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汽车涂装技术及工艺 【摘 要】当今社会汽车工业高速发展，汽车涂装作为汽车生产与维修工艺中重要的一个环节，也在各方面快速发展。但在重视可持续发展的今天，节能环保成为涂装工艺中一项重要指标。本文介绍了当前汽车涂装的操作工艺和一些新技术，以及涂装作用和汽车涂装的材料进行了分析。 在汽车产业高速发展的21世纪里，汽车维修行业更是备受关注。近年来，我国汽车维修企业在轿车钣金修复和整形过程中运用的技术、工艺、材料和设备都较以前有了很大进步，但在基础涂装工艺方面却还显得有些滞后。特别是在防锈措施上方法不是很多，许多只依赖于刷涂防锈漆。这样往往导致在焊接处及修复结合面等部位过早锈蚀，从而降低汽车局部车身的使用寿命，甚至还会影响到整车的安全性。作为一名从事与汽车涂装相关的人来说，他对汽车涂装有着自己独特的见解。从以前的纯人工作业，到现在的半机械化操作以及行业今后的发展趋势，都应有一个全面的认识。不论是从涂装的材料方面还是技术、操作工艺、以及涂装的作用等来讲，其目的均是为了使汽车的车身外表更具有艺术性、提高它的商品价值和使用时间。下面就以我个人的观点来说说汽车涂装的作用、和操作工艺以及汽车涂装的材料发展状况。 21世纪被称为面向环境的新世纪，减少涂装公害、降低涂装成本、提高涂装质量一直是涂装技术发展的主题。本文阐述了有关汽车涂装技术的常识，探讨了汽车油漆标准工艺流程，并提出了汽车涂装过程中注意事项。 一、汽车涂装作用 （1保护作用——由于汽车特殊的使用环境：风吹日晒、雨淋石击，要求汽车有一定的防腐性能和使用寿命。 （2）装饰作用——由于汽车不停地穿梭在公路、在城乡，人们希望它能给生活带来色彩斑澜，希望汽车美观舒适、色泽诱人。为此汽车涂装就要进行现代化大规模集约化生产，就需要投入大量人力物力建造并管理好现代化大规模涂装生产线 （3）特殊标识——通过给车身喷涂不同的油漆颜色，人们便可轻松的辨认出不同颜色的汽车各代表着什么用途。比如：医用车是以白色为主色，加上一个红色的“十 ”字符号，而消防车则是采用全红色涂料涂装而成。 （4）特殊作用——由于汽车的具体用途不同，所以在涂装时要考虑这辆车是做什么用。比如：用于运输粮油或是牛奶的必须是要无毒的；运输酸碱物时，一定要防腐蚀。 二、汽车涂装工艺 汽车涂装工艺，一般可分为两大部分：一是涂装前金属的表面处理，也叫喷涂前处理技术；二是涂装的施工工艺。表面处理主要包括清除车辆表面的油污、尘土、锈蚀、以及进行修补作业时旧涂料层的清除等，以改善工件的表面状态，为下一步作业打下基础。其前处理具体包括，根据各种不同车辆受损情况对车身板件表面进行机械加工和化学处理。如磷化、氧化和钝化处理。 1、表面处理工艺 表面处理是防锈涂装的重要工序之一。防锈涂装质量的好坏与表面处理的方式和质量有着很大的联系。据相关资料介绍说， 涂层的使用寿命受 3个方面因素影响：（a） 表面处理 ， 占 60%; (b) 涂装施工 ， 占 25%; (c) 涂料本身质量 ， 占 15% 。薄板冲压件的表面处理称一般用化学表面处理，工艺流程为 : 预脱脂→脱脂→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→中和→冷水洗→表面调整→磷化→冷水洗→热水洗→纯水洗→干燥。 上述的薄板件前处理工艺过程也可根据薄板冲压件的油、锈情况作适当调整 ， 或不用酸洗工序 ， 或不用预脱脂工序。而脱脂和磷化是化学处理工艺中的关键工序 ， 这两道工序直接影响工件化学处理的质量和防锈涂层的质量。在表面处理作业中，打磨这一项对最后的质量影响十分大。特别是早期的传统作业---人工水磨，水磨后残留在板件的水分可导致多项油漆缺陷，所以现在行业里取而代之的便是干磨作业。干磨在现在的行业中已经占据了很大的位置，因为他和传统的水磨相比有着明显的优势。比如：工作效率可以提高40%--60%左右；因为干磨不会产生废水，所以对环境的污染很明显要比水磨的轻；员工的劳动强度也减轻了许多；车辆的返修率以及涂膜的质量等均要好于水磨。比如干磨不会由于有残留在板件中的水分而导致漆膜起泡、长痱子、鱼眼、底材生锈等缺陷。干磨工艺在现有的4S店已经得到普遍的推广，所以干磨技术的推广是行业发展的必然趋势。有关工艺参数和相关辅助设备也是影响表面处理质量的不可忽视的因素。 2、面漆喷涂工艺 （1）整车修补涂装：整车修补涂装是汽车美容修补施工中最有代表性、最为全面的涂装工艺。它的关键是要保持有湿边，同时应尽量减少水平表面上飞漆，以防止漆雾沉积到已干的部位而造成砂状表面。 在整车涂装程序中，首先喷涂车顶，然后是发动机前盖和侧面等，这样在尽量减少水平表面上飞漆的同时总能保持“湿边”，可以防止飞漆落到已干区域而产生砂状表面。如果有可能，选用下吸式喷漆室较好。这时由于有气流从车顶流向车底，雾形有所不同。 (A) 车顶的喷涂。在车顶与风挡玻璃、后窗交界处采用带状涂装法进行涂装。首先从靠近漆工的车边缘的地方开始喷涂。尽可能保持枪与车顶表面在15~20cm左右等距，从左到右，再从右到左进行喷涂，喷成中等湿度（每层走枪都是从车顶的边缘开始）。由于修补施工时多采用重力式或虹吸式喷枪，受喷枪杯的影响，喷枪的俯角受到一定限制（要尽可能保持垂直，不要把喷枪拿歪）。每层扇幅重叠覆盖面为50%或65%的方法从边缘向中心喷涂，一直喷涂到可以看见明显柔和的光泽时为止。 (B) 发动机前盖的喷涂。首先用粘尘抹布把表面擦拭干净（注意：不得采用气枪来消除表面，以免前盖上灰尘吹到刚刚喷过涂料的车顶上）。采用带状喷涂法喷涂风挡玻璃与前盖交界处（在前盖边缘最好不要采用带状喷涂法），扇幅重叠覆盖50%或65%。每层都从边缘到中心进行喷涂，随后中另外一边，从中心开始往边缘移动进行喷涂，每层扇幅的覆盖约10cm。 (C) 后盖的喷涂。用粘尘抹布擦干净表面，要准备足够的涂料，避免喷涂中途涂料用完而造成色差。采用带状喷涂法，沿后窗玻璃的底边喷涂一遍，两层扇幅之间覆盖约。随后换到另一边，从中心开始向边缘移动进行喷涂。在整个喷涂过程中，50%或65%涂层要湿，走枪速度要快。每层扇幅的覆盖约10cm。 （D）侧面的喷涂。和粘尘抹布擦拭表面，备足涂料，由于汽车侧面较长，需要采用分段喷涂法。在适合于漆工走枪的距离处采用带状喷涂法垂直向直喷涂一层，以此分隔成段。在这一段内从底部或顶部开始走两道枪，先从左到右，再从右到左，采用一道喷涂法继续喷涂下去。每一道枪之间扇幅覆盖50%，直到这一段表面全部被喷涂覆盖完毕。接着转移到下一段，也是先采用带状喷涂法垂直向下喷一枪，划出第二段。重复上述操作，喷涂第二段，如此重复直到该侧面全部喷涂完毕。 （2）整板修补涂装：汽车车身的某一部分，如前盖、车门、后盖等整板大面积的涂层遭到破坏时，就要进行整板修补涂装。一般可能出现两种情况：其一是在板面上没有大的变形或裂痕，只需要对整块板面进行面漆涂装；其二就是板面被破坏，需要整修后面再安装到车身上。前者可以在车身清洗后，涂抹封闭隔离漆，再直接喷涂面漆；后者必须在车身清洗后进行除锈、防腐涂底漆、刮腻子填补凹凸不平之处，喷涂中间漆、封闭隔离漆后，才能喷面漆。 整板修补与整车修补不同。整车修补时，面漆的颜色不作重点考虑，因为只要保持整车颜色的一致性，与客户指定的颜色色号相符即可。而整板修补必须考虑到这块的颜色与车身上其他部位原厂漆的色差问题，所以，在进行整板修补之前，必须将修补漆的样板与车身上其他原厂漆的部位进行严格比色，待正确无误才能正式开始涂装。 三、汽车涂装材料 汽车车身面漆是车辆最外层的涂层，它是车辆外观装饰及防腐的直接反映，一般都希望汽车涂层具有极好的光泽度。光泽的优劣除与汽车车身外形设计、车身加工的外表精度以外（如一般感觉圆弧面或凸出面的光泽较平面要好），还与选用的涂料与表面涂层的配套工艺有关。必须进行精心的涂装设计和具备良好的涂装环境条件，才能使表面涂层有优良的装饰性。同时，因为汽车涂装属于高级保护性涂装，所以面漆涂膜必须具有优良的耐腐蚀性、耐候性和耐崩裂性。要想得到色泽鲜艳、光亮度好、防锈能力强的油漆表面，涂料的质量是不可轻视的。 在20世纪20~30年代，汽车漆料是比较单一的品种——硝基纤维素涂料。到了20世纪50年代中期，开始使用醇酸树脂涂料。20世纪60年代中期，热塑性两烯酸树脂涂料在国外开始大量进入市场，取代硝基纤维素涂料而成为汽车修补涂料的主导产品。20世纪70年代中期，一系列双组份涂料开始进入市场，如硝基纤维素丙烯酸异氰酸酯、丙烯酸异氰酸酯等。目前丙烯酸聚氨酯树脂涂料、聚酯聚氨酯涂料已在国内外作为汽车修补的主导产品。由于行业的不断发展，当今的涂料品种已是满目琳琅，今后涂料还会有什么样的发展趋势呢? 近年来，水性漆的出现使的汽车涂装这个行业又有了一个新的发展方向。首先来说说什么是水性漆，它有何特点呢？水性漆是以水为分散介质，以特殊水性树脂为基料，配以高科技合成的特种助剂，采用新工艺精制而成。水性漆是涂料工业的革命性换代产品。与传统的油性漆相比，水性漆无毒、无味、不燃烧，不用稀料稀释，无需额外的劳保费用，是国际上公认的绿色环保产品。 作为涂装行业里的新型产品，那么它与油性漆比它的好处也就很明显了： 环保：水性漆为无公害产品，在生产过程中无废渣、废气、废水排放，不存在环境污染。在使用中无毒无味，无苯系物，重金属含量大大低于国家环保限量标准，对人体无危害，是保护生态环境的新一代绿色产品。 经济：水性漆涂刷面积是一般油漆的两倍以上；水性漆防锈漆可直接在锈层上涂刷（需去浮漆和油污）。 安全：阻燃、防爆，水性漆可在常温、常压下进行生产、运输、储存和使用。 快捷：水性漆漆膜干燥速度快，在常温下是普通油漆的1/5。 方便：水性漆直接用自来水稀释即可，施工方便、安全，施工后的工具、设备极易清洗。 综上所述，未来的汽车涂装在不断地提高涂膜耐蚀性、抗石击性及装饰性同时，也一定朝着环保、节能的方向发展。因为干磨工艺的突出性能，我相信今后行业所用的干磨将会越来越普遍，利用干磨的优势带给行业的最大利益。随着汽车市场竞争的不断加剧和汽车制造、修理技术的日益更新，基础涂装工艺已经引起了汽车制造商和维修服务人员的高度重视。种类繁多、规格齐全和功能良好的涂装材料，无疑会进一步促进维修质量的提高，促进汽车使用寿命的延长 
一共十二天的金工实习结束了，在短短的时间内那么完整的体验到当今工业界普遍所应用的方法，总的来说这次实习活动是一次有趣且必将影响今后学习和工作的重要实践经验。 “金工实习”是一门实践性的技术基础课，是工科学生学习机械制造的基本工艺方法和技术，完成工程基本训练的重要必修课。金工实习不仅可以让我们获得机械制造的基础知识，了解机械制造的一般操作，而且还可以提高自己的操作技能和动手能力，而且加强了理论联系实际的锻炼，提高了我们的工程实践能力，培养了我们的工程素质。金工实习是一次我们学习、锻炼的好机会。通过这次虽短而充实的实习我懂得了很多……… 在这短短的几个星期内，大家每天都要学习一项新的技术，并在很短的实习时间里，完成从对各项工种的一无所知到制作出一件成品的过程，我们在老师们耐心细致地指导下，很顺利的完成各自的实习内容，并且基本上都达到了老师预期的实习要求，圆满地完成了实习。在实习期间，通过学习车工、钳工的操作，我们做出了自己的工件，虽然这几个星期的金工实习是对我们的一个很大的考验，但是看到自己平生第一次在车间中做出的工件，我们都喜不自禁，感到很有成就感。 在金工实习中，安全是第一位，这是每个老师给我们的第一忠告。金工实习是培养学生实践能力的有效途径，又是我们工科类大学生非常重要的也特别有意义的实习课，也是我们一次，离开课堂严谨的环境，感受到车间的气氛，亲手掌握知识的机会。 1、铸造实习 第一天的金工实习是挖砂铸造成型，铸造成型就是将液态金属浇注到铸型中待金属冷却、凝固后获得铸件的生产方法。这可是个不轻松的活，要把那些特殊的砂子变成我们想要的模具，要我们好好动一动脑子的，它需要的不仅是我们的体力，更需要我们的耐心和细心，来不得半点马虎。 老师讲解完一些基本操作后，让我们自己动手操作，我们从最基本的模型开始练习，在最基本的练习中我们学会铸造的基本工序和基本方法，为我们以后做更复杂的铸型打下了良好的基础。看起来挖砂铸造成型就是简单的四步：造下沙型、造上沙型、打通气孔、开箱起模与合型，但是要想做出让大家叹为观止的模具来，不通过反反复复地修整是不可能得到的。撒分型砂后，不能低头用口去吹走分型砂，以免砂尘入眼，已翻转后的上砂型应按统一规定位置放好，以免顶裂或碰坏，将模型埋入砂型时，不能用铁锤猛击，以免损坏模样，在制作木模时要考虑起模斜度、加工余量、收缩余量、分型面及浇注系统等技术要求。在实践中任何一点小错误都有可能出现残次品，造成了极大的浪费。有时候因为你的一点点修补会让你前功尽弃，懊悔不已。 2、了解机械设备 第二天实习老师只是让我们熟悉一下车工、锻工、磨工，铣工等机械设备的构造、工作原理、基本操作和基本功能，等以后实习的时候再让我们实际操作。通过老师的讲解，我们熟悉了普通车刀的组成、安装与刃磨，了解了车刀的主要角度及作用，刀具切削部分材料的性能和要求以及常用刀具材料，车削时常用的工件装夹方法、特点和应用，常用量具的种类和方法，了解了车外圆、车端面、车内孔、钻孔、车螺纹以及车槽、车断、车圆锥面、车成形面的车削方法和测量方法，了解了常用铣床、刨床、磨床的加工方法和测量方法。 比如在使用磨床机床工作时，头不能太靠近砂轮，以防止切屑飞入眼睛，磨铸铁时要戴上防护眼镜，不要用手摸或测量正在切削的工件，不要用手直接清除切屑，应用刷子或专用工具清除，严禁用手去刹住转动着的砂轮及工件，开机前必须检查砂轮是否正常，有无裂痕，检查工件是否安装牢固，各手柄位置是否正确。开动铣床机床前，要检查铣床传动部件和润滑系统是否正常，各操作手柄是否正确，工件、夹具及刀具是否已夹持牢固等，检查周围有无障碍物，才可正常使用，变速、更换铣刀、装卸工件、变更进给量或测量工件时，都必须停车。更换铣刀时，要仔细检查刀具是否夹持牢固，同时注意不要被铣刀刃口割伤。铣削时，要选择合适的刀具旋转方向和工件进给方向，切削速度、切削深度、进给量选择要适当，要用铁勾或毛刷清理铁屑，不能用手拉或用嘴吹铁屑，工作加工后的毛刺应夹持在虎钳上用锉刀锉削，小心毛刺割手。铣齿轮时，必须等铣刀完全离开工件后，方可转动分度头手柄。 车工、锻工、磨工，铣工实习是切削加工技术的必要途径之一，可以培养我们的观察能力、动手能力，开拓我们的视野，使我们平时学习的理论知识和操作实践得到有效的结合。 3、钳工实习 钳工是以手工操作为主，使用各种工具来完成零件的加工、装配和修理等工作。与机械加工相比，劳动强度大、生产效率低，但是可以完成机械加工不便加工或难以完成的工作，同时设备简单，故在机械制造和修配工作中，仍是不可缺少的重要工种。在钳工实习中，我们知道了钳工的主要内容为刮研、钻孔、攻丝、套丝、锯割、锉削、装配、划线，了解了锉刀的构造、分类、选用、锉削姿势、锉削方法和质量的检测，了解钳工在机器制造和设备维修中的地位和重要作用。 我们在实习中，已经熟悉并能选用划线、锯削、锉削、钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻丝、套扣、刮削、装配与拆卸等加工工具夹具，掌握了钳工的主要基本操作，根据简单零件图可以进行锉削、锯削、钻孔、划线、攻丝、套扣的工件加工。首先要正确的握锉刀，锉削平面时保持锉刀的平直运动是锉削的关键，锉削力有水平推力和垂直压力两种。锉刀推进时，前手压力逐渐减小后手压力大则后小，锉刀推到中间位置时，两手压力相同，继续推进锉刀时，前手压力逐渐减小后压力加大，锉刀返回时不施加压力，这样我们锉削也就比较简单了，接着便是刮削、研磨、钻孔、扩孔、攻螺纹等。 钳工的实习说实话是很枯燥的而且很累，可能干一个上午却都是在反反复复着一个动作，还要有力气，还要做到位，要根据图纸的尺寸不能有太大的误差。 4、焊工实习 焊接就是用热能或压力，或两者同时使用，并且用或不用填充材料，将两个工件连接在一起的方法。焊接的种类有钎焊、氧-乙炔焊、CO2保护焊、氩弧焊、手工电弧焊。在电焊实习中，我们了解了电焊的实质，了解了气焊设备的组成及作用、工具的结构、气焊火焰的种类、调节方法和应用、焊丝与焊剂的作用，学会了选用焊条的种类和如何操作电焊机等。电弧光含有大量的紫外线和红外线以及强烈的可见光，对眼睛和皮肤有刺激作用，我们要防止弧光灼伤和烫伤我们的眼睛和皮肤。 焊过的工件更不能用手摸，敲击焊渣时，要用力适当，注意方向，工作前要检查焊接机接地是否良好，检查焊钳电览是否良好，防止触电，焊钳不要放在工体上或工作台上，防止短路、烧坏焊机。 对于电焊，虽然一点都不陌生，但是亲手操作还真的是第一次，由于电焊的特殊性，操作的时候一定要戴上防护面罩保护自己的眼睛，工作电焊虽然看起来好像挺危险，但是只要按照老师讲的基本操作，可以很快掌握电焊的要领。 5、车工实习 接下来的实习是车工实习，车工要求较高的手工操作能力。通过老师的讲解，我们了解了车刀的种类，常用的刀具材料，刀具材料的基本性能，车刀的组成和主要几何角度，车床的功能和构造，老师最后给我们示范了车床的操作方法，并示范加工了一个木模，然后就让我们开始自己独立实习，虽然操作技术不怎么熟练，经过几天的车工实习，最后还是各自独立的完成了实习。 车床运转时，不能用手去摸工件表面，严禁用棉纱擦抹转动的工件，更不能用手去刹住转动的卡盘。当用顶尖装夹工件时，顶尖与中心孔应完全一致，不能用破损或歪斜的顶尖，使用前应将顶尖和中心孔擦净，后尾座顶尖要顶牢，用砂布打磨工件表面时，应把刀具移动到安全位置，不要让衣服和手接触工件表面。加工内孔时，不可用手指支持砂布，应用木棍代替，同时速度不宜太快。禁止把工具、夹具或工件放直接在车床床身上和主轴变速箱上。工作时，必须集中精力，注意头、手、身体和衣服不能靠近正在旋转的机件，如工件、带轮、皮带、齿轮等。 通过车工实习，我们熟悉了有关车工及车工工艺方面的基本知识，掌握了一定的基本操作技能，已经会初步正确使用和操作车床，而且还增强我们的实践动手能力，以及分析问题和解决问题的能力。 6、数控实习 最后一个实习工种是数控车床的操作，就是通过编程来控制车床进行加工。数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备，它与普通机床相比，其优越性是显而易见的，不仅零件加工精度高，产品质量稳定，且自动化程度极高，可减轻工人的体力劳动强度，大大提高了生产效率。只要输入正确的程序，车床就会执行相应的操作，通过数控车床的操作及编程，深深地感受到了数字化控制的方便、准确、快捷。通过数控实习，我们了解了数控机床及数控加工概念，掌握了数控机床程序编制内容，数控实习使我们具备了一定的数控加工基础知识，我们基本上可以能阅读并且编制简单数控操作加工程序，初步掌握了数控机床的操作与维护。 我们经过了铸工、钳工、焊工、车工、数控等一系列工种的磨练，每一个工种都有不同的操作要领和要求，难易程度也不一样。这段时间内，我们在实习中充实地度过，学到的一些基本的技能对我们将来的发展也是受益良多的。 我们学习的知识虽然不是很多，但通过这次实习让我们明白了我们需要实际学习掌握的技能还很多、很多。如果我们不经常参加这方面的实习锻炼，我们这些大学生将来恐怕很难找到工作。社会需要人才，社会需要的是有能力的人才，需要的是拥有动手能力的技术人才。我们大学生只有多参加实习实践，才能保证在未来的社会竞争中有自己的位置。金工实习对于我们这群从来没有实际生产经验的学生来说，这不仅是一项必修课，更是一个挑战、一个机遇。 我们不可能在实习期间完全地掌握所有工种的技术操作，但是最起码我们了解了一些机械制造的一般过程，熟悉机械零件的常用加工方法，并且应初步具备选择加工方法、进行加工分析和制定工艺规程的能力。应该庆幸我们能够有这样的机会进行这样的实习，通过这次金工实习学到了很多。 1、通过这次实习我们了解了现代机械制造工业的生产方式和工艺过程，熟悉工程材料主要成形方法和主要机械加工方法及其所用主要设备的工作原理和典型结构，工夹量具的使用以及安全操作技术。了解了机械制造工艺知识和新工艺、新技术、新设备在机械制造中的应用，培养、提高和加强了我们的工程实践能力、创新意识和创新能力。 2、在工程材料主要成形加工方法和主要机械加工方法上，具有初步的独立操作技能。 3、在了解、熟悉和掌握一定的工程基础知识和操作技能过程中，培养、提高和加强了我们的工程实践能力、创新意识和创新能力。对我们的工程素质和工程能力的培养起着综合训练的作用，使我们不但要掌握各工种的应知应会要求，还要建立起较完整的系统概念，既要要求我们学习各工种的基本工艺知识、了解设备原理和工作过程，又要加强实践动手能力的训练，并具有运用所学工艺知识，初步分析解决简单工艺问题的能力。 4、金工实习培养和锻炼了我们，提高了我们的整体综合素质，使我们不但对金工实习的重要意义有了更深层次的认识，而且提高了我们的实践动手能力，使我们更好的理论与实际相结合，巩固了我们的所学的知识。 5、培养和锻炼了我们的劳动观点、质量和经济观念，强化遵守劳动纪律、遵守安全技术规则和爱护国家财产的自觉性，提高了我们的整体综合素质。 6、在整个实习过程中，对我们的纪律要求非常严格，制订了学生实习守则，同时加强对填写实习报告、清理机床场地、遵守各工种的安全操作规程等要求，对学生的综合工程素质培养起到了较好的促进作用。 7、实习过程中大家相互帮助相互学习，学会了如何团结合作，增强了同学间的友谊。 8、在实习过程中我们取得的劳动成果，让我们有种自豪感、成就感，这是难以用语言来表达的。 金工实习让久在课堂的我们切身的感受到作为一名工人的苦与乐，同时检验了自己所学的知识。金工实习更让我深深地体会到人生的意义，实践是真理的检验标准，通过金工实习，我了解到很多工作常识，也得到意志上锻炼，有辛酸也有快乐，这是我大学生活中的又一笔宝贵的财富，对我以后的学习和工作将有很大的影响。 总而言之，虽然在十天的实习中，我们所学到的只是皮毛的皮毛，但是凡事都有一个过程，我们所学到的都是基础中的基础。 你在看着改改吧！
电火花曲面展成加工的研究 来源：福建泉州华侨大学机电及自动化学院 作者：刘石安 【摘 要】研究数控电火花铣削加工工艺，探索大面积曲面铣削加工方法，加工路径直接由通用模具设计软件生成，电极损耗补偿按加工路径均匀递增补偿法计算。 【关键词】电火花加工；电火花铣削加工；电极补偿 -/tech_asp?keyno=83 电火花成形是模具型腔加工的主要方式，其加工质量关键之一是电极的制造，由于粗、中、精加工时的放电间隙不同，电极尺寸也应不同，因此需制作多个电极才能最终满足加工精度的要求。特别是型腔加工面积较大时，有时还必须使用分割电极加工法，依次完成型腔各个部分的加工。由此使电极制作成本增高。分割电极加工时，型腔表面还会产生接缝以及电极二次装夹重复定位精度问题，这些都会影响电火花成形加工的质量。 随着数控技术的发展，模具型腔加工有了新的工艺方法——数控电火花铣削加工，即用简单电极展成复杂型面。数控电火花铣削加工工艺的关键是加工路径的生成和电极损耗的补偿。对此国内外许多电加工学者做了大量深入细致的研究，如研究等损耗分层加工模型以及基于该模型建立加工路径生成的专用CAM软件，研究电极损耗精密检测技术、在线电极补偿等[1~4]。 数控电火花铣削工艺可进行修尖角加工、窄缝加工及侧面伺服加工等，但本文更关心的是空间直线伺服进给问题，研究的主要内容集中于空间曲线轨迹加工方向、空间曲面展成加工方向，探索型腔型面的数控电火花铣削加工工艺。 本文引用金属切削加工中心的工艺路线，应用通用的模具加工软件UG造型，生成加工路径，并将加工代码编译成具体机床的数控指令。在电极损耗补偿方面，只考虑Z轴方向的补偿，并提出沿电极加工路径、按轨迹路程均匀递增补偿电极损耗的方法。 1 数控电火花铣削加工工艺 加工中心的铣削加工工艺已很成熟，故将其引入数控电火花铣削加工工艺中。经过研究和实验，已证实轮廓加工、挖槽加工、沿曲面加工、修边、去残留等加工问题都能用数控电火花铣削加工方法解决，也就是说数控电火花铣削加工中的加工路径生成问题可以用通用模具加工软件解决。 值得注意的是电火花铣削加工并不等同金属切削加工，由于放电间隙和电极损耗的存在，会对型腔尺寸精度产生影响，因此在给数控电火花铣削加工编程时必须注意如下问题： (1) 加工余量。该参量的最小值要求大于放电间隙，超精加工时加工余量并不为零，且前一道工序要给后一道工序留下余量。 (2) 加工方式。在轮廓加工或挖槽加工时可以选择生成圆弧段程序。而在沿曲面加工时必须选择直线加工方式，包括切入切出程序，即程序段必须是空间微直线段，这也有利于电极损耗补偿计算。 (3) 加工精度。加工精度越高，弦线对空间曲线的逼近度越高，空间微直线段越多，程序越长。实际加工时，粗加工可以选择低一点的精度，以减少程序段数。 (4) 残余波峰高。该参量指刀具横向进给量，其值越小，加工曲面越光顺。该参量也可以用刀具直径的百分比表示。 (5) 电极尺寸。本文要求每次加工编程时输入电极直径的实测值，这样可让电极损耗补偿计算只须放在Z轴方向。 (6) 电参量和电极长度补偿。电参量的选择要参考加工余量，超精加工时要选择正极性加工方式，要用电子的能量去修平放电痕凸起。电极损耗补偿值依工艺经验而定，它与电参量、电极材料对及工作液等相关。电极损耗补偿值均匀插入每个微直线段端点上。 数控电火花铣削加工编程路线（图1）按上述6个方面要求设置参量，就可生成粗、中、精加工路径及机床数控指令。 加工余量、加工方式、精度、残余波峰高、实际电极尺寸 零件 毛坯 UG-NX 刀具路径补偿软件 电参数 刀具长度补偿值输入 电火花数控铣削加工程序 图1 数控电火花铣削加工编程路线 用模具软件UG设计了一空间曲面，上有“电火花”字样。为体现数控电火花铣削加工能力，将所有工序全部采用数控电火花铣削加工方案。粗加工用ф14mm电极，按挖槽采用分层加工，横向进刀为电极直径的80％；中精加工用ф8mm和ф4mm的端电极，按矢量、沿曲面方式加工，横向进刀分别为电极直径的8％和5％。图2为中精加工刀具路径。 电极ф8mm，E293 电极ф4mm，E250 （a）中加工 (b)中精加工 电极ф4mm，E250 电极ф4mm，E200 (c)中精加工 (d)精加工 图2 电火花中、精铣削加工刀具路径 在图2d中左下角有一块粉红色的残留区域（在曲面曲率较大凹处），该区域端刀无法深入，因此在精加工之后还需要再用ф4mm指状R刀电极进行最后的光整和去残留加工。 另外，在同一加工余量条件下，工艺上还要求生成反向刀具路径，进行反向铣削加工，消除前一道工序正向加工时因电极损耗而产生的阶梯波浪面，以提高表面形状精度。 2 电极损耗补偿对策 1 电极损耗的影响 在数控电火花铣削加工过程中，放电一般发生在电极端部前沿尖角处，电流密度较大，放电集中度高，存在着较严重的电极损耗现象。在加工的开始阶段，工件材料去除量较大；在加工的末尾阶段，工件材料去除量最小，因此实际加工面是一个“斜坡面”，如图3A表面所示。在A表面与B表面之间是本道工序的未加工区。显而易见，电极损耗影响加工精度。 电极补偿过量面C 无电极损耗理想加工面B 没有补偿的加工面A h1当前层厚度 h2下一层厚度 图3 电极损耗补偿控制参考面 2 电极损耗补偿的目的 一方面可控制每一层铣削加工的尺寸及形状精度，另一方面还可给下一层铣削加工减少加工余量累计负担。电极损耗补偿值的给定应按不过度补偿为原则，即其值应小于本层加工量与下一层加工余量之和。 3 电极损耗补偿计算的方法 沿曲面铣削加工时按直线方式生成加工路径，所有程序段都是空间微直线段，假设在加工路径相对较长的条件下，电极损耗沿路程均匀分布，其补偿值沿轨迹，按路程均匀递增补偿到每段空间直线终点上，那么电极损耗补偿值在第i程序段的值为： △i=(△/∑Lk)·(∑j=0→iLj) 式中：△i为第i程序段的电极损耗补偿值；△为当前层铣削加工电极损耗预估值；∑Lk为当前层总的加工路径长；∑j=0→iLj为电极在第i程序段已走过的加工路径长。 △值与电参数和加工路径长度有关，主要用于电火花中、精加工；超精加工时其值设为零。 △i值用于第i程序段的电极损耗Z轴方向的补偿值，是用离线补偿计算法得到的。 3 电火花曲面铣削加工工艺实验 工艺实验在RobForm30三轴数控电火花成形机上进行，用UG软件造型、生成加工路径文件，选用专家系统生成的加工余量和电参数，再经电极损耗补偿处理，生成数控电火花铣削加工程序代码。 表1 是实验选用的加工参数。在精加工中去除的工件材料厚016mm，而预估电极损耗△取值05～07mm（实验值），实际的加工路径总长约为00mm，如按理论计算，每100mm长得到10～16μm的补偿，18000条程序平均每条得到0025～0038μm的补偿，因此，如果按规格化计算，那么只有刀具加工很长一段距离之后，刀具电极才会作出实际意义上的补偿，真正作出实际意义上补偿的程序段比例很低。 表1 电火花铣削加工参 mm 加工类型 加工余量 电参数 电极补偿 粗加工 粗加工 中加工 中精加工 精加工 超精加工 800 E383 500 400 E373 250 200 E293 100 150 E250 075 134 E220 050～070 122 E200 0 注：电参数采用RobForm30电火花成形机规准。 粗加工时电极补偿视具体情况而定，首先选择补偿方式加工，补偿取值一般小于加工余量，如果电极损耗较大，电极端面圆角过大，此时应更换电极，Z轴重新对零位后，再进行加工。超精加工时只需生成正、反向加工刀具路径，来回打光打抛曲面。实验中还加入了轮廓加工、残余加工、修边，并考虑了加工精度设置、最大微直线段长度设置等内容。 电极制作部分是一个比较重要的环节，故自制了机上修磨装置，依据铣床刀具工具磨原理，设计有“电碰”定位基准，可精确定位，可修整电极圆柱面，也可修整电极端部球面。但由于铜电极在机械力作用下容易变形让刀，因此只成功修整了φ5～8mm指状棒电极。 图4是数控电火花铣削加工的实物照片，是一个面积约为100mm×70mm的曲面。
