截面对等式耙体骨架加工工艺设计

吴晓萍 苏琳 刘阳

摘 要： 骨架是测量装置的关键部件，测量装置骨架分为截面对等式（图1所示）、截面不等式两种结构。截面对等式骨架外形呈梭形结构，内部为均匀空心结构。测量装置根据使用温度的条件，常选用的材料有不锈钢和高温合金两种，这两种材料有不同的加工工艺性，零件的加工工艺根据材料的加工工藝性能及零件的结构特点安排。本文重点介绍了材料为不锈钢，结构为截面对等式测量装置骨架的加工工艺方法。

关键词： 截面对等式；工艺毛坯；坐标系；加工工艺

前言：测量装置骨架分为截面对等式、截面不等式两种结构。耙体骨架（图2所示）是测量装置的主要组成部件，由耙体上部、耙体下部组成。耙体骨架组装过程为：成形管路与耙体上部装配，管路与耙体上部高温钎焊焊接；耙体下部与耙体上部氩弧焊焊接组成耙体骨架。

1 工艺毛坯设计

零件加工工艺毛坯的设置，毛坯厚度需考虑加工刀具的圆角，确定刀具的实际下刀深度。长度需考虑各工位零件的装夹，零件两端外形需工艺延长，为后续加工工序让刀，如图2所示。零件外形尺寸22mm×102 mm×266 mm，综合各项考虑，零件工艺毛坯尺寸设置为：32 mm×110mm×360 mm。

2 坐标系设置

坐标系设置原则：任一工位设计基准、工艺程序坐标系与加工坐标系三者相一致，坐标系的一致避免了零件加工过程产生的尺寸偏差。

3 加工工艺

零件结构为正反面形状对称结构，将零件主体结构加工分为两工位。工位一为正面加工，工位二为反面加工。

骨架整体外形加工完成后，结合工艺附图，将骨架主体钼切为耙体上件、耙体下件两部分（如图3所示），零件工艺安排耙体上部及耙体下部分别加工各自内形。

3.1 整体加工过程

3.1.1 工位一

a） 粗加工

使用等高降层粗铣命令对零件进行加工，加工外形面设置余量为0.2mm，加工刀具为φ25R6。零件加工下面选择中心面，余量设置-6.1mm，设置余量目的，是保证φ25R6刀具切削深度过刀具R，保证两工位加工路径相接。

b） 精加工平面

使用槽腔命令精铣表面。加工边界设置时注意软硬边界的选择，软边界数值设置合理即达到加工刀具均能走出边界，也避免了刀具碰撞工艺夹头的目的。

c） 精加工曲面

在数控编程界面中，有多种命令可以用来精加工骨架曲面，选择最为合适的命令，实现加工路线简洁、刀路流畅、加工效率高，是编程命令选择的关键。使用导引切削命令对零件进行精加工，精加工刀具φ8R4，零件加工下面选择中心面，余量设置-4.1mm，设置余量是保证φ8R4刀具切削深度过刀具R，保证两工位加工路径相接。精加工注意选择加工范围，加工范围仅选择骨架主体面。

3.1.2 工位二

零件反面加工为工位二。工位二加工思路与工艺一相同。工位二加工时注意加工坐标点及加工安全平面的设置。工位二加工时，因为对称面已加工成形，为避免加工时零件背面已加工面悬空而产生的变形，在背面粘贴垫块，保证已加工面与机床面贴平，避免加工振刀产生的变形。

3.2 分体加工（耙体骨架上部、下部加工）

耙体骨架内形呈空形结构，骨架上部内部装配成形管路，分为粗加工与精加工过程。

3.2.1 工装

耙体上部与下部加工内形时，零件两侧呈悬空结构，如果单侧压板装夹零件将会因为加工振动而产生零件中心不对称、壁厚不均匀现象。为了避免此种加工缺陷，工艺设计防震工装，工装内形与骨架外形相吻合，工装用AB胶粘贴在骨架上，虎钳装夹工装，解决因为加工振动引起的中心不对称、壁厚不均匀情况。

3.2.2 内形加工

a） 工步一

使用等高降层命令对零件内形进行加工，余量设置为0mm，加工精度设置为0.02，加工刀具为φ8R0，保证了零件内形满足装配要求。

b） 工步二

使用等高降层命令对零件内形进行加工，注意切削上面选择工步一的加工下限面，加工精度设置为0.02，加工刀具为φ8R4，保证了零件内形圆弧面满足装配要求。加工过程注意刀具范围的设置，工艺编程过程设置加工范围毛坯，保证φ8R4在骨架尖端加工走出零件范围界限（如图8所示），保证工步一与工步二的加工接刀痕迹光滑。

3.2.3 孔加工

耙体上部结构包含两处安装G10×1成形管路内形。一处为φ8孔扫略内形，钳工钻孔加工，扫略内形拐弯处使用特制球形锉刀修磨而成。另一处内形与长圆孔内形相接，钳工钻φ10孔，长圆孔内形钼切加工，钳工修配φ10孔与长圆孔相接处面，保证钻孔、数铣加工内形面及钼切内形面光滑接触。骨架加工完成后，端部焊接工艺堵片，。

3.2.4 去工艺夹头

耙体上部、耙体下部加工完成后，钼切切除工艺夹头，保证满足设计要求骨架长度尺寸。

3.3 耙体成形

3.3.1 成形管组焊

成形管与骨架上部装配，两部件高温钎焊焊接。

3.3.2 骨架成形

耙体上部、耙体下部氩弧焊焊接成耙体骨架。采用氩弧焊，对接处焊缝修磨光滑。

4 结论

截面对等式耙体骨架加工工艺涉及了多工种的应用。数控铣、钼丝切割、钳工、高温钎焊及氩弧焊。工艺人员进行零件加工工艺设计时要综合考虑骨架与安装座的装配、成形管路与骨架装配，结合零件结构特点使用合理的切削参数及切削刀具，设计装夹工装避免加工悬空振动等问题。截面对等式耙体骨架在不锈钢零件的加工中具有代表性，它具有平面与曲面过渡的特点，在粗加工和精加工中应用到了等高降层粗铣及导引精铣命令，这两种命令在曲面零件加工中应用广泛，尤其是加工范围的设定，具有推广价值。

参考文献

[1]北京兆迪科技有限公司 CATIA V5R21 曲面设计教程 机械工业出版社 2013.4.