繼電器罩殼拋丸處理工藝研究

楊兆俊 羅光權(quán) 陳前偉

（貴州航天電器股份有限公司，貴陽 550009）

繼電器罩殼是繼電器的外衣，罩殼外觀的好壞很大程度上影響顧客的滿意程度。繼電器罩殼主要在沖壓、熱處理、電鍍等工段進(jìn)行加工，大致工序?yàn)椋豪臁塑洝卫臁塑洝儽±臁胪塑洝健€切割→酸洗→入庫。在罩殼生產(chǎn)的各工序主要會(huì)出現(xiàn)以下表面質(zhì)量問題：在拉伸時(shí)，拉伸凹模圓角上有缺陷，就會(huì)導(dǎo)致罩殼表面產(chǎn)生拉絲甚至拉傷，同時(shí)凹模推塊上存在細(xì)小垃圾的存在，會(huì)導(dǎo)致底部出現(xiàn)凹坑、壓傷；酸洗時(shí)，由于酸洗過程需要翻動(dòng)，罩殼之間的摩擦不可避免地造成碰傷、劃傷。另外，由于罩殼加工工序頗多，周轉(zhuǎn)較為頻繁，在周轉(zhuǎn)過程中罩殼很容易碰傷、劃傷。這些潛在問題的存在很大程度上影響了此類零件的正常生產(chǎn)秩序。

假設(shè)投入10000只罩殼的坯料，最后入庫的可能只有7500只，損耗的罩殼多是因?yàn)楸砻尜|(zhì)量問題沒能得到解決。有些輕微的表面質(zhì)量問題可以通過分類-砂光的操作進(jìn)行補(bǔ)救。但是，每次分類出來的罩殼數(shù)量很多，同時(shí)還需要砂光，將會(huì)占用大量時(shí)間，而且砂出來的表面狀態(tài)不理想，很多罩殼往往因?yàn)樯肮夂蟪叽缱兓蠖鴪?bào)廢。

由此可見，表面質(zhì)量問題嚴(yán)重影響繼電器罩殼的生產(chǎn)效率，給企業(yè)帶來了巨大的人員浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失，必須要尋求一種好的方法來解決罩表面質(zhì)量問題。

拋丸是一項(xiàng)新興的表面處理技術(shù)，對提高零部件表面質(zhì)量具有顯著作用。隨著國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，拋丸表面處理技術(shù)已經(jīng)在制造行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，逐漸成為表面處理技術(shù)的關(guān)鍵一環(huán)。

1 拋丸原理及參數(shù)說明

1.1 拋丸的原理

所謂拋丸，一般而言就是用小直徑的彈丸，室溫條件下在離心力的作用下高速噴射工件，進(jìn)行表面強(qiáng)化和清理，其作用目的視具體情況而定。綜合而言，拋丸過程是使工件表面材料在再結(jié)晶溫度下產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形和加工硬化現(xiàn)象，并產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力，從而提高工件表面強(qiáng)度、硬度、疲勞強(qiáng)度及抗應(yīng)力腐蝕能力，降低材料的缺口敏感性。

貴州航天電器股份有限公司QPL30型履帶式拋丸機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示，采用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪離心拋射鋼丸，鋼丸噴射速度履帶轉(zhuǎn)速等參數(shù)可以通過控制面板調(diào)節(jié)。工件裝入拋丸室內(nèi)，由履帶緩慢帶動(dòng)自由翻轉(zhuǎn)，保證零件表面的每一個(gè)部位能進(jìn)行拋丸處理。

零件表面拋丸細(xì)化程度通過丸粒的種類以及大小進(jìn)行控制，丸粒有不銹鋼丸、鋁丸、玻璃丸、塑料丸等，其直徑大小一般從0.1～1mm范圍進(jìn)行選擇。

1.2 參數(shù)說明

拋丸機(jī)可控參數(shù)包括履帶轉(zhuǎn)速、拋丸時(shí)間、拋丸頻率和丸粒大小。拋丸頻率和丸粒大小決定了拋丸機(jī)施加到工件表面的撞擊力的大??；履帶轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了單位時(shí)間內(nèi)工件被拋擊的次數(shù)和單次拋擊的持續(xù)時(shí)間；拋丸時(shí)間為整個(gè)拋丸過程的時(shí)間。通過調(diào)整相關(guān)參數(shù)，人們可以得到不同的效果，可視具體要求而定。

2 拋丸夾具的設(shè)計(jì)

從罩殼外觀質(zhì)量問題以及拋丸機(jī)功用看，罩殼拋丸勢在必行。但是，如果把罩殼直接放入拋丸室內(nèi)進(jìn)行拋丸，會(huì)導(dǎo)致罩殼表面拋丸狀態(tài)不一致和口部嚴(yán)重變形。所以，拋丸夾具應(yīng)運(yùn)而生。拋丸夾具是罩殼拋丸的關(guān)鍵，最初的平面式拋丸夾具如圖2所示。

圖1 拋丸機(jī)結(jié)構(gòu)

圖2 平面式拋丸夾具

使用平面式拋丸夾具時(shí)，罩殼未能有效翻動(dòng)使得罩殼五面拋丸程度輕重不一，不能滿足使用要求。而且夾具的適用性差，不利于批量處理。為了解決該問題，相關(guān)人員進(jìn)行了網(wǎng)上和實(shí)地調(diào)研，經(jīng)過多番討論研究后得出了新型罩殼拋丸夾具的設(shè)計(jì)方案，即滾輪式拋丸夾具。滾輪式拋丸夾具由滾輪、骨板和定位塊組成，如圖3所示。

滾輪起支撐作用，使整個(gè)夾具能在拋丸室中連續(xù)穩(wěn)定地滾動(dòng)。骨板直接承載定位塊，然后固定在滾輪上，一個(gè)滾輪可以安裝6塊骨板。每塊骨板設(shè)置了11個(gè)定位孔，用于固定定位塊，定位塊的數(shù)量決定于罩殼的大小，一次最多只能安裝66個(gè)定位塊。骨板與定位塊之間存在45°的夾角，拋丸時(shí)可以便丸粒均勻地拋到罩殼的兩個(gè)面上，從而保證處理后兩個(gè)面的質(zhì)量狀態(tài)一致。定位塊用來固定罩殼，是夾具的關(guān)鍵部位。它的尺寸根據(jù)不同的罩殼分別進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)。經(jīng)過多次試驗(yàn)與討論，定位塊進(jìn)行了三次改良，如圖4所示。

圖3 滾輪式拋丸夾具

圖4 定位塊優(yōu)化

直方螺紋形固定罩殼時(shí)為面接觸，有很好定位效果。但是，因?yàn)檎謿ぜ庸r(shí)有差異性，口部尺寸在公差范圍內(nèi)變動(dòng)，而直方形定位塊尺寸固定單一，并不適合批量生產(chǎn)的罩殼，而且安裝罩殼時(shí)裝卸困難。

斜錐螺紋形定位塊帶有錐度，增強(qiáng)了罩殼的適應(yīng)性，滿足公差范圍內(nèi)罩殼的所有生產(chǎn)尺寸。這種定位塊與罩殼是線接觸，雖然能夠方便地固定罩殼，但是在拋丸過程中如果參數(shù)沒有設(shè)置好，很容易使罩殼口部發(fā)生變形。

為了解決定位塊在骨板上的裝卸問題，定位塊改良為斜錐通孔形。改良后，螺釘穿過定位塊將其固定在骨板上，從此不用拆下骨板就可以更換定位塊，方便了生產(chǎn)，增強(qiáng)了夾具的靈活性。

3 罩殼拋丸處理

3.1 拋丸處理效果

拋丸處理給罩殼表面質(zhì)量帶來了很大的改觀，如圖5所示。

圖5 砂光及拋丸處理效果對比

由圖5可以看出，拋丸處理后的外觀質(zhì)量明顯要好于砂光處理的罩殼表面，外觀表面視覺效果細(xì)膩、柔和。電鍍后零件表面整體呈漫反射狀態(tài)，同時(shí)也可以達(dá)到麻面效果。

另外，經(jīng)拋丸處理后的制件表面晶格扭曲變形，使表面硬度增高，同時(shí)在零件表面形成無數(shù)凹坑，增大了電鍍接觸面積，有助于提高鍍層結(jié)合力，同時(shí)也消除零件局部應(yīng)力所導(dǎo)致的應(yīng)力腐蝕情況。綜合而言，拋丸處理使罩殼表面材料在再結(jié)晶溫度下產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形和加工硬化現(xiàn)象，并產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力，從而提高工件表面強(qiáng)度、硬度、疲勞強(qiáng)度及抗應(yīng)力腐蝕能力，降低材料的缺口敏感性。

3.2 拋丸處理過程中存在的問題

罩殼拋丸具有特殊性，給拋丸處理帶來了一定的難度。拋丸夾具的使用在很大程度上方便了拋丸處理，然而問題依然存在。

3.2.1 底部凸起拋丸過程中，丸粒從上部噴出。因?yàn)闈L輪是轉(zhuǎn)動(dòng)的，單個(gè)罩殼除口部外剩下五個(gè)面，接觸丸粒的概率為頂部其他四個(gè)面的2倍，所以擊打的強(qiáng)度要高得多，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也較大，底面容易形成凸起。當(dāng)使用直徑0.3的丸粒對試樣罩殼進(jìn)行拋丸時(shí)，底面至少凸起有0.17mm，口部變形很小。后面改用直徑0.2mm的丸粒對試樣罩殼拋丸，因?yàn)橥枇Ｙ|(zhì)量減小，對罩殼表面的沖擊力變小，凸起幅度也隨之變小，至多0.14mm（包括前道工序可能產(chǎn)生的尺寸偏差）。3.2.2 口部凹陷變形對部分外形較大、厚度偏薄的罩殼進(jìn)行拋丸時(shí)，拋丸后口部發(fā)生變形，影響與基板的裝配。3.2.3 拋丸狀態(tài)不一致

拋丸處理的整個(gè)原理就是利用滾輪固定罩殼，滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而使罩殼都受到拋丸作用，這樣必然導(dǎo)致罩殼除底部外的四個(gè)面有兩個(gè)面的狀態(tài)與另兩個(gè)面狀態(tài)不一致。因?yàn)橥枇纳喜繏伋?，方向單一，迎著拋丸方向的兩個(gè)面受到的拋丸撞擊多于順著拋丸方向的兩個(gè)面，造成前兩個(gè)面拋丸程度大于后兩個(gè)面的拋丸程度。

4 針對以上問題的解決措施

4.1 底部凸起問題

雖然對拋丸參數(shù)進(jìn)行了多次反復(fù)調(diào)整，但是，依然沒能減少突起程度。改用直徑0.2mm的丸粒進(jìn)行拋丸，雖然減小了凸起的程度，但是沒能根除凸起問題，依然會(huì)給后續(xù)工作帶來不便。多次試驗(yàn)未果后，后經(jīng)采用沖床整平驗(yàn)證，整平后的罩殼基本滿足使用要求，而且解放了拋丸處理工藝參數(shù)的選擇，從而很大程度上提高了拋丸處理的效果。

4.2 口部變形問題

經(jīng)過對拋丸過程的深入研究和罩殼工藝的系統(tǒng)討論，最終決定用直徑0.2mm的丸粒進(jìn)行拋丸，這樣緩解了罩殼的口部變形。同時(shí)，更改工藝，在線切割之前進(jìn)行拋丸，因?yàn)榫€切割前，罩殼有拉伸留下的邊緣，而邊緣具有加強(qiáng)筋的效果。在拋丸時(shí)，拉伸邊緣對口部的材料有很好的支撐作用，從而進(jìn)一步減少甚至避免口部變形。

4.3 拋丸狀態(tài)不一致問題

因?yàn)閷佂杼幚砉逃械目捶ê徒?jīng)驗(yàn)的不足，這個(gè)問題變成了看似無法解決的問題。但是，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)操作，得出了答案：先拋丸一半的時(shí)間，停止后取出夾具掉轉(zhuǎn)方向，再放入拋丸機(jī)內(nèi)拋一半的時(shí)間。實(shí)踐證明，這樣操作后，效果明顯，各個(gè)面上的狀態(tài)達(dá)成一致，進(jìn)一步提高了罩殼的表面質(zhì)量。

5 罩殼拋丸處理帶來的經(jīng)濟(jì)效益

拋丸處理在企業(yè)罩殼生產(chǎn)中的運(yùn)用具有以下現(xiàn)實(shí)意義：企業(yè)不必再投入大量人力、物力對拉伸后罩殼表面質(zhì)量問題進(jìn)行繁雜的處理；拉伸時(shí)對拉伸模具的要求有所降低，因?yàn)閽佂杼幚砜梢匀コ鞎r(shí)所產(chǎn)生的輕微拉絲問題；降低了罩殼周轉(zhuǎn)時(shí)的損耗，因?yàn)閽佂杼幚淼谋砻鎻?qiáng)化作用增加了罩殼的表面強(qiáng)度，周轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)表面質(zhì)量問題的概率大大降低；拋丸后的罩殼電鍍性能更好，使得繼電器整機(jī)電鍍的效率和合格率都有所提高。

6 結(jié)語

繼電器罩殼表面質(zhì)量的好壞，直接影響客戶的滿意程度，是繼電器銷售的敲門磚。拋丸處理的引入大大提高了罩殼的表面質(zhì)量，拋丸操作的系統(tǒng)化、規(guī)范化又將會(huì)使罩殼的表面質(zhì)量更上一層樓。由此可見，拋丸處理具有現(xiàn)實(shí)而美好的前景，對于企業(yè)的發(fā)展更是錦上添花。

[1]蔡峋.表面工程技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]陳亞.現(xiàn)代使用電鍍技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004.