1 引言 在液體火箭發(fā)動機推力室成形以及產(chǎn)品連接、導管制造中，鈑金件起到了關鍵作用。航天產(chǎn)品鈑金件與普通鈑金件相比具有品種多、外形復雜、光潔度高、公差要求嚴等特點。而鈑金件成型之前．首先要解決的是鈑金件的外形展開加工。鈑金件外形展開加工通常采用以下方法：畫線銑削、線切割、等離子切割、氧乙炔火焰切割、模具沖壓、高壓水切割和CO2激光切割。種切割下料方法都有其優(yōu)缺點。精度、速度和成本均不同。在工業(yè)生產(chǎn)中有一定的適用范圍。選用一種最便捷適應廣的加工方法是目前液體火箭發(fā)動機鈑金零件制造所面臨的任務。 2典型鈑金零件工藝方案的選擇 2．1鈑金件的結(jié)構(gòu)特點 (1)名稱：導流板。 (2)結(jié)構(gòu)特點：加工內(nèi)型面為不規(guī)則曲線輪廓結(jié)構(gòu)(如圖1)。 2．2技術要求 材料為1Cr18Ni9Ti鋼板，厚度δ2mm，內(nèi)輪廓曲率不僅多變而且要做到光滑過度，且尺寸公差最嚴處為35[-0.3~-0.1] mm。 2．3工藝分析及工藝方案的選擇 根據(jù)上述零件的零件圖及結(jié)構(gòu)特點．有以下幾種加工工藝方案可供選擇： (1)模具沖壓； (2)電火花線切割； (3)高壓水切割； (4)激光切割。 2．4針對下達導流板16件生產(chǎn)任務進行各種工藝的分析比較 2．4．1模具沖壓 因只加工16件。雖然模具能保證內(nèi)輪廓精度要求，但是加工孔的陽模壽命短易折斷，模具本身成本高而且加工周期長，不經(jīng)濟。 2．4．2電火花線切割 精度以及表面光滑過度均能保證。但是首先需要加工出穿絲孔．加工速度過于緩慢。不合理(注：線切割加工直線段與激光切割精度及粗糙度相當。但是如果加工自由曲線或不規(guī)則曲線則精度及粗糙度不如激光切割)。 2．4．3高壓水切割 密封件、切割頭等耗材壽命短，成本高。 2．4．4激光切割 因為其數(shù)控程序是由CAD圖形-幾何位圖-以非均勻有理B樣條曲線為基礎的PLC控制程序同步轉(zhuǎn)化的，不存在人為誤差，再加上精密機床保證，機械精度理論上誤差在±0．02mm，由于環(huán)境原因?qū)嶋H上誤差在±0．05mm左右。而且排料可以用軟件來排。排料隨心所欲，材料利用率通常≥80％．加工精度、切割面粗糙度、熱影響區(qū)范圍和加工速度均能滿足要求。(激光加工模擬如圖1所示)。2．5結(jié)論 在對加工速度、加工精度、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本的綜合考慮下，選擇激光切割加工鈑金零件能獲得滿意結(jié)果。 3激光切割的工藝過程及其參數(shù)分析 3．1激光設備 激光設備采用Trumpf公司激光沖裁復合加工中心。 3．2激光束參數(shù) 激光系統(tǒng)一般由激光器、激光傳輸系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、傳感與檢測系統(tǒng)組成，其核心為激光器。 激光器為CO2氣體脈沖式激光器。光束橫截面上光強分布接近高斯分布．具有極好的光束質(zhì)量，主要性能指標如下： 激光波長：10．6μm 脈沖功率：2．4kW：脈沖寬度：約10ms 功率密度：10000000W／cm2 激光發(fā)散角：1mrad 激光功率穩(wěn)定度：2％ 激光束焦點直徑：Φ0．15~Φ0．30 經(jīng)實踐驗證，激光沖裁復合加工中心CO2激光切割加工δ0．5mm，δ6mm板材的工藝特點及相關參數(shù)是： (1)切口寬度窄(一般為0．15~0．30mm)、精度高(一般孔中心距誤差為0．01~0．05mm，輪廓尺寸誤差為0．05~0．2mm)、切口表面粗糙度好(一般Rz為1．6~6．4μm)，切縫一般不需要再加工即可焊接。由圖2可以看出切縫粗糙度與料厚成正比。(2)采用2kW激光功率，δ6mm厚不銹鋼的切割速度為1．2m／min：δ2mm厚不銹鋼的切割速度為3．6m／min，熱影響區(qū)微小，變形極? Ｒ隕嫌諾闋鬩災っ鰨篊O2激光切割成為發(fā)展迅速的一種先進加工方法。 由圖3可以看出材料的最大切割速度與料厚成反比。3．3工藝過程及工藝參數(shù) 3．3．1數(shù)控編制切割工藝 用Trumpf公司激光沖裁復合加工中心附帶的TOPS300工藝編程軟件進行數(shù)控編程，同時完成材料的下料尺寸計算、排樣、工藝參數(shù)設定。過程如下： (1)繪圖及圖形類型的轉(zhuǎn)換(要求零件外輪廓閉合)； (2)確定材料、尺寸和零件排樣； (3)使用激光切割：圓角工藝(獲得銳邊倒鈍)或回路工藝(獲得銳角)；自動載入氣體類型、切割速度，并設置退料； (4)加工順序優(yōu)化，生成數(shù)控加工程序，傳輸程序； 3．3．2切割穿孔技術 對于δ0．5mm~δ6mm厚的板材．大多數(shù)熱切割技術都必須在板上穿一小孔。激光沖壓復合機上是用沖頭先沖出一孔。然后再用激光從小孔處開始切割。對于沒有沖壓裝置的激光切割機一般用脈沖穿孔的基本方法--脈沖穿孔：金屬對10．6um激光束的起始吸收率只有0．5％~10％。當功率密度超過106W／cm