非焊接式摩擦摆支座制备工艺及加工研究

左立良

摘要：本文以非焊接式摩擦摆支座项目为例，介绍了支座的生产工艺及过程。优化了滑动板组件的数控加工工艺，保证产品关键的球径尺寸。研究了连接耳板的焊接工艺，保证了焊接的位置精度。介绍了球面不锈钢成型及车削加工工艺，保证球面不锈钢的粗糙度和轮廓度及弦长尺寸公差。

关键词：抗震;摩擦摆支座;生产工艺及加工过程

0  引言

非焊接式摩擦摆支座[1-2]，相比同等吨位的钢阻尼支座有着重量轻、承载力高、阻尼比大等特点。由于它特有的圆弧滑动面还使其具有自复位功能，无需附设阻尼向心机构，通过摆动延长下部结构自振周期，实现隔震功能，在实际应用中更为简便可靠。加工难点在于尺寸链精度的保证、球面球径尺寸的检验数控整体加工，抛光优化，量检具制作，球面不锈钢成型及外径加工的工装工具设计制作，焊接工装工具设计制作，加工刀具优化改进，加工参数合理设定，刀具类型的选取，编程加工的参数[3-4]选定等。这些都是影响摩擦摆支座加工尺寸精度、质量、稳定性的关键因素。

1  支座结构组成

非焊接式摩擦摆支座总装图见（图1所示）。主要包括滑动板组件（包括上、下两组）、球面不锈钢、活塞等核心零部件组成。

2  加工工艺难点分析

从产品的图纸来分析，该产品的加工有以下3大难点：

①加工上、下滑动板曲面时，由于半径过大且轮廓度精度要求在0.1mm，不能像常规产品直接用游标卡尺来检验产品曲面的尺寸，从而不能确定进刀量及机床参数，所以要设计工一套检具来保证曲面尺寸。

②加工不锈钢板因不是单纯的平板，而是凹凸状且外径需求有7度锥度，固不能采用传统等离子来进行切割加工，加上本身厚度只有3mm，装夹工装及加工方法没有创新，加工程序繁琐，加工路径空刀运行时间长，程序操作者自己编制修改性强，未对数控加工程序进行管理，容易出差错导致质量事故发生。

③上、下滑动板有4处需要焊接耳板，2个为一组，每组位于与M6螺纹孔同中心轴的耳板的两侧，目视外观不得有任何焊接缺陷和明显凹凸不平及不美观现象，焊缝达到II级焊缝要求，并且焊完后得保证底面的平面度小于0.1mm。

3  专用检具制作

为解决现有技术中存在检测不方便的缺点，满足大批量生产中快速高精度检测的要求，则需要设计制作一批测量圆弧半径的专用检具。

测量时将R规的测量面与工件的圆弧完全的紧密地接触，当测量面与工件的圆弧中间没有间隙时，工件的圆弧尺寸则为此时的R规的数值。根据产品尺寸要求备料，为防止变形用折弯机折出一个加强筋，再根据产品球面尺寸精度（0/+0.2）mm来确定加工方案。由于线切割加工属于开放式切入，工作时会在一定程度上破坏材料原本的应力会导致变形而且尺寸还不能保证，故利用加工中心编制程序先用？准25mm合金刀进行粗加工，再用？准10mm合金铣刀进行精加工将圆弧加工到位。三座标检测所加工的检具尺寸，检具制作及制作好的检具见（图2所示）。

4  工装设计与制作

4.1 不锈钢加工辅助工装设计与制作及加工

球面不锈钢内球面，厚度只有2.5mm，外径尺寸？准640 mm、轮廓度0.2，加工时不能直接装夹，而且属于薄壁工件，容易变形，需要设计制作专用工装来加工外径尺寸。

根据图纸需求球面不锈钢内球加工一凸模装夹在四爪卡盘上，球面精度控制在0.05mm内。加工一凹模球面不锈钢外球用连接固定块用三个固定规格尺寸螺丝固定，方便于后续品种规格换型通用，固定成整体后与5号锥活动顶尖配合连接成一体见（圖3所示）。

根据球面不锈钢、外径尺寸、轮廓度0.2，球面外径加工选用50数控车床。将成型好的球面不锈钢放置在凸模与凹模中间位置，利用尾座将凹模移动至与凸模贴紧，不需要行车装夹，只需要对尾座进行摇进、摇出即可操作者一人装夹固定。产品加工前，对原有保护膜用纸胶带进行二次保护，增大不锈钢在凸模与凹模中间摩擦力。极大减少因打滑划伤不锈钢镜面。因凹模与尾座是连接成一体了，自动保证了球面垂直与自动定中心，在装夹、装卸球面不锈钢产品时只需要拿球面不锈钢产品进行替换装夹，操作安全简单轻快，质量加工合格率99.5%以上。

4.2 焊接工装设计与制作

焊接耳板时，如果用传统测量和焊接方式根本无法满足产品位置公差及技术要求。在批量产品加工的情况下，一般采用夹具或辅助模具来进行配合加工，制作时主要会对制作成本、制作后使用的实用性、制作难度来进行考量，根据分析此产品所要制作的辅助模具符合成本低、实用性高、制作工艺相对简单。在焊接时注意焊接应力相互抵冲，最大程度避免耳板焊接不平能成功完成产品脱模的过程见（图4所示）。

5  外形、曲面加工

由于耳板与外形为非焊接一体式成形，无法进行车加工，选数控机床加工，用压板装夹，耳板厚度20加C12加刀具圆角。曲面耳板加工关键尺寸精度及位置精度要求难以保证，如：球面轮廓度0.1mm，在装夹产品前，要考虑到后续加工的可行性及高效加工的便捷，加工时分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段，其中在加工时耗时最长最制约加工效率的是粗加工。由于加工量大，不能一次到位，需多次进刀加工，故采用75度偏刀再编制宏程序进行加工，这样就规避了其走刀路径上的时间浪费，实现高度自动化加工，极大提高加工效率。加工出来的产品三座标检测各尺寸均能达到图纸要求见（图5所示）。

6  成品组装

组装工艺流程如下：

螺纹孔保护→上线抛丸→油漆→清理线下→根据总装图纸进行组装→注意不锈钢镜面的保护→喷涂标识→打包发货见。

7  结论

通过制作检具，自主设计制作焊接工装、镜面不锈钢外径加工工装及不断完善优化加工工艺与操作细节等，制作的工装通过简单的调整就可以适应不同产品的加工需要，可满足不同型号产品的重复使用。通过加工工装的辅助作用及工艺优化大大保证了产品质量和加工效率。

参考文献：

[1]徐咏.机械设计手册[M].北京;机械工业出版社，2005，3.

[2]张策.机械原理与机械设计[M].北京;机械工业出版社，2010，5.

[3]杨有君.数控技术[M].北京：机械工业出版社，2005：52-60.

[4]周济，周艳红.数控加工技术[M].国防工业出版社，2003：33-37.

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