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        半剛性電纜校直方法的改進(jìn)

        2015-06-28 14:28:59北京遙測(cè)技術(shù)研究所100076王玉海
        金屬加工(冷加工) 2015年7期
        關(guān)鍵詞:導(dǎo)套夾頭車床

        ■北京遙測(cè)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(cè)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(dòng)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(hào)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(huì)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(hào)的測(cè)試與傳輸,故對(duì)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(hào)傳輸,有時(shí)還會(huì)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(hào)隔離度無法滿足設(shè)計(jì)要求。

        3. 傳統(tǒng)校直方法

        對(duì)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(dòng)(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(duì)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(duì)半剛性電纜的結(jié)構(gòu)特性,經(jīng)過多次試驗(yàn),我們?cè)O(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(dòng)車床,車床主軸轉(zhuǎn)速350~400r/min,搖動(dòng)手輪帶動(dòng)拖板和尾座向后移動(dòng),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(duì)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(dòng)、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(dòng)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(dòng)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(duì)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(hào)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(hào)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)

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