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1、U形彎曲件制造技術(shù)研究
關(guān)鍵詞：下電機(jī)支座；U形支撐；壓制；機(jī)加工
下電機(jī)支座是核島主冷卻劑泵重要支撐部件，其中零件U形支撐結(jié)構(gòu)如圖1所示。其制造公差要求嚴(yán)格，坡口為空間曲面，且尺寸變化，需要編制數(shù)控程序完成復(fù)雜坡口加工。
1U形支撐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
U型支撐結(jié)構(gòu)如圖1所示，板厚δ50mm，間距要求9003mm，公差要求高，成形難度大。U形支撐坡口如圖2所示，內(nèi)側(cè)坡口為空間曲面，且坡口尺寸隨曲面變化，所以傳統(tǒng)加工設(shè)備無(wú)法加工，為保證零件質(zhì)量，分別對(duì)下料、壓制、防變形、機(jī)加工序加以控制。
2成形工藝
2.1下料
2、
為保證后續(xù)壓制尺寸準(zhǔn)確，下料采用數(shù)控下料，由于壓制時(shí)工件可能出現(xiàn)竄動(dòng)，在考慮必要的機(jī)加余量的基礎(chǔ)上，必須增加壓制偏差余量，即如圖3所示，一種為壓制線尺寸竄動(dòng)，一種為壓制線角度竄動(dòng)，這兩種情況都需要增加余量，考慮工件尺寸較大，余量定為單邊20mm。
2.2壓制
控制間距公差。壓制時(shí)，為提高找正精度，在壓制線兩側(cè)劃輔助線，使用直角尺，調(diào)整工件位置使輔助線與直角尺重合；一側(cè)壓制后從中心線測(cè)量，調(diào)整另一條壓制線位置，通過(guò)以上措施使壓制后工件間距滿足公差要求。消除接觸面劃傷。進(jìn)行U形支撐壓制試驗(yàn)時(shí)，由于工件表面存在銹蝕，且模具圓角較小，造成工件壓制成形后
3、在與下模接觸面處存在劃傷，詳見圖5。我們采用增大模具圓角，壓制前修磨掉工件、下模接觸處銹蝕、涂抹潤(rùn)滑油徹底解決了接觸面劃傷問(wèn)題。
2.3裝焊防變形支撐
U型支撐開口處于自由狀態(tài)，在機(jī)加時(shí)易發(fā)生較大震動(dòng)，導(dǎo)致坡口成型質(zhì)量差，采用在U型支撐內(nèi)裝焊槽鋼支撐，增加其剛性，支撐可以直接作為夾位使用，零件與部件裝配后去除。
3坡口數(shù)控加工
3.1設(shè)備型號(hào)
銑加工設(shè)備選用龍門式數(shù)控銑鏜床，配備西門子840D系統(tǒng)。作為重型通用金屬切削機(jī)床，其適用范圍大、功能廣泛，相對(duì)于重型臥式數(shù)控銑鏜床，龍門銑有主軸轉(zhuǎn)速高，工件便于裝卡的優(yōu)點(diǎn)。
4、
3.2數(shù)控銑加工流程
根據(jù)U型支撐尺寸結(jié)構(gòu)及現(xiàn)有加工設(shè)備，制定工藝流程如下：（1）銑加工縱縫坡口成型；（2）利用機(jī)床輔助劃找正線；（3）數(shù)控銑加工U型支撐與半圓筒相焊?jìng)?cè)坡口；（4）氣割U型支撐錐體側(cè)余量；（5）數(shù)控銑加工錐體側(cè)外形。
3.3U型支撐縱縫坡口銑加工
縱縫坡口加工分為粗加工及精加工兩個(gè)工步。粗加工去除毛坯的大部分余量，精加工至設(shè)計(jì)尺寸，并提高加工表面光潔度。（1）裝卡。將U型支撐放置于平臺(tái)上，開口向上，通過(guò)調(diào)整，保證U型支撐豎直向上的兩條邊與機(jī)床Y軸平行，并利用已裝焊的防變形支撐壓緊U型支撐。（2）加工。為提高坡口的加
5、工質(zhì)量，提制了非標(biāo)成型銑刀，用于縱縫坡口的精加工，在精加工之前，使用方肩銑進(jìn)行粗加工，將大部分余量去除，加工出初步形狀，然后利用成型銑刀精加工至設(shè)計(jì)尺寸。雖然分為兩步進(jìn)行加工，增加了換刀與找正用時(shí)間，但是減少了加工時(shí)間，提高了加工效率。
3.4U型支撐側(cè)面坡口及外形銑加工
U型支撐側(cè)面的坡口及外形都需要分兩個(gè)步驟加工，使用玉米銑粗加工，快速將大部分余量去除，再使用球頭銑刀精加工，保證零件表面粗糙度。在加工時(shí)，先加工與半圓筒相焊?jìng)?cè)坡口，在加工錐體側(cè)外形時(shí)，便于裝卡。（1）裝卡。將U型支撐放置于平臺(tái)上，側(cè)邊向上，開口向X負(fù)方向，利用加工縱縫時(shí)所劃找正用線找正U型支撐
6、，將壓板壓緊于防變形支撐上，并保證壓板不妨礙加工。（2）基本設(shè)置。數(shù)控程序是數(shù)控加工的核心內(nèi)容，本文選用CAM輔助編程軟件NX編制數(shù)控程序。建立U型支撐幾何模型后，進(jìn)入NX軟件的加工模式以完成程序的編制。（a）銑削幾何體按照設(shè)計(jì)圖紙建立U型支撐零件模型，毛坯模型依據(jù)U型支撐前一步壓制成型的實(shí)際尺寸，毛坯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，前一工序可利用氣割將大部分余量去除，提高銑加工時(shí)的加工效率。（b）機(jī)床坐標(biāo)系。根據(jù)工件實(shí)際裝夾情況及對(duì)刀需求，將側(cè)面銑加工出金屬光澤后，以該平面為Z軸零點(diǎn)；以U型支撐底邊為X軸零點(diǎn)，Y軸零點(diǎn)設(shè)在U型支撐中心線上。（c）創(chuàng)建刀具。粗加工采用方肩銑刀，精加工采用球頭銑刀。（3）編制工序。（
7、a）粗加工所用刀具直徑較大，且工件尺寸也較大，無(wú)法使用大進(jìn)給加工?；镜募庸に悸窞榇蟪缘睹娣e、小深度切削，在保證切削效率的前提下，控制殘余高度較低。粗加工可分別選用“型腔銑”或“深度輪廓加工”作為切削方式，對(duì)于余量較小的表面，使用“深度輪廓加工”，其生成刀軌簡(jiǎn)潔，空走刀軌跡少，效率較高，因此，U型支撐半圓筒側(cè)坡口加工采用“深度輪廓加工”,加工后的狀態(tài)如圖4所示。錐體側(cè)外形因?yàn)榭臻g形狀復(fù)雜，采用“型腔銑”進(jìn)行加工，加工后的狀態(tài)如圖5所示。（b）精加工。龍門銑主軸能達(dá)到較高轉(zhuǎn)速，因此，在加工時(shí)，采用小切削量，高轉(zhuǎn)速來(lái)提高表面質(zhì)量，銑加工后將周邊毛刺去除即可。精加工使用“固定輪廓銑”方式，刀具跟隨U
8、型支撐側(cè)面的空間外形切削，沒(méi)有空走刀行程，加工效率較高。加工刀軌連續(xù)、規(guī)則，設(shè)置合理的切削參數(shù)。（4）程序仿真及驗(yàn)證。通過(guò)NX編制上述程序后，使用其仿真功能模擬加工過(guò)程，并檢查有無(wú)過(guò)切及干涉、撞刀，確認(rèn)無(wú)誤后通過(guò)后處理器輸出數(shù)控程序。根據(jù)實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)，使用第三方數(shù)控程序模擬軟件進(jìn)一步對(duì)刀具軌跡進(jìn)行模擬、干涉仿真、驗(yàn)證，可降低數(shù)控程序在實(shí)際加工中出錯(cuò)的概率，效果更好。通過(guò)數(shù)控編程與成型刀相結(jié)合，較大的提高了加工效率，且表面質(zhì)量能夠保證，為今后空間形狀坡口的加工提供了一個(gè)較好的方式。
結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)該型式U形彎曲件制造工藝的研究，對(duì)下料、壓制、防變形、機(jī)加等關(guān)鍵工序采用合理的工藝手段進(jìn)行有效控制，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足了技術(shù)要求，該產(chǎn)品的順利產(chǎn)成證明了我公司厚壁彎形件的成形、機(jī)加能力，為其他類似彎形件的制造積累了經(jīng)驗(yàn)。
U形彎曲件制造技術(shù)研究
