张淑鸽，李博，苗东，何秀玲，訾茂德，纪海龙，屈嘉彬，王思琦，许亮，朱青（西安泰金工业电化学技术有限公司，西安710016）
0引言
随着电子信息产业的迅速发展，电子产品轻量化、集成化要求越来越高，电解铜箔作为电子行业的基础性材料，对产品的抗拉强度、延伸率、抗剥离强度、防氧化性等物化性能指标提出了更高要求，而且要求铜箔的微观晶粒组织和表面微观形貌结构更均匀精细[1]。同时，对电解铜箔的质量和生产量均提出了更高要求。随着电子市场对高质量电解铜箔的大量需求，各个铜箔制造商都在不断寻和更换高精度和高效率的电解铜箔生产设备，来提高铜箔的生产效率和质量。这样促使阴极辊的规格也发生了很大变化。根据目前铜箔制造市场主要使用的阴极辊规格，按阴极辊的外径和幅宽分类，大致可分为：ϕ2016×1150mm、ϕ2016×1370mm、ϕ2016×1380mm、ϕ2016×1386mm、ϕ2016×1400mm、ϕ2016×1420mm、 ϕ2016×1450mm、ϕ2016×1500mm、ϕ2700×1380mm、ϕ2700×1370mm、ϕ2700×1420mm、ϕ2700×1450mm、ϕ2700×1500mm、ϕ2719×1452mm。外径基本上为ϕ2016 mm、ϕ2700mm。幅宽根据客户对铜箔的规格需求，尺寸大小不定。随着电子产品的不断更新换代，电子市场对铜箔产量的需求
也不断增加，目前，国内也在尝试制作外径为ϕ3000mm的阴极辊，以提高铜箔的生产效率。随着铜箔制造市场对大规格阴极辊需求量的日益增加，大直径阴极辊的生产量和成品质量要求也更精细。
现在，电解法制造铜箔是目前高端铜箔产品的主要渠道，生产铜箔的成套设备中，阴极辊是其关键设备和部件，其质量决定着铜箔的档次和品质，被称为电解成套设备的心脏[2]。由于阴极辊在生产铜箔设备中是负极导电体，只有当阴极辊辊面有足够电流，且电流分布均匀，这样铜离子才能均匀地沉积在阴极辊表面；因此对阴极辊辊面外观质量及辊面的成形尺寸要求非常高。
根据以上可以看出，阴极辊规格向大型化、高质量化不断发展，所以作为阴极辊表面的钛筒体的圆度和表面控制就尤为重要。
由于钛筒体毛坯成形较复杂，钛筒体厚度与内径加工尺寸余量不大，同时考虑到经济成本。尤其对于大直径无缝钛筒体，直径大、壁薄、几何尺寸要求高[3]、加工余量较小，加工较困难。因此，大直径无缝钛筒体加工前的外形偏差对后续加工影响非常大。 1钛筒体材料特点
钛筒体材料为钛合金，钛合金由于其本身的特性，使得筒体结构成型不易控制。具体如下：
1）钛具有优良的耐腐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的耐热性、加工性[4]。工业纯钛在硫酸铜
溶液中耐蚀性良好，且其压力加工性能优异[5]。
2）钛合金室温塑性差，变形回弹大，易失稳起皱，对裂纹敏感易开裂。屈强比高，在常温下钛合金的屈强比均在0.8以上，高强钛合金其屈强比均超过0.9，因此塑性成形范围很窄[6]。
摘要：通过描述电子工业对电解铜箔质量和产量提出的高要求，进而介绍了电解铜箔设备的核心部件阴极辊表面质量对铜箔质量影响的重要性。针对阴极辊部件中的核心零件钛筒体加工中出现的圆度问题，提出了外圆弧面校圆工装。通过校圆工装对钛筒体的多次校圆后，钛筒体的圆度和直线度得到明显提高，从而使得所制作的阴极辊辊面精度高，较好保证了铜箔的成品质量。通过生产使用，验证了该方案的正确性。
关键词：大直径；薄壁；钛筒体；校圆工装；铜箔质量
中图分类号:TG75文献标志码:A文章编号：1002-2333（2021）06-0168-03 Development of a Rounding Tooling for Outer Arc Surface
ZHANG Shuge,LI Bo,MIAO Dong,HE Xiuling,ZI Maode,JI Hailong,QU Jiabin,
WANG Siqi,XU Liang,ZHU Qing
（Xi'an Taijin Industrial Electrochemical Technology Co.,Ltd.,Xi’an710016,China）
Abstract:This paper describes the high requirements of the electronic industry for the quality and output of electrolytic copper foil,the importance of the surface quality of cathode roll.Aiming at the roundness problem in the processing of titanium cylinder in the core part of cathode roller,an outer arc alignment tool is proposed.The roundness and straightness of the titanium cylinder are obviously improved after many times of the roundness of the titanium cylinder through the rounding tooling.The precision of the cathode roll surface is high,and the finished product quality of copper foil is guaranteed.The correctness of this scheme is verified by production and use.
Keywords:large diameter;thin wall;titanium cylinder;rounding tooling;copper foil quality
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（下转第172页）
3）钛及钛合金各向异性严重，均匀延伸率值及稳定性指数n 值较低，面缩率较低，且波动范围大[6]。
电动升降机构4）钛及钛合金的弹性模量小，常温时为106.4GPa ，仅为钢材的一半左右，因此钛环坯在旋压成钛筒体时，回弹严重，钛筒体的成形形状和尺寸公差控制困难。
5）钛材的弯曲能力差，只有普通材料的1/5左右。6）钛材在受压时稳定性较低，仅为一般材料的一半左右，容易失稳起皱。
7）不同环境温度下，钛筒体旋压受力后回弹量不同，变形量不同。成形尺寸偏差不同。
8）钛环坯与制作模具之间的间隙不同，钛筒体旋压成形尺寸偏差也不同，差异较大。2钛筒体加工过程中的影响因素
由于钛筒体材料的特性，导致加工过程中的控制有一定难度，影响因素如下：1）毛坯的初始残余应力；2）刀件对钛筒体的作用；3）钛筒体的装夹条件。
由于阴极辊的核心零件是钛筒体，而钛筒规格尺寸大，毛坯料的成形加工复杂，毛坯料的成形尺寸偏差较大，机加工余量小，机加工后的半成品尺寸要求偏差较高，加工成本高；因此，为了保证钛筒机加工后的成品尺寸，钛筒体机加工前必须进行校圆。3传统校圆方法
传统的校圆加工方法，一是经过卷板机反复校圆；二是对筒体进行车加工。这两种方法对于阴极辊用钛筒体校圆均不能满足要求：第一种方法将钛筒体放入卷板机中进行校圆，经过反复的滚动校圆后，
钛筒体内外径尺寸不能得到控制，同时校圆后，钛筒体内外弧面局部尺寸偏差依然很大；第二种方法，由于钛筒机加工余量小，无法进行操作。
目前用的方法卷板机校圆或者机械加工方式均不能满足要求，为了保证阴极辊外圆弧面精度，提高产品质量，设计制作出了一种外圆弧面校圆用工装，很好地解决了问题。
4外圆弧校圆工装设计
鉴于以上问题，本文设计制作出了一种用于钛筒体外圆弧面校圆的工装。如图1所示，工装结构主要包括包括碳钢支撑环、碳钢立柱、调节架支撑板、调节架底板、调节架筋板、调节架立板、调节螺栓。 其中支撑环、立柱、调节架垫板三者之间为焊接连接形式；调节架零件之间为焊接连接形式；调节架垫板与调节架之间为螺栓连接形式。5校圆工装使用过程
校圆工装由支撑环1、立柱2、调节架垫板3与调节支架4组成；其中调节支架组件4中含有调节架底板4-1、调节架筋板4-2、调节架挡块4-3、挡块固定螺栓4-4、挡块固定螺母4-5、调节螺栓4-6、调节螺母4-7；其中支撑环与立柱组焊连接，调节支架筋板与调节支架挡块、调节支架筋板组焊连接，调节支架垫板与支撑环组焊连接；调节支架底板与调节支架垫板螺栓连接。
校圆时，将需要校圆的钛筒体放置于工装内，根据钛
先调节工装调节再调整好钛筒体位置，通过调节架上的调节螺栓，将钛筒体固
定悬空，为了保
护钛筒体外表面，加工了ϕ40mm 放置于调节螺栓端头，并在螺栓和钢保护套内部表面上均涂抹润
滑油，以防止调节拧紧螺栓时的
螺栓粘死。按调对钛筒体内径上端、中端、下端及圆周方向上10多
个点进行多处测
量；同时，通过测量数据，在对应
位置用校圆工装对钛筒体进行多处对称调节。调节时，钢保护套随调节螺栓一起
移动。将整个外
圆弧面调节完
后，再次测量钛
筒体内径，使钛筒体内径满足机降压散
加工要求，保证
钛筒体的圆度及垂直度，进而保证钛筒体机加工半成品尺寸，满足图样的加工要求。6校圆工装的优点
1）结构简单，成本低，易于制造。工装主体由材质为Q235、厚度为50mm 的3个碳钢环和圆周方向10个ϕ60mm 的立柱、10个调节支架三层焊接而成。
2）独立安装，易于调节。为了保证钛筒体的成品质量，钛筒体在加工制作过程中，内外弧面均需要车加工。钛筒体毛坯料加工工艺复杂、成本高，内外弧面加工余量有限，因此，机加工前必须使用工装对筒体进行校圆，以保证加工尺寸；工装使用时，先把需要校圆的钛筒体放置于工装中，再将工装固定于钛筒体外壁上，根据筒体外壁圆弧度，将工装上均布的调节支架调节螺栓进行适当调
1234
134
3212341.支撑环2.立柱3.调节垫板4.调节支架组件图1校圆工装4-14-2
4-34-54-1
4-6
4-7浮动油封
4-6
4-7
4-44-34-24-54-44-14-24-3图2调节支架组件图4-1.调节支架底板4-2.调节支架筋板4-3.调
节支架挡块4-4.挡块固定螺栓4-5.挡块固
定螺母4-6.调节螺栓4-7.调节螺母
169
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空调控制板
球墨铸铁管qiumogg（上接第169页）
节，调节筒体圆弧度、垂直度；保证外圆面车加工余量，进
而保证筒体车加工后的成品壁厚，提高筒体加工质量。3）工装通用性强。ϕ2016mm 、ϕ2700mm 规格的钛筒体均可用此工装调节。与钛筒体固定可靠，连接方便；此工装调节支架底板设置长条孔，调节量大，对于一定范围内不同规格的筒体，外径及轴向方向上，均可用此工装进行校圆；调节架连接底板上设置长条孔，易于调节。7方案验证
钛筒经校圆工装校圆后，圆度和直线度提高明显，从而使得后期表面加工质量得到了可靠保证，同时提高了生产效率。
截至目前，经校圆工装校圆的钛筒体，ϕ2016mm 规格的钛筒体有157件，ϕ2700mm 规格的钛筒体有56件，圆度由原来自由状态的15mm 以上提高到2mm 多，直线度由原来自由状态6mm 以上提高到1mm 。从而后期加工中表面粗糙度由原来的Ra 3.2μm 降到Ra 1.6μm 。
由于圆度和直线度较好，从而也大大提高了生产效率。如ϕ2000mm 钛筒，经校圆工装校圆后，加工时间由原
来的5d 缩短为3d ；ϕ2700mm 钛筒，经校圆后加工时间由
原来的6d 缩短为4d ，客户反馈所制作的阴极辊生产出的铜箔质量非常好。目前，外圆弧校圆工装已普遍用于生产中，作为阴极辊加工工序的关键工序执行。
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（编辑
马忠臣）
作者简介：张淑鸽（1981—），女，本科，高级工程师，主要从事非标设
备的结构设计和加工工艺设计等工作。
收稿日期：2020-10-28
图4加工弯板支撑示意图
250
40
21
131.6
A
0.03B
3.2
A
3.2
2.52×C 20接安装在地上，用膨胀螺栓固定，防止工装受力时晃动，影响定位精度。安装调试后用百分表对工件的定位精度进行确认和验证，保证工件的装夹精度，进而保证工件的加工精度和质量的稳定性。3使用工装前后对比
针对本公司加工铸造横梁沉台来说，利用轴承旋转原理来设计加工反面沉台旋转工装，再插上快速定位的插销可以精准地调控定位台角度。此加工反面沉台旋转工装，只需一次装夹，加工完一面后旋转设定角度，再插上快速定位的插销，就可以重新定位，转向第二个面加工，可以节约时间，降低劳动强度。改善前，由普通的工作台压紧工件，采用普通的刀具加工，加工一
个产品需装夹4次，两个人操作，劳动强度
大，效率低，质量不稳定，引起客户不满。改进
后，采用反面沉台旋转工装和改进的刀具，加工一个零件只需要1次装夹，一人可独立完成，现班产量13件，效率提升62.5%；锪台质量很稳定，不再出现锪偏的现象，如图3所示。4结语
该加工反面沉台旋转工装和改进刀具采用了立式加工中心机床上立加四轴旋转的原理和数控机床上刀具的装夹原理，并根据实际使用情况进行了简化，结构简单，作业效率高，避免了现有技术中人工作业带来的
劳动强度大、锪沉台偏、锪不到、效率低等问题。该工装和刀具已经获得国家专利[3-4]，有很好的推广和实用价值，广泛的推广应用将会尼龙手套
产生良好的经济效益和社会效益。
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秦凯，孔小会，韩明辉，等.一种快速定位反拉沉台刀具:2019205
00667.6[P].2019-04-12.
（编辑邵明涛）
作者简介：孔小会（1983—），女，本科，工程师，主要从事汽车零部件工
艺设计和夹具设计工作。
收稿日期:2020-11-13
172
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