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        基準自修復(fù)異形梁線切割夾具設(shè)計

        2014-02-09 11:40:58清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心北京100084王秋紅
        金屬加工(冷加工) 2014年7期

        清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心 (北京 100084) 王秋紅 李 睿

        在完成我??蒲蠪BGZD傳感器項目中,異形梁的加工成為完成該項目的關(guān)鍵。FBGZD傳感器項目是為了解決當山體滑坡時,避免造成鐵路行走安全而提出的,屬于室外用振動傳感器。異形梁是傳感器部件的核心零件,在厚度為4mm的梯形型面上,挖出一凹槽,要求留下的厚度為 (0.6±0.02)mm,光纖傳感器安裝于表面,如圖1所示。當山體出現(xiàn)滑坡,重物砸到鐵軌產(chǎn)生振動,異形梁0.6mm處金屬發(fā)生微小彈性變形,使光纖傳感器產(chǎn)生突發(fā)信號,通過放大電路將信號放大后傳遞出來。因此異形梁0.6mm厚度的均勻性要求很高,它直接影響到信號采集的準確性。又因為剩余的0.6mm金屬很薄,材料受內(nèi)力作用在加工過程中極易產(chǎn)生變形,造成厚度不均勻和尺寸的偏差,使異形梁加工廢品率極高。為了解決異形梁的加工問題,我們采用了線切割加工工藝方法并設(shè)計了專用加工夾具,圓滿解決了該難題。

        圖1 異形梁示意圖

        1.線切割機床加工基準與工件定位基準的統(tǒng)一

        通常線切割加工前,先要將電極絲與工件支架校正垂直,然后將工件安裝在工件支架上,再進行加工 (見圖2)。其校正方法通常采用廠家提供的標準校正杯,校正時,校正杯放在工件支架上,當電極絲與校正杯上下Sa、Sb觸點同時接觸,指示燈同時發(fā)光,表示垂直度完好。若只有一個指示燈亮,可通過調(diào)整上下導(dǎo)輪位置、絲架位置等來滿足電極絲垂直度的要求。此種方法找正誤差較大,滿足不了異形梁加工要求。

        為了解決這一難題我們設(shè)計了專用加工夾具,利用線切割機床自修復(fù)確定基準的原理,既準確地確定了基準面在機床上的坐標位置,又保證了基準面與鉬絲的平行度。

        圖2 鉬絲與工件支架垂直度找正示意圖

        首先將夾具支撐板安裝于線切割機床上,在支撐板安裝工件一側(cè)切割出基準面,將鉬絲在機床的Y向坐標值記錄下來,作為加工工件時的零點,如圖3所示。

        圖3 支撐板基準面加工示意圖

        再將夾具附件和工件安裝于夾具上,安裝時工件基準面緊貼在夾具基準面上,如圖4所示。以該基準面為零點,反推出0.6mm切割尺寸,實現(xiàn)了加工基準與工件定位基準的統(tǒng)一,避免了由于工件厚度的不同帶來的加工誤差問題。

        圖4 夾具附件和工件安裝關(guān)系示意圖

        2.材料內(nèi)力變形產(chǎn)生誤差的控制

        由于異形梁要在厚度4mm上挖去3.4mm,去除了占總厚度約4/5的金屬,因此加工過程中工件內(nèi)力的平衡狀態(tài)被破壞,在材料內(nèi)力的作用下工件在加工中極易產(chǎn)生變形,造成加工尺寸出現(xiàn)偏差。為了克服這一現(xiàn)象的發(fā)生,我們在夾具上設(shè)計了兩對彎板,通過緊固螺釘和墊塊,將工件基準面緊貼在支撐板的基準面上,夾緊受力點盡量靠近工件的凹槽邊緣。在加工過程中采用多次切割方法,使其材料內(nèi)力逐步釋放,同時每去除一次金屬,將緊固螺釘旋緊一次,確保工件基準面與夾緊基準面緊密貼實,最終保證了異形梁的加工要求,圓滿地解決了技術(shù)難題。

        一批異形梁加工結(jié)束后,夾具從機床上拆卸。新的一批異形梁加工時,將夾具支撐板安裝于線切割機床上,在支撐板安裝工件一側(cè)重新切割出基準面,裝上夾具附件,即可進行新的一批異形梁的加工,實現(xiàn)了夾具多次使用,所以此夾具為基準自修復(fù)的異形梁夾具。

        3.結(jié)語

        基準自修復(fù)異形梁線切割夾具設(shè)計,采用在線切割機床上利用機床自身加工功能切割出夾具基準面,避免了由于人為找正、工件尺寸公差和機床系統(tǒng)精度帶來的加工誤差,理論上實現(xiàn)了無偏差基準確定。此基準確定方法不但在線切割機床上可用,而且在其他機械加工機床上也有很好的推廣價值。

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