打結(jié)器支架精鑄毛坯誤差分析與五軸數(shù)控加工方法

周脈樂(lè) 尹建軍 朱 浩 張建明

(1.江蘇大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院， 鎮(zhèn)江 212013； 2.江蘇省泰州技師學(xué)院機(jī)械工程系， 泰州 225300)

0 引言

打結(jié)器是方草捆打捆機(jī)的核心工作部件，支架是其關(guān)鍵零件之一[1-2]。支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用于支撐打結(jié)器的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要包括5個(gè)空間交錯(cuò)的軸孔和1個(gè)凸輪曲面。各空間交錯(cuò)的軸孔之間具有嚴(yán)格的空間位置關(guān)系，軸孔的加工精度(形位公差、尺寸公差與粗糙度)決定了打結(jié)器各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的零件能否準(zhǔn)確裝配、各執(zhí)行機(jī)構(gòu)能否按預(yù)定時(shí)序準(zhǔn)確地完成耦合的打結(jié)動(dòng)作。國(guó)內(nèi)外研究以打結(jié)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為主，主要集中在打結(jié)器的動(dòng)作原理、結(jié)構(gòu)重建、尺度優(yōu)化和打捆密度等方面[3-10]。KLAUS等[11]發(fā)明了一種同時(shí)打兩個(gè)結(jié)的打結(jié)器。MARC等[12]針對(duì)打結(jié)器產(chǎn)生不規(guī)則繩端的問(wèn)題，對(duì)夾繩器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。萬(wàn)其號(hào)等[13-14]闡述了D型打結(jié)器的主要零件及結(jié)構(gòu)，并分析了打結(jié)器自動(dòng)打結(jié)的動(dòng)作過(guò)程。尹建軍等[15-17]分析了打結(jié)器夾繩-繞扣-鉗咬等動(dòng)作參數(shù)，揭示了雙齒盤(pán)打結(jié)器的成結(jié)原理，并完成了各構(gòu)件耦合運(yùn)動(dòng)仿真與時(shí)序分析。李慧等[18]建立了打結(jié)器的參數(shù)化模型。張安琪等[19]分析了D型打結(jié)器夾繩盤(pán)-打結(jié)嘴的空間角度參數(shù)。陳龍健等[20-21]基于逆向工程技術(shù)完成了D型打結(jié)器的重構(gòu)與運(yùn)動(dòng)仿真。馬賽等[22]基于TRIZ理論設(shè)計(jì)了一種D型打結(jié)器。熊亞等[23]分析了打結(jié)器割繩脫扣機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，給出了凸輪的設(shè)計(jì)依據(jù)。李海濤等[24]對(duì)打結(jié)器割繩脫扣機(jī)構(gòu)進(jìn)行磨損分析，并完成了改進(jìn)設(shè)計(jì)。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于打結(jié)器零部件加工制造方法的相關(guān)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

本文對(duì)打結(jié)器支架的鑄件加工問(wèn)題進(jìn)行研究，基于支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析打結(jié)器支架鑄造毛坯的誤差，提出一種支架的五軸數(shù)控加工方法，并設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具，給出不同空間坐標(biāo)系下的軸孔中心坐標(biāo)變化規(guī)律，提出補(bǔ)償鑄造誤差的支架加工方法。

1 支架鑄造誤差分析

打結(jié)器支架結(jié)構(gòu)如圖1所示，蝸桿軸孔、夾繩盤(pán)軸孔、打結(jié)嘴軸孔、刀臂軸孔和主軸軸孔空間交錯(cuò)，凸輪曲面在打結(jié)嘴軸孔外側(cè)?？紤]加工制造的經(jīng)濟(jì)性，采用熔模鑄造方式獲得打結(jié)器支架的毛坯。由于打結(jié)器支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，將注蠟?zāi)＞叻珠_(kāi)設(shè)計(jì)，合并后形成完整的打結(jié)器支架蠟?zāi)?，模具如圖2所示。

圖1 打結(jié)器支架結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of knotter bracket1.主軸軸孔 2.打結(jié)嘴軸孔 3.夾繩盤(pán)軸孔 4.蝸桿軸孔 5.凸輪曲面 6.刀臂軸孔

圖2 打結(jié)器支架的模具Fig.2 Mold for knotter bracket

圖3 打結(jié)器支架誤差分析圖Fig.3 Knotter bracket error analysis charts

熔模鑄造雖精度較高，但鑄造誤差始終存在，且影響后期加工。本文隨機(jī)對(duì)同一批次鑄造的20個(gè)打結(jié)器支架精鑄毛坯進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：同一模具、同一批次鑄造的支架毛坯，鑄造誤差的分布位置和大小具有較高的一致性(表1)，可通過(guò)對(duì)鑄造誤差分析和改進(jìn)加工方法補(bǔ)償鑄造誤差?；谌S掃描與分析技術(shù)，將掃描得到的支架點(diǎn)云圖以最佳擬合對(duì)齊方式與設(shè)計(jì)的數(shù)字模型對(duì)齊，分析支架鑄件的鑄造誤差。分析結(jié)果表明，支架毛坯的各個(gè)軸孔位置和凸輪輪廓均存在鑄造誤差，最大誤差主要位于打結(jié)嘴外輪廓處及主軸孔外輪廓處，最大誤差小于1 mm，誤差分析如圖3所示。針對(duì)打結(jié)器支架的各個(gè)軸孔創(chuàng)建與加工坐標(biāo)一致的軸孔特征進(jìn)行比較分析，同一批次支架鑄件軸孔位置平均誤差如表2所示。

表1 打結(jié)器支架精鑄毛坯檢測(cè)結(jié)果Tab.1 Inspection results of knotter bracket precision casting blank

表2 軸孔位置平均誤差Tab.2 Average deviation of shaft hole position

2 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)與加工工序制定

2.1 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)

根據(jù)支架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工要求設(shè)計(jì)了可拆卸的專(zhuān)用夾具，主要包括夾具體、定位裝置和夾緊裝置，如圖4所示。

圖4 專(zhuān)用夾具Fig.4 Special fixture for bracket1.底面定位塊 2.蝸桿軸槽口壓板 3.調(diào)節(jié)螺栓 4.橫梁壓桿 5.主軸孔輔助定位塊 6.心軸 7.夾具底板 8.基準(zhǔn)軸

設(shè)計(jì)定位裝置時(shí)，選擇支架的主軸孔和支架底面為定位基準(zhǔn)。根據(jù)主軸孔的結(jié)構(gòu)特征，選擇心軸作為定位元件，心軸設(shè)計(jì)成凸臺(tái)式，支架下端面置于心軸臺(tái)階上，凸臺(tái)上半部分與支架鑄件預(yù)制孔內(nèi)壁緊貼，限定了支架4個(gè)自由度。主軸孔輔助定位壓塊圓柱面從支架主軸孔上端面嵌入，用螺栓將主軸孔輔助定位壓塊壓緊，約束了打結(jié)器支架在主軸軸線(xiàn)方向的移動(dòng)。打結(jié)器支架的底面貼合在底面定位塊上，底面定位塊的其余兩面用螺栓固定支架的兩側(cè)，約束打結(jié)器支架的水平偏轉(zhuǎn)。支架的6個(gè)自由度均被約束，實(shí)現(xiàn)了完全定位。

夾緊裝置設(shè)計(jì)主要考慮夾緊作用點(diǎn)、夾緊方向和夾緊力。由于支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾緊裝置不能影響各個(gè)軸孔的加工，同時(shí)避免刀具移動(dòng)時(shí)發(fā)生干涉，用蝸桿軸槽口壓板壓緊蝸桿軸孔的空缺處。將橫梁壓桿橫置于主軸孔與刀臂軸孔之間的凹面處，橫梁壓桿通過(guò)雙頭螺柱與底板連接。

定位裝置和夾緊裝置都置于夾具底板上，夾具底板通過(guò)4個(gè)圓形立柱與機(jī)床工作臺(tái)固定。

2.2 機(jī)床選擇與工序制定

打結(jié)器支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，5個(gè)軸孔具有嚴(yán)格的空間位置和角度關(guān)系，加工精度要求高。若采用三軸機(jī)床加工打結(jié)器支架，需要裝夾5次才能實(shí)現(xiàn)5個(gè)軸孔和1個(gè)凸輪曲面的加工。若采用四軸機(jī)床加工至少需要裝夾3次(第1次裝夾加工主軸孔；第2次裝夾加工打結(jié)嘴軸孔、夾繩盤(pán)軸孔和凸輪曲面；第3次裝夾加工夾繩盤(pán)軸孔和刀臂軸孔)，如圖5所示。多次裝夾不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且不同裝夾位置使得加工基準(zhǔn)改變，造成加工質(zhì)量差，甚至導(dǎo)致軸孔破邊等問(wèn)題，廢品率高。選用哈斯UMC-750型五軸數(shù)控機(jī)床加工打結(jié)器支架，機(jī)床配置可實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)的雙軸有耳轉(zhuǎn)臺(tái)，刀具可實(shí)現(xiàn)X、Y、Z軸3個(gè)方向的移動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)B、C軸2個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。哈斯UMC-750型五軸數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)尺寸為630 mm×500 mm，主軸最大扭矩為122 N·m，最大功率為22.4 kW。采用哈斯UMC-750型五軸數(shù)控機(jī)床，同時(shí)配合設(shè)計(jì)的支架專(zhuān)用夾具，一次裝夾就可以完成5個(gè)空間交錯(cuò)軸孔及凸輪曲面的加工，減少基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，提高加工精度和效率。

圖5 四軸機(jī)床加工工序Fig.5 Four axis machine processing procedure

五軸數(shù)控機(jī)床加工支架時(shí)，依次加工蝸桿軸孔、夾繩盤(pán)軸孔、打結(jié)嘴軸孔、凸輪曲面、刀臂軸孔和主軸軸孔。蝸桿軸孔、夾繩盤(pán)軸孔、打結(jié)嘴軸孔直徑均為15 mm，加工精度均為IT7級(jí)。為了保證加工精度，采取先鉆孔后擴(kuò)孔再鉸孔的工序。加工完支架打結(jié)嘴軸孔后銑制凸輪曲面，以保證凸輪中心與打結(jié)嘴軸孔的同軸度。刀臂軸孔為臺(tái)階孔，先對(duì)內(nèi)孔加工，采用先鉆孔后擴(kuò)孔再鉸孔的工序，然后采用先銑孔后鏜孔的工序加工外孔。最后，采用先銑孔后鏜孔的工序加工主軸孔。打結(jié)器支架加工工序如圖6所示。

圖6 打結(jié)器支架的加工工序Fig.6 Processing procedure of knotter bracket

3 坐標(biāo)變換與補(bǔ)償鑄造誤差加工方法

3.1 基準(zhǔn)設(shè)定及坐標(biāo)變換

以打結(jié)器支架底面為基準(zhǔn)平面，以主軸孔的軸線(xiàn)為基準(zhǔn)軸。將基準(zhǔn)平面向上平移一定距離(107.5 mm)作為工件坐標(biāo)系的水平面，與基準(zhǔn)軸的交點(diǎn)設(shè)定為支架的坐標(biāo)系原點(diǎn)。取主軸孔加工中心坐標(biāo)為(0, 0, 0)，由打結(jié)器支架的結(jié)構(gòu)尺寸知：刀臂軸孔的加工中心坐標(biāo)為(-58,-19,-30)mm，打結(jié)嘴軸孔加工中心坐標(biāo)為(-137.45,0,-14.82)mm，夾繩盤(pán)軸孔加工中心坐標(biāo)為(-153.4,79.13,-51)mm，蝸桿軸孔加工中心坐標(biāo)為(-135.1,-78,-81)mm。工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向一致。支架除主軸孔外的其余4個(gè)軸孔分布在空間異面上，需要將支架隨轉(zhuǎn)臺(tái)分別繞C軸和B軸旋轉(zhuǎn)一定角度后，將待加工軸孔端面與刀具軸(Z軸)保持垂直，刀具沿著Z軸上下進(jìn)給完成對(duì)各個(gè)軸孔的加工。

加工刀臂軸孔時(shí)，將工件坐標(biāo)系通過(guò)旋轉(zhuǎn)和平移變換與刀臂軸孔重合，工件坐標(biāo)系與刀臂軸孔的加工坐標(biāo)系間的位置關(guān)系如圖7所示。

圖7 工件坐標(biāo)系與刀臂軸孔的加工坐標(biāo)系Fig.7 Workpiece coordinate system and machining coordinate system of tool arm shaft hole

從工件坐標(biāo)系到刀臂軸孔加工坐標(biāo)系需通過(guò)分別繞C軸和B軸旋轉(zhuǎn)及沿X、Y、Z軸平移的變換，變換矩陣為[25]

Te=T1T2T3

(1)

式中T1——繞C軸旋轉(zhuǎn)的變換矩陣

T2——繞B軸旋轉(zhuǎn)的變換矩陣

T3——平移變換矩陣

由刀臂軸孔與主軸孔的空間角度位置關(guān)系可知，工件坐標(biāo)系到刀臂軸孔加工坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換需繞C軸轉(zhuǎn)動(dòng)0°，繞B軸轉(zhuǎn)動(dòng)90°，再結(jié)合支架的結(jié)構(gòu)尺寸求得變換矩陣為

(2)

加工打結(jié)嘴軸孔時(shí)，工件坐標(biāo)系到打結(jié)嘴軸孔加工坐標(biāo)系的變換需繞C軸轉(zhuǎn)動(dòng)90°，再繞B軸轉(zhuǎn)動(dòng)98°，如圖7所示。結(jié)合支架的結(jié)構(gòu)尺寸求得變換矩陣為

(3)

加工夾繩盤(pán)軸孔時(shí)，工件坐標(biāo)系到夾繩盤(pán)軸孔加工坐標(biāo)系的變換需繞C軸轉(zhuǎn)動(dòng)-18°，再繞B軸轉(zhuǎn)動(dòng)-90°，如圖8所示。結(jié)合支架的結(jié)構(gòu)尺寸求得變換矩陣為

(4)

圖8 工件坐標(biāo)系與夾繩盤(pán)軸孔的加工坐標(biāo)系Fig.8 Workpiece coordinate system and machining coordinate system of twine disc shaft hole

加工蝸桿軸孔時(shí)，工件坐標(biāo)系到蝸桿軸孔加工坐標(biāo)系的變換需繞C軸轉(zhuǎn)動(dòng)60°，再繞B軸轉(zhuǎn)動(dòng)-90°，如圖8所示。結(jié)合支架結(jié)構(gòu)尺寸求得變換矩陣為

(5)

3.2 補(bǔ)償鑄件誤差的加工方法

支架加工時(shí)，首先銑制支架底平面，形成裝夾和加工基準(zhǔn)面，經(jīng)所設(shè)計(jì)的專(zhuān)用夾具裝夾后，將專(zhuān)用夾具連同支架鑄件一起置于哈斯UMC-750型五軸數(shù)控機(jī)床的雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)上。通過(guò)專(zhuān)用夾具底部的調(diào)整螺栓將主軸孔輔助定位塊的上端面調(diào)整至與刀具主軸垂直，利用尋邊器基于主軸孔外輪廓測(cè)定加工基準(zhǔn)點(diǎn)，如圖9所示。由于打結(jié)器支架鑄件存在鑄造誤差，主軸孔外輪廓并不是理想的圓形，通過(guò)尋邊器測(cè)得的基準(zhǔn)點(diǎn)位置與理想基準(zhǔn)點(diǎn)位置也發(fā)生了偏差，導(dǎo)致工件坐標(biāo)系設(shè)置錯(cuò)誤從而造成其余軸孔中心位置與理想位置發(fā)生偏差。通過(guò)調(diào)節(jié)支架各個(gè)軸孔的加工坐標(biāo)，補(bǔ)償打結(jié)器支架鑄造誤差，使實(shí)際加工中心位置盡可能地靠近理想位置，保證打結(jié)器支架5個(gè)軸孔和凸輪曲面的空間位置關(guān)系和精準(zhǔn)度。在同一批次鑄造的支架毛坯中隨機(jī)選A1、A2、A3和A4 4件支架鑄件，尋邊器測(cè)得支架毛坯基準(zhǔn)點(diǎn)與理論基準(zhǔn)點(diǎn)誤差為(Δx，Δy，Δz)，測(cè)得4組樣本A1、A2、A3、A4的誤差分別為(0.1, 0.12, 0.08)mm、(0.07, 0.09, 0.10)mm、(0.08, 0.11, 0.07)mm、(0.11, 0.10, 0.09)mm。

圖9 基于尋邊器對(duì)加工基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)定Fig.9 Determination of machining reference point based on edge finder

對(duì)于刀臂軸孔的加工，可以根據(jù)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)誤差計(jì)算出刀臂軸孔加工中心坐標(biāo)為

(6)

將4組樣本數(shù)據(jù)分別代入式(6)得到刀臂軸孔加工中心變化后坐標(biāo)如表3所示。

表3 刀臂軸孔加工中心變化后坐標(biāo)Tab.3 Coordinate change of machining center of cutter arm shaft hole mm

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，對(duì)樣本A1刀臂軸孔進(jìn)行加工時(shí)，刀臂軸孔的加工點(diǎn)位置坐標(biāo)指令可由e(-58, -19, -30)mm調(diào)整為e′1(-57.90, -18.80, -30.12)mm，依此類(lèi)推，樣本A2、A3、A4對(duì)應(yīng)刀臂軸孔加工點(diǎn)位置坐標(biāo)指令為e′2(-57.93,-18.81, -30.09)mm，e′3(-57.92, -18.82, -30.11)mm，e′4(-57.89, -18.83, -30.10)mm。

打結(jié)嘴軸孔加工中心變化后坐標(biāo)如表4所示。

表4 打結(jié)嘴軸孔加工中心變化后坐標(biāo)Tab.4 Coordinate change of machining center of knotting nozzle shaft hole mm

夾繩盤(pán)軸孔加工中心變化后坐標(biāo)如表5所示。

表5 夾繩盤(pán)軸孔加工中心變化后坐標(biāo)Tab.5 Coordinate change of machining center of twine disc shaft hole mm

蝸桿軸孔加工中心坐標(biāo)變化后如表6所示。

表6 蝸桿軸孔加工中心變化后坐標(biāo)Tab.6 Coordinate change of worm shaft hole machining center mm

為了提高支架加工的成品率和加工精度，在加工支架毛坯時(shí)，根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果在機(jī)床上調(diào)整刀具點(diǎn)位坐標(biāo)指令后，加工支架的各個(gè)空間交錯(cuò)軸孔和凸輪曲面。通過(guò)本文設(shè)計(jì)的專(zhuān)用夾具裝夾后，基于上述補(bǔ)償鑄造誤差的加工方法，在五軸機(jī)床上對(duì)打結(jié)器支架的5個(gè)軸孔和凸輪曲面進(jìn)行加工，共加工100個(gè)打結(jié)器支架，報(bào)廢支架1個(gè)，支架加工成品率為99%。報(bào)廢支架的原因?yàn)椋褐鬏S孔實(shí)際中心偏離理想中心過(guò)大，導(dǎo)致其余軸孔偏離理想中心過(guò)大，出現(xiàn)軸孔破壁等問(wèn)題。加工成型后的各個(gè)軸孔和凸輪曲面如圖10所示。打結(jié)器支架成品和裝配完成的打結(jié)器如圖11所示。

圖10 加工成型后的軸孔和凸輪曲面Fig.10 Processed shaft hole and cam surface

圖11 支架成品及打結(jié)器總成Fig.11 Bracket products and knotters

4 打捆成結(jié)試驗(yàn)

為了驗(yàn)證打結(jié)器支架數(shù)控加工工藝以及補(bǔ)償鑄造誤差加工方法的正確性，將加工成型的支架及其他零部件組裝成打結(jié)器進(jìn)行田間打捆試驗(yàn)，如圖12所示。試驗(yàn)用捆繩選用直徑為2.5 mm的聚丙烯繩，對(duì)收獲后的小麥秸稈進(jìn)行壓縮打捆試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，打結(jié)器驅(qū)動(dòng)齒盤(pán)的工作轉(zhuǎn)速為80 r/min，方捆尺寸為320 mm×420 mm×500 mm，秸稈長(zhǎng)度為30～50 cm，含水率約為20%，成捆密度120～140 kg/m3，共捆草10 000捆，成結(jié)率為100%。打結(jié)器支架可滿(mǎn)足各個(gè)執(zhí)行部件的裝配精度，打結(jié)器成結(jié)精準(zhǔn)、可靠，支架加工質(zhì)量達(dá)到技術(shù)要求。

圖12 田間打捆試驗(yàn)Fig.12 Baling test in field

為進(jìn)一步驗(yàn)證打結(jié)器支架的加工質(zhì)量，將支架與其余零部件裝配在打結(jié)器疲勞試驗(yàn)臺(tái)上，進(jìn)行打結(jié)器疲勞試驗(yàn)，如圖13所示。

圖13 打結(jié)器疲勞試驗(yàn)Fig.13 Knotter fatigue test

打結(jié)器疲勞試驗(yàn)臺(tái)可循環(huán)實(shí)現(xiàn)拉繩、送繩和打結(jié)動(dòng)作，同時(shí)測(cè)試打結(jié)過(guò)程中的捆繩張力、主軸轉(zhuǎn)矩和主軸轉(zhuǎn)角[26]。通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)打結(jié)器疲勞試驗(yàn)臺(tái)主軸轉(zhuǎn)速，分別設(shè)置轉(zhuǎn)速為60、75、90 r/min，捆繩拉力設(shè)置為100～120 N和120～140 N，共完成6組試驗(yàn)。每組試驗(yàn)打結(jié)2 000次。試驗(yàn)表明：采用四軸加工中心3次裝夾的方法加工打結(jié)器支架，5個(gè)軸孔之間的空間角度誤差達(dá)±1°，軸孔中心位置偏離合適位置達(dá)到±1 mm左右，再?gòu)?fù)合錐齒輪等傳動(dòng)件的制造誤差，導(dǎo)致錐齒輪和蝸桿傳動(dòng)不暢，使打結(jié)嘴軸等傳動(dòng)軸彎曲或支架軸孔破裂，上述因素綜合導(dǎo)致支架成品率低，打結(jié)器工作壽命短；基于五軸數(shù)控加工方法和所設(shè)計(jì)的專(zhuān)用夾具，一次裝夾可實(shí)現(xiàn)打結(jié)器支架5個(gè)空間交錯(cuò)軸孔和1個(gè)凸輪曲面的加工，加工精度高，滿(mǎn)足打結(jié)器中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的裝配和工作要求。但打結(jié)器支架鑄造毛坯存在鑄造誤差，通過(guò)尋邊器測(cè)得的基準(zhǔn)點(diǎn)位置偏離理想基準(zhǔn)點(diǎn)位置，導(dǎo)致所加工打結(jié)器支架的軸孔壁太薄或破壁等問(wèn)題(圖14)，成品率僅為60%左右；采用五軸加工中心一次性裝夾，應(yīng)用本文的誤差補(bǔ)償方法，不僅打結(jié)器支架的軸孔加工精度高，而且成品率高達(dá)99%，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合準(zhǔn)確，在各組參數(shù)下均成結(jié)可靠，成結(jié)率為100%。

圖14 蝸桿軸孔Fig.14 Worm shaft hole

5 結(jié)論

(1)基于三維掃描技術(shù)對(duì)打結(jié)器支架熔模鑄件進(jìn)行逆向檢測(cè)與分析，支架毛坯在各軸孔位置和凸輪輪廓處存在鑄造誤差，最大誤差位于打結(jié)嘴外輪廓處及主軸孔外輪廓處，誤差在±1 mm范圍內(nèi)。

(2)推導(dǎo)出打結(jié)器工件坐標(biāo)系與各軸孔加工坐標(biāo)系的變換矩陣，提出通過(guò)調(diào)整工件加工坐標(biāo)對(duì)鑄造誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)奈遢S數(shù)控加工方法，設(shè)計(jì)了打結(jié)器支架的專(zhuān)用夾具，制定了五軸數(shù)控加工工序，一次裝夾可完成支架5個(gè)空間交錯(cuò)軸孔和1個(gè)凸輪曲面的加工，提高了支架加工成品率和質(zhì)量，適合批量生產(chǎn)，成品率達(dá)99%。

(3)進(jìn)行了打結(jié)器田間打捆試驗(yàn)和臺(tái)架疲勞試驗(yàn)，田間捆草10 000捆，試驗(yàn)臺(tái)打結(jié)12 000次，成結(jié)率為100%。