功分器組合法蘭推孔工裝設(shè)計

張 武 屈 博 王軻平 薛 玲 景素芳

(西安電子工程研究所西安 710100)

0 引言

功分器是波導(dǎo)裂縫陣列天線的關(guān)重件，由裂縫波導(dǎo)、耦合波導(dǎo)、組合法蘭盤、短路塊等組成，其中數(shù)個耦合波導(dǎo)與裂縫波導(dǎo)和組合法蘭盤聯(lián)接，采用粘結(jié)成型工藝。功分器組合法蘭是功分器耦合波導(dǎo)的定位件，精度要求高，與裂縫波導(dǎo)的槽距一致，矩形孔尺寸公差0.05，裂縫波導(dǎo)的槽距和組合法蘭的孔距P 尺寸公差均為±0.05mm，功分器組合法蘭的N個孔距積累誤差N ×P ±0.05 需控制在P∑±0.10～0.15mm 范圍，組合法蘭厚度≥11mm，長度＞1300mm，兩端面直線度≤0.5mm，N 個耦合波導(dǎo)配合的矩形孔受到標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)管尺寸限制，工藝內(nèi)圓角≤0.5mm。原采用數(shù)控加工組合法蘭矩形孔尺寸，內(nèi)孔圓角3mm，鉗工修挫孔四角的方法，需邊加工并隨時借助專用平板測量尺寸，加工效率低，尺寸保證難，定位配合不好，功分器粘結(jié)時膠粘劑易流失，成型后需返工補膠;用大行程的線切割機床進行多個方孔線切割加工是可行的工藝方案，但效率仍然很低。推刀作為高效加工刀具，具有加工效率高、加工精度高、操作簡單等優(yōu)勢，在汽車、航空等工業(yè)中得到了廣泛的運用［1-2］。為此開展了“數(shù)控加工+推孔”代替“數(shù)控加工+鉗工修挫矩形孔”的工藝研究，設(shè)計組合法蘭推孔夾具和推刀，實現(xiàn)了狹長法蘭的多孔推削工藝方法，滿足了功分器成型對組合法蘭的技術(shù)要求，提高功效10 倍以上。

1 功分器組合法蘭盤推孔尺寸的確定

2 功分器組合法蘭盤推孔工裝設(shè)計

為了實現(xiàn)狹長的功分器組合法蘭的多孔推削加工，選用Y41-25B2 型單柱校正壓裝液壓機作為為推孔設(shè)備，按照Y41-25B2 設(shè)備臺面尺寸設(shè)計推孔工夾具以及與夾具配套的推刀。

2．1 推孔夾具設(shè)計［4 ～5］

2.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)組合法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸、工序尺寸及推刀尺寸設(shè)計組合法蘭推孔夾具的總體尺寸，工裝外形尺寸長230mm ×寬120mm ×高315mm。功分器組合法蘭推孔夾具的三維模型如圖1所示。其中:1 為引導(dǎo)套，2 為上導(dǎo)板，3 為導(dǎo)柱，4 為下導(dǎo)板，5 為彈簧導(dǎo)桿，6 為復(fù)位彈簧，7 為支撐塊，8 為墊板，9 為等高墊塊，10 為功分器組合法蘭，11 為推刀，等高墊塊高度需大于推孔行程。

圖1 功分器組合法蘭推孔方案結(jié)構(gòu)圖

為了解決推孔的垂直度問題和推刀的上、下引導(dǎo)定位問題，采用類似沖壓模具的對角導(dǎo)柱導(dǎo)向結(jié)構(gòu)及彈簧復(fù)位結(jié)構(gòu)，不計墊板尺寸如圖1所示，圖1中件1 引導(dǎo)套上端面與件8 的底面平行度小于0.02mm，且件1 引導(dǎo)套上端面直徑為Ф80mm，減小壓力機壓頭端面幾何精度對工裝的影響。為了保證推孔工裝的尺寸穩(wěn)定性和工作可靠性，除標(biāo)準(zhǔn)件(含復(fù)位彈簧)外，材料均采用45#鋼，并調(diào)質(zhì)處理，硬度HRC28 ～32。

2.1.2 定位與導(dǎo)向裝置

推刀上引導(dǎo)與工裝上引導(dǎo)套定位，推刀下引導(dǎo)與組合法蘭預(yù)孔浮動定位，靠推孔工裝的雙導(dǎo)柱導(dǎo)向，工裝中導(dǎo)向裝置由圖1 中件1 引導(dǎo)套、件2 上導(dǎo)板、件3 導(dǎo)柱組成，導(dǎo)柱與上導(dǎo)板的配合尺寸為Ф20H7/r6，采用壓裝工藝，導(dǎo)柱與上導(dǎo)板的垂直度小于0.02mm，導(dǎo)柱與下導(dǎo)板導(dǎo)向孔的配合尺寸為Ф20H7/h6，上下導(dǎo)板導(dǎo)向孔均為Ф20H7，其上下面平行度小于0.01mm，導(dǎo)向孔的加工采用組合加工工藝，保證了導(dǎo)向孔位的一致性，裝配保證上導(dǎo)向裝置與下導(dǎo)板配合在全行程中無卡滯。

2.1.3 組合法蘭推孔工裝的導(dǎo)向與復(fù)位機構(gòu)

采用帶導(dǎo)向桿的彈簧復(fù)位機構(gòu)，推孔結(jié)束，推刀落下后，工裝在彈簧復(fù)位機構(gòu)的作用下保證上導(dǎo)向裝置回到初始位置，選用彈簧保證在工裝的最低行程位置彈簧彈力大于上裝置重量的2 倍。

表1 推刀齒升量表

2．2 推孔刀具設(shè)計［1、6］

2.2.1 推削方式選擇

2.1.2 刀具前后引導(dǎo)尺寸確定

2.1.3 推刀切削參數(shù)設(shè)計

按照功分器法蘭材料為時效狀態(tài)硬鋁2A12，硬度為HB105，刀具材料選用W18Cr4V，工作部分硬度HRC63 ～66，設(shè)計推刀切削參數(shù)，粗切齒前角15°，后角3°，刃帶寬度0.1mm;精切齒前角0°，后角3°，刃帶寬度0.1mm;校正齒前角0°，后角1.5°，刃帶寬度0.5mm。齒升量按常規(guī)推薦的鋁合金材料矩形孔推、拉刀粗切齒的齒升量設(shè)計，推刀齒升量如表1。

一般推刀最好有4 ～5 個齒同時工作，考慮工件厚度為11mm，同時工作齒數(shù)應(yīng)大于2，設(shè)計切削齒齒距為4mm。

容屑槽是形成刀齒的前刀面和容納切屑的，推削也屬于封閉屑形式，考慮功分器成型粘結(jié)表面的粗糙度為Ra6.3，四角容屑系數(shù)按設(shè)計參數(shù)計算值為1.9，受刀具結(jié)構(gòu)尺寸限制，低于標(biāo)準(zhǔn)推薦值3.5。

3 推孔操作過程

按照推孔方案，功分器組合法蘭推孔實施方式如下，推孔夾具置于壓力機臺面中部(如Y41-25B2型單柱校正壓裝液壓機)，由兩名操作者協(xié)作完成功分器組合法蘭的推孔工作，操作者一負(fù)責(zé)功分器法蘭(簡稱工件)的放置與移動，操作者二負(fù)責(zé)操作機床、推刀的放置與推孔后的推刀收集，并根據(jù)推孔行程調(diào)整機床下上下位止點，操作過程如圖2 ～6所示。

操作者一把工件放入工裝的下導(dǎo)板上，操作者二把推刀放入工裝導(dǎo)向套使推刀下引導(dǎo)進入工件矩形孔中，啟動壓力機壓頭與推刀接觸并逐步推入工件中，如圖3 ～4所示，同時推刀落下，操作者二收集推刀(見圖5 ～6))并操作機床壓頭上升，工裝上導(dǎo)向裝置在工裝復(fù)位裝置的作用下復(fù)位。操作者一移動工件依次進行下一個孔的推孔準(zhǔn)備。

圖2 推刀、工件放入夾具

圖3 推刀削齒進入工作

圖4 推刀校正齒脫離工作

4 問題討論

實施加工方案后，功放器組合法蘭矩形孔尺寸、粗糙度符合設(shè)計要求，但個別孔的某一個角在出口0.5mm 深度處有掉角現(xiàn)象，究其原因一是四角推削余量大，二是推孔夾具的導(dǎo)向有間隙存在，可能會引起夾具上引導(dǎo)部分的垂直度變化，導(dǎo)致個別角的齒升量加大及單位刀刃的切削力增大，在組合法蘭下面的某一角部出現(xiàn)麟刺—撕裂及啃傷現(xiàn)象。此缺陷對功分器來說不算問題，因為功分器粘結(jié)成型后端面仍有1mm 的加工余量，可彌補不足。

圖5 推刀上引導(dǎo)脫離工件

圖6 推刀取出夾具前狀態(tài)

5 結(jié)束語

功分器組合法蘭以“數(shù)控加工+推孔”工藝代替“數(shù)控加工+鉗工修挫矩形孔”工藝，利用功分器組合法蘭推孔夾具及專用推刀在Y41-25B2 型單柱校正壓裝液壓機上實現(xiàn)了組合法蘭的推孔加工，應(yīng)用某型炮位偵校雷達功分器多個批次生產(chǎn)，較修挫四角方孔效率提高10 倍以上，開創(chuàng)了利用推孔工裝在Y41-25B2 型單柱校正壓裝液壓機上實現(xiàn)多孔狹長法蘭推孔的先例。為了提高推孔夾具的導(dǎo)向精度，導(dǎo)向裝置可采用滾珠導(dǎo)向裝置。

［1］林祖強.推刀設(shè)計和應(yīng)用［J］.機電工程技術(shù).2013，11:78-80.

［2］張勝利，李云龍，方榮，洪軍.拉刀磨削關(guān)鍵技術(shù)研究與CAM 系統(tǒng)開發(fā)［J］.計算機集成制造系統(tǒng).2012(2):17-21.

［3］趙如福.金屬材料加工工藝人員手冊［M］(第三版).上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1990.

［4］陳向云.機床夾具設(shè)計［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2013.

［5］馮炳堯，韓泰榮等.模具設(shè)計與制造簡明手冊［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2008.

［6］四川省機械工業(yè)局編.復(fù)雜刀具設(shè)計手冊(上冊)［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1979.