半剛性電纜校直方法的改進(jìn)

■北京遙測技術(shù)研究所 （100076） 王玉海

半剛性電纜校直方法的改進(jìn)

■北京遙測技術(shù)研究所 （100076） 王玉海

本文設(shè)計(jì)了一種校直夾具，在車床上拉伸校直半剛性電纜，成倍地提高了零件的幾何形狀精度和合格率，有效降低了工人勞動強(qiáng)度，取得了良好的裝配效果。

半剛性電纜SFT50-2-1具有屏蔽性好、駐波比小及損耗低等優(yōu)點(diǎn)，作為某型號旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)產(chǎn)品中關(guān)鍵件“中心導(dǎo)體”的原材料，廣泛應(yīng)用于航天產(chǎn)品微波通信電路中，但是它的機(jī)械加工性能較差，尤其是在細(xì)長軸校直、小角度彎曲成形方面存在較大的困難，造成零件“中心導(dǎo)體”報(bào)廢率較高，返修率居高不下。

1. 零件材料概述

加工中心導(dǎo)體的原材料半剛性電纜SFT50-2-1由外導(dǎo)體、中間絕緣層、內(nèi)導(dǎo)體3部分組成，外導(dǎo)體直徑f2.18mm、壁厚0.3mm，材料為紫銅管TU2；中間絕緣層直徑f1.58mm；材料為PTFE聚四氟乙烯；內(nèi)導(dǎo)體直徑f0.5mm；材料為鍍銀銅芯線。電纜剝線尺寸如圖1所示。由于原材料直徑較小，硬度又低，稍加外力材料就會產(chǎn)生塑性變形。

2. 零件形狀要求

中心導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中與轉(zhuǎn)子盒和定子盒的各路印制板連接，負(fù)責(zé)多通道電信號的測試與傳輸，故對零件的直線度、圓度、圓柱度等幾何形狀精度要求極高。

（1）中心導(dǎo)體在與導(dǎo)套工作時(shí)的配合精度間隙為0.010～0.015mm，導(dǎo)套材料為黃銅H62，其內(nèi)孔由車、鉸加工成形，圓度、圓柱度、直線度都在0.01mm以內(nèi)，比中心導(dǎo)體的幾何形狀精度高，所以兩者相配，中心導(dǎo)體成形后的幾何形狀缺陷就突顯出來。

（2）因受中心導(dǎo)體的幾何形狀制約，在與導(dǎo)套的配合旋轉(zhuǎn)工作時(shí)，嚴(yán)重影響微波信號傳輸，有時(shí)還會出現(xiàn)中心導(dǎo)體與導(dǎo)套研磨“抱死”現(xiàn)象，造成產(chǎn)品的返修。

（3）在裝配中，若將中心導(dǎo)體外徑修磨過多，將導(dǎo)致中心導(dǎo)體與導(dǎo)套配合間隙過大，部分象限路間隔離度45dB，小于設(shè)計(jì)要求的60dB，導(dǎo)致電信號隔離度無法滿足設(shè)計(jì)要求。

3. 傳統(tǒng)校直方法

對于半剛性電纜，傳統(tǒng)的校直工藝方法是先用手工把盤狀的原材料按工藝下料截?cái)酁?90mm（見圖2）進(jìn)行粗校直；精校直時(shí)，是將中心導(dǎo)體放置在平板之上，用墊鐵和方箱在其上方來回滾動（見圖3），或用木榔頭反復(fù)敲擊（見圖4），使其達(dá)到校直的目的。上述校直方法屬于純手工操作，對于操作工人的技藝要求較高，所校直的中心導(dǎo)體幾何精度常常不能完全滿足圖樣設(shè)計(jì)要求，廢品率較高。

圖 1

圖 2

圖 3

圖 4

4. 改進(jìn)校直方法

（1）校直夾具組成。針對半剛性電纜的結(jié)構(gòu)特性，經(jīng)過多次試驗(yàn)，我們設(shè)計(jì)了一套校直工裝夾具，由旋轉(zhuǎn)夾頭和開口胎兩部分組成。如圖5所示。

（2）夾具校直方法。將開口胎裝夾在車床的自定心卡盤上，旋轉(zhuǎn)夾頭安裝在車床尾座的鉆夾頭上，將中心導(dǎo)體從開口胎中穿入，外端頭用旋轉(zhuǎn)夾頭夾緊后，再將開口胎鎖緊，起動車床，車床主軸轉(zhuǎn)速350～400r/min，搖動手輪帶動拖板和尾座向后移動，中心導(dǎo)體在車床尾座的拉伸和開口胎的擠壓作用下產(chǎn)生變形被校直，如圖6所示。

（3）校直原理分析。因中心導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，截?cái)嗪蟮墓に嚸铣叽玳L度為190mm左右，直徑2.18mm，長徑比差值大于87∶1，因?yàn)樵牧霞?xì)長，所以其承受軸向拉力的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于徑向的受力能力，所以拉伸校直應(yīng)為首選。校直時(shí)，利用機(jī)床尾座的牽拉力，中心導(dǎo)體在被軸向力拉伸的同時(shí)，還受到開口胎f2.18mm心孔對其的擠壓力，在二力的綜合作用下，中心導(dǎo)體產(chǎn)生快速變形，再通過機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的交變載荷，使中心導(dǎo)體變形時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力得以迅速而均勻的釋放，又因?yàn)樾D(zhuǎn)夾頭與機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)在同一軸心，所以中心導(dǎo)體受到的拉伸力大小相等，方向相反，且作用于同一條中心線上，因而是中心導(dǎo)體被快速校直。為了避免因車床起動、停車給中心導(dǎo)體造成的撓性變形，特別在旋轉(zhuǎn)夾頭里設(shè)計(jì)安裝了滾動軸承使夾頭與機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)同步（旋轉(zhuǎn)夾頭拆解圖見圖7），從而消除了中心導(dǎo)體校直后產(chǎn)生的二次變形問題。

（4）改進(jìn)后效益分析。經(jīng)改進(jìn)校直工藝方法后的中心導(dǎo)體其直線度、圓度、圓柱度均比傳統(tǒng)校直方法的各項(xiàng)形狀公差值有明顯的減小，如附表所示。

工作效率大幅提高，時(shí)間由傳統(tǒng)校直方法30min/件到改進(jìn)方法后的5min/件，校直方法也由純手工操作改為現(xiàn)代的半機(jī)械操作，操作工人勞動強(qiáng)度顯著降低，為該產(chǎn)品的批量生產(chǎn)起到了工藝保障作用。

5. 結(jié)語

經(jīng)實(shí)踐證明：與傳統(tǒng)校直方法相比，校直夾具的使用極大地提高了中心導(dǎo)體的直線度、圓度、圓柱度等幾何形狀精度，減少了傳統(tǒng)方法對零件產(chǎn)生的硬性傷害，杜絕了零件與配合導(dǎo)套的“抱死”現(xiàn)象，提高了零件的電信號性能，合格率由原來的45%提高到100%，加工效率提高了6倍。目前，該校直方法已被納入工藝文件當(dāng)中，經(jīng)裝配調(diào)試的各路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)產(chǎn)品使用驗(yàn)證完全滿足了設(shè)計(jì)要求，電信號的隔離度性能指標(biāo)更加穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高，已轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。該方法能廣泛應(yīng)用于其他同類細(xì)長電纜類零件的校直，具有一定的推廣交流價(jià)值。

中心導(dǎo)體參數(shù)表

20141112）