截面對等式耙體骨架加工工藝設計

吳曉萍 蘇琳 劉陽

摘 要： 骨架是測量裝置的關鍵部件，測量裝置骨架分為截面對等式（圖1所示）、截面不等式兩種結構。截面對等式骨架外形呈梭形結構，內部為均勻空心結構。測量裝置根據使用溫度的條件，常選用的材料有不銹鋼和高溫合金兩種，這兩種材料有不同的加工工藝性，零件的加工工藝根據材料的加工工藝性能及零件的結構特點安排。本文重點介紹了材料為不銹鋼，結構為截面對等式測量裝置骨架的加工工藝方法。

關鍵詞： 截面對等式；工藝毛坯；坐標系；加工工藝

前言：測量裝置骨架分為截面對等式、截面不等式兩種結構。耙體骨架（圖2所示）是測量裝置的主要組成部件，由耙體上部、耙體下部組成。耙體骨架組裝過程為：成形管路與耙體上部裝配，管路與耙體上部高溫釬焊焊接；耙體下部與耙體上部氬弧焊焊接組成耙體骨架。

1 工藝毛坯設計

零件加工工藝毛坯的設置，毛坯厚度需考慮加工刀具的圓角，確定刀具的實際下刀深度。長度需考慮各工位零件的裝夾，零件兩端外形需工藝延長，為后續加工工序讓刀，如圖2所示。零件外形尺寸22mm×102 mm×266 mm，綜合各項考慮，零件工藝毛坯尺寸設置為：32 mm×110mm×360 mm。

2 坐標系設置

坐標系設置原則：任一工位設計基準、工藝程序坐標系與加工坐標系三者相一致，坐標系的一致避免了零件加工過程產生的尺寸偏差。

3 加工工藝

零件結構為正反面形狀對稱結構，將零件主體結構加工分為兩工位。工位一為正面加工，工位二為反面加工。

骨架整體外形加工完成后，結合工藝附圖，將骨架主體鉬切為耙體上件、耙體下件兩部分（如圖3所示），零件工藝安排耙體上部及耙體下部分別加工各自內形。

3.1 整體加工過程

3.1.1 工位一

a） 粗加工

使用等高降層粗銑命令對零件進行加工，加工外形面設置余量為0.2mm，加工刀具為φ25R6。零件加工下面選擇中心面，余量設置-6.1mm，設置余量目的，是保證φ25R6刀具切削深度過刀具R，保證兩工位加工路徑相接。

b） 精加工平面

使用槽腔命令精銑表面。加工邊界設置時注意軟硬邊界的選擇，軟邊界數值設置合理即達到加工刀具均能走出邊界，也避免了刀具碰撞工藝夾頭的目的。

c） 精加工曲面

在數控編程界面中，有多種命令可以用來精加工骨架曲面，選擇最為合適的命令，實現加工路線簡潔、刀路流暢、加工效率高，是編程命令選擇的關鍵。使用導引切削命令對零件進行精加工，精加工刀具φ8R4，零件加工下面選擇中心面，余量設置-4.1mm，設置余量是保證φ8R4刀具切削深度過刀具R，保證兩工位加工路徑相接。精加工注意選擇加工范圍，加工范圍僅選擇骨架主體面。

3.1.2 工位二

零件反面加工為工位二。工位二加工思路與工藝一相同。工位二加工時注意加工坐標點及加工安全平面的設置。工位二加工時，因為對稱面已加工成形，為避免加工時零件背面已加工面懸空而產生的變形，在背面粘貼墊塊，保證已加工面與機床面貼平，避免加工振刀產生的變形。

3.2 分體加工（耙體骨架上部、下部加工）

耙體骨架內形呈空形結構，骨架上部內部裝配成形管路，分為粗加工與精加工過程。

3.2.1 工裝

耙體上部與下部加工內形時，零件兩側呈懸空結構，如果單側壓板裝夾零件將會因為加工振動而產生零件中心不對稱、壁厚不均勻現象。為了避免此種加工缺陷，工藝設計防震工裝，工裝內形與骨架外形相吻合，工裝用AB膠粘貼在骨架上，虎鉗裝夾工裝，解決因為加工振動引起的中心不對稱、壁厚不均勻情況。

3.2.2 內形加工

a） 工步一

使用等高降層命令對零件內形進行加工，余量設置為0mm，加工精度設置為0.02，加工刀具為φ8R0，保證了零件內形滿足裝配要求。

b） 工步二

使用等高降層命令對零件內形進行加工，注意切削上面選擇工步一的加工下限面，加工精度設置為0.02，加工刀具為φ8R4，保證了零件內形圓弧面滿足裝配要求。加工過程注意刀具范圍的設置，工藝編程過程設置加工范圍毛坯，保證φ8R4在骨架尖端加工走出零件范圍界限（如圖8所示），保證工步一與工步二的加工接刀痕跡光滑。

3.2.3 孔加工

耙體上部結構包含兩處安裝G10×1成形管路內形。一處為φ8孔掃略內形，鉗工鉆孔加工，掃略內形拐彎處使用特制球形銼刀修磨而成。另一處內形與長圓孔內形相接，鉗工鉆φ10孔，長圓孔內形鉬切加工，鉗工修配φ10孔與長圓孔相接處面，保證鉆孔、數銑加工內形面及鉬切內形面光滑接觸。骨架加工完成后，端部焊接工藝堵片，。

3.2.4 去工藝夾頭

耙體上部、耙體下部加工完成后，鉬切切除工藝夾頭，保證滿足設計要求骨架長度尺寸。

3.3 耙體成形

3.3.1 成形管組焊

成形管與骨架上部裝配，兩部件高溫釬焊焊接。

3.3.2 骨架成形

耙體上部、耙體下部氬弧焊焊接成耙體骨架。采用氬弧焊，對接處焊縫修磨光滑。

4 結論

截面對等式耙體骨架加工工藝涉及了多工種的應用。數控銑、鉬絲切割、鉗工、高溫釬焊及氬弧焊。工藝人員進行零件加工工藝設計時要綜合考慮骨架與安裝座的裝配、成形管路與骨架裝配，結合零件結構特點使用合理的切削參數及切削刀具，設計裝夾工裝避免加工懸空振動等問題。截面對等式耙體骨架在不銹鋼零件的加工中具有代表性，它具有平面與曲面過渡的特點，在粗加工和精加工中應用到了等高降層粗銑及導引精銑命令，這兩種命令在曲面零件加工中應用廣泛，尤其是加工范圍的設定，具有推廣價值。

參考文獻

[1]北京兆迪科技有限公司 CATIA V5R21 曲面設計教程 機械工業出版社 2013.4.