电气石是一类具有压电性和热电性的天然硅酸盐矿物, 在温度、压力变化的情况下, 电气石晶体易产生电势差, 使周围的空气发生电离, 产生的空气负离子易移动, 将负电荷输送给细菌、灰尘、烟雾等微粒, 电荷与这些微粒结合, 能达到净化空气, 改善人们生活环境的目的。因此, 电气石被广泛用作纤维材料[1]、涂层材料[2]、光催化材料[3]和生物杀菌剂[4]。此外, 电气石富含Fe、Mn、Cr等离子, 透明度、密度、硬度及折射率等物理性质特殊, 常展示出斑斓的色彩, 因此常被用作宝石材料[5]。

目前, 美、日、韩及一些欧洲国家对电气石的研究已处于领先水平, 对电气石的开发利用已达相当的深度[6,7]。我国电气石资源虽呈现产量丰富、易采易选等特点[8], 但与发达国家相比, 我国在电气石的研究与开发方面却还刚起步, 有关电气石综合性深加工工艺和基础的物化性能研究报道却较少见, 多限在宝石材料、研磨材料原料方面有所应用。因此, 研究电气石的结构属性及粉体深加工工艺对推动电气石的开发利用有着十分重要的意义。

2 电气石的化学组成

电气石是电气石族矿物的总称, 化学成分比较复杂, 主要化学成分为SiO2、FeO、Fe2O3、B2O3、Al2O3、Na2O、MgO、Li2O、MnO2等。

其组成通式可表示为[9] (Na, Ca) (Mg, Fe, Li, Al) 3Al6[Si6O18] (BO3) 3 (OH) 4, 是以含硼为主的锂、钠、铁、镁、铝的环状结构硅酸盐矿物。电气石晶体空间群为Cundefined-R3m, 三重对称轴为C轴, 垂直于C轴无对称轴和对称面, 也无对称中心[10]。

它基本上由以下三种端员组成:

锂电气石:Na (Li, Al) 3[Si6O18] (BO3) 3 (OH) 4

铁电气石:NaFe3Al6[Si6O18] (BO3) 3 (OH) 4

镁电气石:NaMg3Al6[Si6O18] (BO3) 3 (OH) 4

三者之间可以成类质同象置换。色泽以黑色的居多, 也有呈褐色、绿色、蓝色、红色、玫瑰色等, 硬度7～7.5, 密度2.9～3.25, 硬度和密度随Fe、Mn含量的增加而相应增加。

3 铁电气石晶体结构

铁电气石是最常见的电气石, 由于含有Fe元素而呈现黑色, 故又称黑电气石。在我国主要分布在新疆、内蒙古、河南等地。Fortier等[11]于1975年测定了该矿物的结构, 发现该矿物属于三方晶系, 其基本晶胞参数如表1所示, 各原子坐标见表2。由表2可知, 单个晶胞中, 二价铁原子和硼原子同时占据9b位置, 硅酸盐以复三方环形式连接成岛状骨架结构。整个分子中, 铁原子和铝原子占据了八面体孔洞, 硼原子则处在三角形配位环境中, 相邻的硅氧骨架层由金属阳离子连接, 构成[Si6O8]复三方环的6个硅氧四面体, 角顶指向同一方向, 被解释为其极性存在的本质原因[12]。

4 电气石的提纯方法

我国的电气石资源较丰富, 分布较广, 但较纯的高品位电气石矿不多, 而含石英、云母与长石的贫矿较多, 一般贫矿的电气石含量为50%左右。因此, 如何最大限度的提纯电气石是深加工的关键。目前对矿物的提纯方法有以下几种:

4.1 重选

影响重选的主要因素是密度和粒度。不同密度矿物分选的难易程度可大致按其等降比判断, 其公式为e= (δ2-Δ) / (δ1-Δ) 。式中:δ1为轻矿物密度;δ2为重矿物密度;Δ为分选介质密度。电气石矿主要成份为电气石和石英, 电气石的密度为3.1, 石英的密度为2.65, 一般介质采用水, 故P值为 (3.1-1.0) / (2.65-1.0) =1.27, 小于1.5, 因此与二氧化硅共生的电气石矿石属于难选矿石, 不宜采用重选提纯。据报道[13], 日本太平矿业大宫研究所等对电气石进行了浮选、重选、磁选方面的研究, 结果发现采用重选提纯方法获得的电气石精矿品位为90.25%, 回收率为32%, 效果不是特别理想。

4.2 电选

影响电选的主要因素为矿物介质常数大小和矿物的整流性。由于电气石主要成分为电气石和石英, 电气石介电常数为5.6, 而石英介电常数为4.5～6, 差异很小, 且整流性都为负, 因此采用电选法很难使其分离, 且设备投资大, 需要酸预处理、加热, 进行窄级别筛选, 操作条件复杂, 处理量低, 故也不宜采用电选提纯该矿[14]。

4.3 浮选

浮选是提纯矿物比较常用的方法, 投资少, 操作简单。选用浮选方法, 选择适宜的药剂, 可把电气石与石英、长石分离开来。针对电气石矿石, 采用浮选是一种比较适宜的选矿提纯方法。张开永等[14]通过试验发现, 浮选能使电气石的回收率在90%以上, 电气石含量由原矿的40%提高到90%以上。

4.4 磁选

利用黑电气石磁性较大的特点, 可采用磁分离工艺从低品位电气石选出高品质电气石精矿。由于电气石的嵌布较粗, 可通过不同粒级的磁选, 生产各种品质的精矿, 为制备电气石产品提供有效途径。张华[15]等对陕西汉中一带的黑电气石开展了磁选分离试验, 发现采用磁选的方法能生产出不同品级的优质电气石精矿, 电气石纯度可由50%提高到90%以上。

5 电气石超细研磨工艺流程

5.1 低速搅拌磨+高速搅拌磨的联合磨矿工艺

单独采用低速搅拌磨时, 产品的细度不能达到规定的技术要求。单独采用高速搅拌磨时产品细度虽然可以满足要求, 但由于磨矿介质损耗很大, 成本过高, 在经济上不可行。而采用低速搅拌磨循环磨矿+高速搅拌磨循环磨矿的联合工艺, 即可保持较高的磨矿效率, 又可把成本控制在合理的范围内, 其研磨流程如图1所示。研磨前, 先按比例将电气石粉和水、分散剂在调浆桶中配成一定浓度的浆料, 然后泵送到装有研磨矿介质的搅拌磨内, 边输入浆料边启动搅拌轴。研磨后的浆料从溢流口流出至循环桶后, 启动搅拌器, 调节隔膜泵的转速, 将桶内浆料通过磨机底部入口, 再输回机内, 如此往复循环进行超细研磨, 在研磨过程中每隔30min取一次样, 进行粒度测定。直至粒度达到d80≤2μm后, 再按上述方法把浆料转入高速搅拌磨中进行循环研磨, 直至粒度合格。

此方法主要受到磨矿介质、浆料浓度、介质填充率、研磨时间、分散剂、浆料温度等因素的影响[9]。

5.2 球磨机+气流粉碎机复合加工工艺

球磨加工通常先将原矿石进行粗碎处理, 然后二次破碎加工至300目左右, 随即用周期搅拌式圆筒球磨机磨碎, 料浆干燥处理。最佳的磨矿结果为:电气石d50=3μm, dmin=0.6μm, dmax=13μm, 由于最大粒径为13μm, 无法满足工业应用的技术要求。气流粉碎工艺实践为:矿石破碎→二次破碎→重复数次气流粉碎。重复粉碎功耗明显过大, 效率低, 产量较小, 制备亚微米级的微粉还比较困难, 无法满足技术经济上的要求。

因此, 吕方等[16]采用了球磨机与气流粉碎相结合的复合工艺, 即破碎→球磨→干燥→气流粉碎工艺流程, 用气流磨作为最后一道工序打散假粒子, 一方面将干燥处理后团聚的假粒子打散;另一方面充分利用气流磨的“粉碎极限”, 将电气石微粉粒径控制在5μm以下, 取得了非常好的结果。

6 电气石纳米微粒制备工艺

6.1 常规纳米微粒的制备方法

常规制备纳米材料的方法[17]主要有物理法和化学方法, 物理法又可分为物理气相法、物理液相法、物理固相法, 化学法则分为化学气相法、化学液相法、化学固相法, 各种方法细分如表3所示。

6.2 机械化学法工艺流程

机械化学法结合了机械法与化学法的优势, 制备成本低, 易于实现颗粒的纳米化制备, 制备的纳米颗粒具有分散性好、尺度均一等优点。该工艺流程先采用机械法, 将提纯后的电气石经气流粉碎后成微米级电气石粉末, 然后按照一定的固液比将微粉与溶液均匀混合制备电气石微粉的浆体, 再加入表面活性剂使浆体在研磨过程中发生化学反应, 颗粒进一步细化, 制得分散均一的粉体经干燥、打散后可进行热包装成纳米级产品。韩炜等[18]在常温常压下, 用Minizeta031卧式循环砂磨机加工新疆阿勒泰地区粒径为1μm左右的黑色电气石粉末, 在去离子水为液相介质、固液比为1∶1、分散剂用量为3%以及循环水冷却保持磨料温度在60℃左右条件下研磨3h, 制得的电气石颗粒粒径分布在30～200nm左右, 微粒分散均匀。

选择此法制备纳米级颗粒特别需要注意研磨时间、固液比、助磨剂等工艺参数的选择, 同时在干燥过程中需要综合考虑经济成本和效率选择干燥剂, 报道显示[19], 选用乙醇或正丁醇均对水分有良好的去除效果。

7 展 望

自1989年, Kubo[20]首次发现了电气石存在自发电极、电气石微粒周围存在静电场现象以来, 国内外对电气石微粉的制备及其电场效应进行了一系列的研究。虽然我国对电气石的研究还处在起步阶段, 基础比较薄弱, 但发展势头良好。在电气石深加工过程中, 在以下三个方向有着广阔的发展前景:

1.在工艺选择上, 传统单一的制备方法已难以达到工业应用的颗粒尺度。因此, 向纳米级发展的复合工艺将不断被应用到电气石微粉深加工过程中。

2.在电气石纳米粉体制备过程中, 传统的物理方法受设备性能的限制, 存在粒径制备的极限, 难以实现粉体的纳米级颗粒制备, 而化学方法能够很好地解决该问题。因此, 应用化学方法对制备分散性好、粒度均一的纳米颗粒将具有广阔的发展前景。

钢结构加工方法及流程 篇7

关键词：结构复杂,曲轴箱,工艺,数控编程

1 应用先进制造技术加工复杂曲轴的必要性

传统的制造生产系统本着为“大规模”生产服务的思路,其生产组织方式落后,设备与操作工人的存在着分工协调问题,严重影响新产品的开发制造质量及进度,生产周期较长。由于传统制造系统的制造工序之间缺乏严格的检验监督,加工产品只有在终检时才能发现产品质量问题,一次成功率低下,废品率次品率较高。

目前国内箱体类零件制造和产品加工相对独立化,往往不经过市场需求分析,对项目往往缺乏可行性和经济效益评估。而国内外曲轴箱体加工行业已朝着高速、高效、高精度、全数控功能复合,柔性,智能化,绿色环保制造网络化方向发展。

数控机床以及由数控机床组成的柔性化制造系统是改造传统机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础。数控技术成为先进制造技术中的一项核心技术数控机床成为国民经济和国防建设发展的重要制造装备。数控加工的本质就是为解决复杂零件的加工而出现的。早在20世纪60年代,国外航空工业在加工一些具有连续平滑而复杂的自由曲面大件时,就已开始采用了。为此,本文利用数控技术,以加工中心为制造依托工具,形成了自主核心曲轴箱加工技术。应用先进制造技术加工复杂衢州能够提高加工企业的竞争力。

2 零件技术条件与加工特点分析

本文所举的曲轴箱零件实例如图1所示,为了方便叙述对各孔进行了编号。首先对曲轴箱的轴孔精度、轴孔位置精度和平面精度技术条件进行分析。1)轴孔精度:箱体轴孔的尺寸精度、粗糙度和形状精度要求都相对比较高,期中曲轴轴承孔(即1号孔)要求最高:尺寸精度为IT6,其余轴承孔为IT6和IT7。2)轴孔位置精度:各轴承孔的位置度对于曲轴轴承孔为0.04mm。3)平面精度:合箱面和侧盖接合面平面度要求为0.05mm,保障发动机工作时的密封性,防止润滑油渗漏。

该曲轴箱零件加工特点如下:1)各孔之间的相互位置要求比较高,1-4孔之间为±0.03mm,其余各孔要求为±0.05mm,同时各孔光洁度要求为Ra1.6,椭圆度为0.005mm。2)1孔与7孔(凸轮轴孔)实际上分别各为2孔:1孔为φ68孔与φ50孔,7孔为φ25孔与φ12孔。这四个孔的同心度要求为0.03mm,且φ68孔与φ12孔,φ25孔与φ12孔之间距离公差为0.02mm。

因此,加工该复杂的曲轴箱这四个孔(φ68、φ12、φ25和φ12孔)时必须要求所采用的机床精度高,装夹必须采取一次装夹。而一次装夹,常规的刀具无法满足切削要求,因而必须设计专用刀具(型号CCMT060204LF-K313的美国肯纳公司刀片)。而其他孔的加工其余刀具大量采用复合刀具,对各孔只用一把刀具加工,不进行粗加工,但虽然是一把刀具加工,一把刀具上同时具有粗精刀片,粗精刀具在同一刀体上,对刀具结构设计要求更高。

3 加工中心加工曲轴箱工艺路线设计

设计箱体类零件的加工工艺必须遵循先面后孔的工艺原则。由于本文应用先进制造技术利用加工中心对复杂结构曲轴箱进行加工,设计的时候还得考虑如下几个方面:1)根据曲轴箱的毛坯,在熟悉现有加工中心机床的种类的基础上,确定曲轴箱是否要进行加工中心工序前的预加工以及后续加工。2)设计曲轴箱工艺路线时要照顾各个方向的尺寸,而且留给加工中心的余量要充分且均匀。3)一次定位装夹中尽量完成预加工面在内的所有步骤,否则要留一定的精加工余量。或者,使该预加工面与加工中心工序的定位基准,有一定的尺寸精度和位置精度要求。4)加工质量要求高的面或者孔,应尽量将粗、精加工分开进行。

曲轴箱的加工是先加工平面,再加工孔系,先加工主要面,再加工次要面,并且应提高作为精基面的合箱面的加工精度。

基于以上的设计原则研究与分析,本文对该曲轴箱设计出如下的加工工艺路线(前提是预加工完成),主要说明加工孔的工艺路线:1)精铣合箱面;2)精铣盖面;3)以7和12毛坯孔定位一次精加工2至6孔,粗加工1孔深度尺寸至45.2mm。4)以4号孔(两个)定位,加工盖面1,7,8,9,10,11,12孔(1孔反镗,其余孔正镗)。步骤3)中粗加工1孔式因为1孔精加工是在背面加工,只能反镗。由于反镗刀具可以加工孔壁,对孔的底平面不能加工,因而本文做如此设计。

下面详细介绍对54o-0.02mm(曲轴孔到凸轮轴孔中心距离)的工艺方案:利用第四轴加工中心一次装夹加工:先将φ68与φ50加工完后,旋转180°,同时机床进行换刀动作,工作台移动,走位到φ25及φ12处进行加工。

4 切削用量的选择

确定合理的切削深度、进给量和切削速度,在保证曲轴箱加工质量的前提下,降低加工成本和提高劳动效率。目前许多加工工厂在选择切削用量的时候仍然凭借经验确定,已经不能适应现代切削加工的需求,造成很大的生产浪费或导致生产事故。因此,本文应用切削理论、试验设计与数据分析方法,确定切削用量的组合。

1)进给量:机床功率许可的最大进给量:;机床主轴转矩许可的最大进给量:;机床进给机构的强度许可最大进给量:;工件刚度许可的最大进给量:;刀杆刚性许可的最大进给量:。以上五个公式反映了限制进给量的诸因素,min(f1,f2,f3,f4,f5)为可以选用的进刀量。计算出曲轴箱孔中φ50孔进刀量为0.14mm/r,φ68孔进刀量为0.1 mm/r,其余孔进给量同理可以计算(具体符号代表意思这里不在意义赘述,详见机械设计手册)。2)切削深度:在加工曲轴箱各主孔中铝孔加工余量为0.5-0.8mm,其余铸铁孔余量为0.3-0.4mm。3)切削速度和切削液:为了满足加工要求,有效地冷却、润滑和排屑。确定切削液的施加方法:浇注法;流量1.2/s;压力5Mpa。由于进给速度受许多复杂因素影响,较难给出定量的最优值。影响进给速度与主轴转速比值的因素主要有零件加工精度、表面粗糙度、刀具材料、毛坯材料等等。本文根据这几个参数确定主轴转速和切削速度结合ap,f值以及合理的刀具耐用度计算出切削速度,后面的数控程序里面可以看出各步的主轴转速和切削速度,这里不一一计算。

5 曲轴箱孔加工的数控程序编制

在应用数控机床加工复杂结构的曲轴箱零件时,除了设计科学的加工工艺路线和确定合理的切削参数以外,对数控程序也有要求。编制可靠、高效、通用性强的数控加工程序也是保证加工箱体类零件质量的重要一环。

在确定该曲轴箱加工工艺路线后,由于数控机床要实现复杂的动作,编程时往往会采用循环指令,但是循环指令对细微的加工动作无法做到精确,因此本文选择通过简单指令的有效组合来进行编程。同时,本文在进行数控编程时,对所加工零件进行了简要数学分析,尽量使用简单的数学公式去表达各加工参数。编程对各个参数的设定可以不加修改主要程序,而只需要对参数进行简单修改,就能很好地控制零件的加工精度,而且能够避免了人为输入程序错误,提高了编程效率的同时保障了编程的质量。下面摘取部分曲轴箱孔类加工的数控程序如图2所示。

6 结束语

本文是基于先进制造技术的对结构复杂的箱体类零件的工艺研究用,在确定加工工艺路线和选择合适的切削参数的基础上,利用数控技术对复杂工艺零件设计开发,对孔类加工进行了数控程序编制。通过实践证明,利用先进制造技术提高产品加工效率和综合性能的同时能为加工企业取得了更好的经济效益。

为了进一步对曲轴箱等复杂结构的箱体类零件的加工创新,可以基于CIMS环境下,把箱体零件扫描测量、零件设计、数控编程及加工等环节集成一个系统,便于使类似箱体零件能精确快速设计与加工出来。

参考文献

[1]陈宏钧.实用机械加工工艺手册(第2版)[M].北京:机械工业出版社,2004.

[2]王斌武,刘晓刚,叶东.基于SINUMERIK 802D R参数编程加工空间复杂曲面[J].煤矿机械,2000,27(11):96-98.

[3]Hull.Partick V.Optimal synthesis of compliant mechanisms using subdivision and commercial FEA[J].American Society of Mechanical Engineers.March,2006:64-65

钢结构加工方法及流程 篇8

锂离子电池作为新型绿色能源, 具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等突出优点, 在电动汽车、便携式电子设备、空间技术、国防工业等领域得到了广泛应用。

在对锂离子 电池的研 究方面, 世界上各 国的研究精力首先集中在电池的正负极材料和电解质溶液等方面, 尤其高容量负极材料一直是研究热点。硅具有最高的理论比容量 ( 4 200 m Ah/g) 和较低的 脱锂电位 ( <0. 5V) [1]。然而, 由于在充放电过程中硅会发生巨大的体积变化, 导致活性材料粉化或脱落, 失去电接触, 使电极界面阻抗增加, 导电性降低, 以致电池容量衰减很快, 循环性能较差[2]。为抑制硅的体积膨胀, 增强电极的导电性能, 人们在硅材料本身上做了大量研究, 例如: 制备纳米级硅薄膜、多孔硅、硅 /碳复合材料、硅 /金属复合材料等[3,4]。这些研究在一定程度上提高了硅负极的循环稳定性和首次充放电效率, 但对负极所用的铜集流体的研究, 却相对较少。

事实上, 集流体的存在, 对电池的电化学性能有着非常重要的影响, 它能降低电池的内阻, 减少电池材料的电化学极化, 从而提高电池的实际容量和循环性能。电池所用的集流体既是负极活性材料的载体, 又是负极活性物质产生电子的收集与传导体, 因此对其有特殊的技术要求, 即必须具有良好的导电性, 以便形成较大的电流输出; 表面能均匀地涂敷负极材料而不脱落, 并与负极活性物质充分接触。研究发现[5,6,7], 高容量负极材料对负极铜集流体表面特征提出了更高的要求, 相同高容量负极材料采用二次电沉积制 备的三维 结构铜箔 作为集流 体的量达800 m Ah/g, 而传统二维光滑表面铜箔仅为480 m Ah/g。对于锂离子电池负极所用传统光滑表面铜箔集流体, 由于其表面光滑, 与活性材料不易形成结合紧密的界面, 使界面间的接触程度不均匀, 导电性差, 且容易受到其他工艺影响, 如烘干温度、浆料黏度、复压压力等。为提高电极材料与集流体的结合强度和电极导电性, 研究具有表面功能结构的铜集流体的关键制造技术, 使其与活性材料颗粒之间形成相互交叉填隙的“啮合”界面, 尽量减少粘结剂的使用, 引起了国内外研究者的广泛兴趣。当前集流体表面粗糙化的 方法主要 是通过表 面处理[8]、直流刻蚀[9,10]、化学沉积和电沉积镀覆金属[11]等方法来实现。张成[12]等通过塑料电沉积法制备出泡沫铜作为锂离子电池集流体, 对硅材料进行电化学性能测试, 结果显示了较好的循环性能。

本文采用电火花线切割加工, 形成具有丰富微柱状结构表面特征的铜集流体, 考虑到锂离子电池生产中其他工艺的影响, 在其上涂敷不同黏度的浆料, 并使用不同的烘干温度, 制作成极板。经极板导电性能测试, 这种集流体改善了负极材料的电荷传输和负载特性, 增强了电极导电性能, 从而提高了锂离子电池的容量和循环性能。

1 实验过程

近年来, 电火花加工在与微型机械制造结合及实用化方面取得了较大进步, 电火花线切割加工是利用工件和电极丝之间的脉冲性火花放电, 产生瞬间局部高温而有控制地实现对工件材料的局部熔化和汽化, 从而达到蚀除加工的目的[13]。以长65mm, 宽40mm, 厚2. 5mm的铜片为基体, 对其进行电火花线切割, 加工出有微柱状表面结构的铜片。将制备好的铜片进行预处理使其适用于锂离子电池负极, 然后在铜片上涂敷负极浆料, 放入干燥箱中烘干, 由于在锂离子电池实际工作中, 对性能的影响因素较多, 为更直接的测试表面微柱状结构铜集流体的集电性能, 直接将涂敷负极浆料的铜片干燥后组装成测试体, 对测试体按测试电路原理图进行导电性能测试。测试中, 外加电源产生的电流通过测试体内的浆料由铜集流体导出, 相当于锂离子电池负极电化学反应产生的电子经由铜集流体汇集导出的过程。最后, 以测得的测试体电阻值的大小来体现极板的导电性能。

1. 1 铜片的制备

采用方正DK7740中速走丝数控线切割机床, 在厚度为2. 5mm的紫铜片上切割规则的横竖交错的沟槽, 以形成具有丰富微柱状突起的表面形貌。电极丝材料为钼丝, 工作液为佳润线切割油, 实验加工了三种不同结构的铜片, 其加工参数及结构尺寸见表1。

加工后铜片表面的微柱状结构形貌如图4。图1—图4、图12采用VHX─1000超景深三维显微镜拍摄。

1. 2 导电性能测试

a) 电极制作

1) 铜片预处理

电极以制得的3块铜片和1块光滑表面铜片为集流体, 4块不同表面结构铜片置于装有硝酸和硫酸的混合稀溶液的烧杯中, 将烧杯置于超声波清洗机 ( 洁盟JP - 100 B) 中清洗3 h, 之后用清水冲洗 , 再用乙醇和丙酮1: 1的溶液清洗, 之后用蒸馏水冲洗后用吹风机吹干再烘干 ( 80℃ , 8h) , 然后在250℃ , 氮气和氢气体积比1: 3的环境下进行还原, 可除去铜表面的污物及氧化铜。

2) 配膏

按照质量比称取硅粉 ( 上海水田材料科技有限公司, 粒径为300nm) 3. 6g, 导电剂乙炔黑 ( 杉杉产) 1g, 粘结剂PVDF ( Kynar FLEX LBG, Elf - ctochem, USA ) 0. 4g, NMP12ml, 加入乙炔黑可以改善硅颗粒之间的电接触, 将硅粉与乙炔黑放入玛瑙研钵里研磨均匀细化, 用NMP将放入烧杯中的PVDF溶解至无沉积颗粒, 硅粉与乙炔黑的混合物加入溶解的PVDF溶液中进行搅拌。

3) 涂布

王双双[14]等的研究表明: 涂布是锂离子电池生产的一道关键工序, 直接影响电极及电池品质, 所以对于电池浆料的控制相当重要。浆料属于非牛顿流体, 黏度反映了非牛顿流体的基本特征。对于浆料这种非牛顿流体, 除了材料本身结构及组成的原因外, 温度、时间、p H值等因素对其黏度都会造成影响。另外, 搅拌时间、搅拌方式 ( 磁力搅拌、研磨搅拌、强力搅拌) 、搅拌速度等也会对浆料的黏度产生影响, 实验固定浆料的成分和配比, 运用不同的工艺制备了5种不同黏度的浆料, 浆料的黏度测试采用Fungilab FLB-25L黏度计, 然后将不同黏度的浆料在不同表面结构的铜片上进行相同厚度的极板涂布, 以研究不同黏度的浆料与极板导电性能之间是否存在一定的关系。

4) 干燥辊压

将涂布好的极板放入干燥箱中干燥, 用实际生产中的烘干温度90°为中心值, 在此值上下各做了2组不同的烘干温度来研究烘干温度和极板导电性能之间的关系。烘干时间皆为6h。经烘箱的干燥后, 将极板在一定压力下辊压, 以防止极片上的活性物质发生脱落, 导致微短路; 还可以增加极片的密度, 提高电池的体积容量密度。另外, 辊压还可以增加电子电导率, 提高电池的循环性能[15]。辊压之后于8Mpa压强下保持一定时间, 得到浆料厚度大约为2mm的电极。

b) 测试体导电性能测试

在制作好的电极的浆料上压一块同样规格的铜片, 使上下两块铜片夹紧烘干的浆料, 没有涂布浆料的位置进行绝缘处 理。上下两块 铜片4个角上相 同位置钻Ф3mm的孔, 铜片与螺栓、螺母通过绝缘垫片连接, 而后旋紧螺母。组装好的测试体与电源、滑动电阻、电流表串联联接, 计算在不同电流下的测试体电阻, 最后计算出测试体的电阻, 测试温度为室温, 测试体和测试电路原理图如图5。

实验过程中, 除测试体导电性能测试部分外, 样品均置于Ar气氛手套箱中保存。

c) 浆料导电性能测试

将a) 中制得5种不同黏度的浆料分别均匀填于一直径为8mm, 长为20mm的圆柱型模具内 ( 图6) 。将模具置于培养皿中, 之后放入干燥箱中干燥, 此处仍采用b) 中的5组干燥温度, 干燥时间均为6h。将干燥后的浆料两端用导线引出, 与电源、滑动电阻、电流表串联联接, 测试浆料的电阻, 通过模具内浆料的电流密度与通过测试体内浆料的电流密度相同。

2 实验结果及分析

图7为采用样品一为集流体制作的测试体 ( 测试体一) 电阻与烘干温度的关系曲线, 从图7中可以看出, 采用黏度为2900MPa·s和3500MPa·s的浆料制作的测试体电阻和温度的变化曲线较相似, 采用这2种黏度的浆料制作的测试体在烘干温度为90℃、110℃、130℃时, 随着烘干温度的升高, 电阻增大较多, 这是因为浆料的黏度越大, 固含量越高, 内应力也越大, 而这2种浆料的黏度均较大, 采用这3种烘干温度烘干后, 均出现不同程度的龟裂和物料剥落的情况 ( 如图8 ( a) 、 ( b) 、 ( c) ) , 龟裂使得活性物质中的导电颗粒间的接触不良, 剥落使得活性物质与集流体的接触不良, 从而导致测试体的电阻急剧增大, 且随着温度和浆料黏度的升高, 龟裂和剥落的情况越来越严重, 测试体电阻也越来越大。采用这2种黏度的浆料在烘干温度为40℃时的测试体电阻也大于烘干温度为70℃时, 这是因为在浆料的制备过程中浆料内产生了一些微小的气泡, 采用40℃的烘干温度时, 浆料未充分烘干, 浆料内还残存一些微小气泡, 且浆料内的NMP未充分挥发完全, 这些气泡和NMP使得浆料的颗粒间存在在一些间隙, 这使得导电颗粒间的接触不良, 从而导致了测试体电阻的增大。采用 黏度为1300MPa·s、1800MPa·s、2300MPa·s的浆料制作的测试体电阻和温度的变化曲线较相似, 且呈现两头高, 中间低的形态, 这同样是因为烘干温度在130℃时浆料出现了开裂和剥落, 烘干温度在40℃时浆料 未充分烘 干。而烘干 温度为70℃、90℃、110℃时的测试体电阻较小, 说明这3种温度的烘干效果较好 ( 如图8 ( d) ) 。这3种黏度的浆料黏度较小, 内应力较小, 只有在烘干温度为130℃时浆料才出现龟裂和剥落。采用这3种黏度的浆料制作的测试体电阻呈现出了随浆料黏度的增大而减小的趋势, 这是由于浆料黏度越大时, 固含量越大、浆料中固体粒子间的间距越小、各导电颗粒间的接触面积越大。且浆料的黏度越大时, 柔制强度越大、粘接强度越大, 与集流体粘接的更加牢固。从图7中还可以看出, 采用黏度为2900MPa·s、3500MPa·s的浆料、烘干温度为70℃制作的测试体电阻最小, 这是因为这2种黏度的浆料黏度较大, 且充分烘干, 未出现龟裂和剥落。

图9为采用样品二为集流体制作的测试体电阻与烘干温度的关系曲线, 从图9中可以看出, 曲线的整体走势及形态与图7较为相似, 只是测试体电阻值整体上降低了约3% , 这是因为样品二与样品一相比, 在槽深增加14. 7% 的情况下, 槽宽增加了94. 8% , 这样有更多的活性物质浆料进入槽中, 使浆料与集流体的接触面积增大, 同时铜集流体的表面微柱状结构的体积减小了约一半, 显得更为细长, 这使得浆料与集流体粘结得更加紧密。

图10为采用样品三为集流体制作的测试体电阻与烘干温度的关系曲线, 从图10中可以看出, 曲线的整体走势及形态与图7较为相似, 只是测试体电阻值整体上降低了约3. 8% , 这是因为样品三与样品一相比, 在槽宽增加了44. 5% 的情况下, 槽深增加了132. 22% , 表面微柱状结构的体积减小了27. 4% , 与样品二的微柱状结构相比, 显得更为细长, 这样有更多的活性物质浆料进入槽中, 使浆料与集流体的接触面积增大, 同时, 这也使得浆料与集流体粘结得更加牢固, 在烘干中不容易开裂。

图11为采用光滑表面铜集流体制作的测试体 ( 测试体四) 电阻与烘干温度的关系曲线, 从图11中可以看出, 曲线的整体走势及形态与图7、图9、图10较为相似, 只是测试体电阻值整体上较图7增大了约8% 。这是因为三维结构的铜集流体与浆料粘结的加紧密、牢固, 同时增大了集流体与浆料中的导电物质的接触面积。二维光滑表面铜集流体使得浆料在烘干中容易龟裂和剥落。最重要的是, 三维结构铜集流体将电荷传输由平面转向多面, 提供了一个很好的导电环境。本实验加工的这种微柱状突起如同一根根微细铜质导线, 深入浆料内部, 与浆料内的导电颗粒紧密相连, 从而提高了集流体的集电性能。在锂离子电池的实际负极电化学反应中, 产生的电子通过负极材料中的导电颗粒源源不断的、通过像传送带一样的微柱状突起更方便的流向集流体, 这种微柱状突起可以起到很好的导流作用, 利于电子导出。但这种微柱状突起的最佳集电几何结构, 还有待进一步的研究, 而电火花线切割出的横竖交错的沟槽表面则分布着大量类似月球表面的凹坑状结构 ( 图12) , 在负极材料的电化学反应中可以起到很好的抑制硅的体积膨胀的作用。

图13为浆料电阻与烘干温度的关系曲线, 从图13中可以看出, 曲线的整体走势及形态与图7、图9、图10、图11较为相似, 只是浆料电阻比测试体电阻要小大约26% , 这是因为与制作测试体用的同等质量的浆料在模具内粘结得更加紧密, 导电颗粒的间隙更小, 且高温烘干时不容易开裂。从图13中还可以看出, 40℃烘干时的测试体电阻较大, 这是因为浆料置于模具内, 表面积小, 在低温下不容易烘干, 导致电阻较大。

实验从负极板的导电性能强弱的角度揭示了表面具有微柱状结构的铜集流体可以提高锂离子电池的容量和循环性能, 但在锂离子电池的实际生产中, 由于负极集流体非常的薄, 这种表面结构的铜片实用性差, 且由于要考虑的因素 较多, 从实际效 果出发, 通常采用 黏度为2000 MPa·s ~ 2300 MPa·s的浆料和90℃ ~ 110℃的烘干温度。从图7、图9、图10、图11中可以看出, 这样的工艺下制作的测试体电阻也比较小。

3 结语

1) 通过对不同的浆料黏度、不同表面结构铜集流体和干燥温度的实验, 结果表明: 采用黏度为2900 MPa·s或3500 MPa·s的浆料, 涂布在表面具有微柱状结构的铜集流体上, 在70℃下烘6h制作的负极板的导 电性能最好。

2) 铜片表面经电火花线切割加工的表面积不变, 槽宽、槽深增加, 微柱状体体积减小, 形状更为细长时, 铜集流体的导电性能更好。