舵機左右殼體加工工藝討論

摘要：舵機左、右殼體結構復雜，加工裝夾困難，壁薄筋弱，易變形。特別是電機安裝面對基準外圓軸線的垂直度、四個舵軸孔之間的位置要求以及它們與齒輪孔系之間的尺寸關系難以保證。本文通過對舵機左、右殼體的結構進行深入研究，探索試驗新的裝夾方法和加工思路，通過設計工裝，在切開之后重新組合精加工的工藝方案，滿足了重要特性的設計及裝配要求，并通過裝配調試得到了效果驗證。為我公司類似零件加工提供了值得借鑒的經驗。

關鍵詞：左右殼體 ?重要特性 ?裝夾定位 ?工藝方案

1引言

電動舵機具有結構小巧、運行可靠、維護方便、易于控制等優(yōu)勢，但其研制和運用受到電機功率和控制技術瓶頸的制約。近年來，隨著電動機技術的發(fā)展和更新，電動舵機的作用與優(yōu)勢越來越凸顯。

某型電動舵機作為2017年公司重點研制型號，生產周期短促，加工過程復雜。舵機左、右殼體是電動舵機產品的關重件，包含著舵機產品絕大部分裝配關系，所有零部件通過與殼體的連接構成一個有機整體，從而擁有設計所需的性能。左、右殼體作為舵機產品的核心，其結構復雜，裝夾困難，薄筋弱易，是整個產品體系中工序最長最復雜的零件，對生產加工帶來很大困擾，嚴重制約產品的生產進度。為了保證產品的順利產出，研究和探索出一個質量效率兼顧的加工方案成為一項重要而迫切的任務。

2零件重要特性及裝配作用研究

2.1零件結構特征

舵機左、右殼體的三維模型如圖去1所示，該零件的材料為鋁合金2A12-T4，具有重量輕、強度高、易于切削的優(yōu)勢，但同時容易因加工而產生變形。從圖中可看出，該零件的結構壁薄筋弱，加工裝夾困難。特別是兩個插座安裝爪以及電機安裝孔屬于最薄弱位置。舵軸孔之間的位置關系以及殼體小端面與外圓基準的位置關系在將材料實體挖空后難以保證。因此在確定工藝路線時要考慮零件加工的先后順序，裝夾基準的穩(wěn)定性、可靠性，以及基準面間垂直度要求，同時避免零件的變形問題。

2.2 重點設計要求及其裝配作用

作為舵機產品的核心關重件，舵機左、右殼體的重點結構設計圖如圖2，其重點設計要求及裝配作用如表1。

3工藝方案的確定及工藝流程的安排

3.1加工方案分析

從零件結構及設計要求來看，零件整體成陀螺型，材料實體挖空后難以裝夾找正，考慮在殼體小端面方向留工藝柄。外圓基準公差要求為H6級，采用車加工保證。圓柱內部安裝電機，需采用銑工從殼體大端面方向下刀加工相關特征。舵軸孔系圓錐內部安裝齒輪相關零部件，從大小兩個端面方向皆無空間下刀，采用線切割切開后再加工相關特征要求。中間需安排相應的鉗工工序去除銑后及線切割毛刺浮灰。由于材料和結構的影響易產生加工變形，需根據相關特征的公差要求合理分配分粗精加工。

3.2加工難點及解決方案

3.2.1兩插座安裝爪

（1）難點：從三維模型中可以看出，兩個安裝插座的小爪從殼體上懸伸出來，形狀單薄，最薄弱處厚度僅有2.2 mm。銑加工過程中容易因切削力而直接導致該位置處發(fā)生變形甚至直接將材料拉彎崩潰。

（2）解決方案：設計制作剛度板工裝，利用殼體大端面上的6個小螺紋，將兩爪與殼體固定（如圖3）。用五軸機床，先從大端面方向加工電機安裝孔并將6個小螺紋加工出來，程序中加一個暫停，然后將剛度板以螺釘固定在殼體端面，再從側面下刀加工兩個安裝電路板的槽（如圖4）。以剛度板固定的方式間接增加薄弱處的強度，避免了兩爪的變形。

3.2.2 線切割裝夾找正

（1）難點：在將殼體圓柱部分安裝電機及電路板的相關特征要求加工完后，零件具有了方向性。線切割需要按已形成的方向將殼體一分為二（如圖5），而工藝柄對線切割的裝夾找正無意義。線切割無法直接裝夾找正。

（2）解決方案：要使線切割方便找正零件方向，需要兩個條件，第一需要直面，第二是零件每一次裝夾都能夠正在同一個狀態(tài)。深入研究分析殼體的結構特征，殼體兩個過電機軸的孔與殼體之間位置關系已經確定，可用來固定殼體的方向。設計制作線切割工裝（如圖6），由一個定位塊及兩根定位桿通過孔配合組成。兩孔位置與殼體上過電機軸的孔位置相同，只需找好定位塊的方向，將殼體倒扣在定位桿上。殼體的方向和位置即可確定（如圖7）

3.2 工藝流程的安排

根據材料和零件結構的在加工中產生變形對后續(xù)的影響，以及相關特征的公差要求，整體先加工殼體圓柱部分的內容，剖7開后再加工圓錐部分的內容。首先粗車外圓及工藝柄，裝夾工藝柄粗銑、半精銑圓柱內腔以及側面槽，粗鉆舵軸孔，再精車外圓基準面;其次線切割將殼體一剖為二;繼續(xù)裝夾工藝柄粗銑錐面內部齒輪孔系和精銑電機定位面及孔;然后圓筒工裝裝夾精加工舵軸孔及殼體小端面內容。最后平口鉗對夾精銑齒輪孔系。具體工藝路線如表2：

4結論

舵機左、右殼體作為電動舵機產品的核心關重件，零件結構小巧，結構復雜。在摸索殼體加工方法過程中，本文從零件結構特點和重要特征出發(fā)，深入研究設計及裝配關系，分析加工難點，尋求解決方案，制定工藝流程，通過預留工藝柄并設計制作大量工裝夾具，保證零件設計要求，提升零件的加工質量和加工效率，解決了生產過程中急需解決的問題，滿足了生產需要，順利的完成了研發(fā)配套工作。在此過程中，我們得到了很多新的領悟，對復雜異形零件的加工裝夾和長工序零件重要特征加工保證的先后順序以及熱處理的安排有了更深的了解。

隨著電機技術的發(fā)展，電動舵機的優(yōu)勢愈發(fā)凸顯，逐漸成為彈上伺服機構的重要研究和發(fā)展方向。公司在電動舵機領域的研發(fā)和嘗試的力度也逐步加大加深。在不久在將來，隨著戰(zhàn)爭形態(tài)的演變，對導彈的技術和性能會提出越來越高的要求。而在導彈技術性能的驅動下，彈上伺服系統(tǒng)——電動舵機的體積、結構也會演化出五花八門的形式，總體向著小體積、大功率的方向發(fā)展。相信后續(xù)的工作中，隨著研究的深入，設計給出的舵機結構會越來復雜，加工難度越來越高。這便對工藝人員也提出了更高的要求。對于復雜零件的加工，需要我們充分理解設計思路，探索新的工藝方法和學習運用新設備、新技術。保證設計給出的圖紙，無論多復雜，多困難，都能按質按時加工出來。確保公司在電動舵機的研發(fā)之路上走順、走遠。

5 參考文獻

[1]孟少農 機械加工工藝手冊1991年9月 機械工業(yè)出版社

作者簡介：姓名：熊濤，出生年月：1993.10，民族：漢，籍貫：貴州普定，學歷：大學本科，參加工作時間：2014.07，現(xiàn)職稱：助理工程師。