輻射器腔體倒角機的設計與制造

陶本雄 趙增博 王創科

(陜西黃河集團有限公司，陜西 西安 710043)

1 引言

陜西黃河集團有限公司(以下簡稱該公司)某新品天線輻射器零加其加工難度大、精度要求高、數量大(每套18000 多件)，特別在輻射器四周倒角(0.8 ×30°)時，因現有設備無法滿足生產的需要，只能采用手工或銑床加工，所以加工速度慢，且倒角不規則，很難按時保質保量完成生產任務。隨著該公司該產品批量的增加，數十萬的零件倒角加工任務，這使車間大部分鉗工、銑工都投入到輻射器腔體倒角加工生產當中。因生產效率低下，仍不能滿足輻射器腔體倒角生產加工任務。市場還沒有配套的設備，為解決這一緊迫矛盾，我們決定自行研制輻射器腔體倒角機。

2 技術原理

本裝置采用了機械設計原理、材料力學原理、氣缸傳動原理、切削加工原理等原理。

工作機理:輻射器倒角機以氣缸作為動力，用特制的芯塊模具來實現輻射器零件定位及固定，將芯塊固定在運動平臺上;門型框架裝上特殊刨刀，用氣缸推動運動平臺在圓柱直線導軌上運動，通過門型框架得以實現兩側倒角。

動力方面采用氣缸控制推動平臺在導軌上運動，氣路采用三通手動氣閥控制氣缸活塞水平運動，氣動控制方面采用手動模式和自動模式并存，并配合停機復位。

3 方案設計及技術保證

本設備的設計難點和關鍵點是刀具支架設計、刀具裝夾設計、傳動機構設計和定位芯塊設計。設計方案經過計算、選型、校核和論證最終選定了本次優化的設計方案。

3.1 設計參數

1)動力控制: 氣動控制

2)最大行程: 300(單位:mm)

3)倒角切削量: (0.8 ±0.1)×30°(單位:mm)

4)一次加工零件數: 5 -10 個

5)一次完成切削面: 2 個

6)一次循環時間: 3 -6 秒

3.2 刀具支架設計

刀具支架第一方案采用懸臂支撐結構，其優點為外形輕巧、節省材料，且對運動機構限制較少，但不穩定易產生扭矩和彈性變形，影響刀具支架的穩定性。

第二方案是門型框架結構，其結構穩定、抗沖擊力強，在運動機構的沖擊下產生的彈性變形很小，能滿足要求。所以，我們否定第一方案，采用了門型框架結構。

3.3 刀具裝夾設計

刀具裝夾固定機構，要求氣缸推動運動平臺水平前行時在水平方向上固定不動，起到切削倒角作用。而在運動平臺水平后行時，不起切削作用能旋轉抬起，零件后行時不被劃傷。刀具裝夾機構用轉軸聯接、單方向移動，螺裝頂絲緊固。前進方向上不能轉動，只能在平臺后行時向后旋轉運動，故采用活動刀夾。

3.4 運動機構設計

運動機構由動力裝置、運動平臺、圓柱直線導軌構成。

對于運動機構的動力裝置如采用液壓傳動，其優點是運動噪音小，運行平穩，但行程短，成本大。如采用氣壓傳動機構，可利用車間及廠內現有氣體資源完成傳送過程，可大大節省生產成本。故此否定液壓傳動，采用氣壓傳動機構。通過所需的推力計算選取相應的氣缸直徑為70mm 和行程300mm。

運動平臺安裝在圓柱直線導軌上，能很好保證其直線運動導向精度，從而保證零件加工精度。通過計算選取了圓柱直線導軌直徑為20mm，長度為700mm，數量為2 根/套。

3.5 定位芯塊設計、制作

按照輻射器內腔體尺寸及間隙配合方式，設計內腔固定芯塊，保證與輻射器配合精度尺寸要求。采用45 號鋼經精銑和淬火后再磨制而成。將芯塊螺裝固定在運動平臺小車上，10 個芯塊為一組，將輻射器零件安裝到芯塊上，間距小于2mm，這樣一次可加工10 個零件倒角，每個零件一次倒兩個面。另外兩個面倒角用另一組模具芯塊(外形相同，方向成90°，材質和加工方法相同)，5 個為一組，來實現倒角加工。

倒角機圖紙設計完成后，經車間零件的加工、裝配成型，最后調試。經檢驗和該公司專家評審組一致通過評審驗收，完全達到設計參數，投入了使用。在使用倒角機對零件加工過程中，要及時將切屑用氣槍吹掉，避免劃傷零件。同時在芯塊上裝配零件時涂抹適量專用潤滑液，保證零件內腔在裝卸過程中不被劃傷。以下為倒角機的設計圖、實物圖等。

倒角機局部剖視圖

輻射器腔體倒角機

4 技術特征及性能

本項目為多組合、綜合型設計，通過機械、氣路等多方面的設計協調，完成整個設備的工作總成，具有較高復雜性和集成性。

4.1 創造性與先進性

倒角機采用了氣缸作為動力，氣路采用三通手動氣閥控制，準確靈活，調整方便，加工效率高，實現了機、氣一體化，實現了輻射器腔體自動倒角，在國內具有較強的創造性。

4.2 經濟實用性與應用前景

本套設備徹底解決了輻射器腔體倒角難題，實現了倒角半自動化。大大降低了生產成本，提高了生產效率，降低了操作工勞動強度。同時，確保軍品生產任務按時保質保量完成。以下為經濟效益分析。

1)設計制造該設備總費用4000 元/部，2 部就能滿足生產需要，生產成本共計8000 元。

2)以下是加工輻射器分別采用手工和倒角機加工對比:

手工加工倒角: 每小時: 10 個零件 一致性差

倒角機加工: 每小時: 100 個零件 一致性好

生產效率提高:900%

節省工時:(按02 批六套計算)(6 ×18000/10)- (6 ×18000/100)=9720 小時

經濟效益:9720 小時×18 元/小時=174960 元

直接經濟效益:174960 元-8000 元=16.7 萬元

本設備相對同類產品結構簡單、造價較低，加以優化改進后可以自動倒角、去毛刺;具備一定的競爭力，以自身特點和價格優勢可向市場大量推廣。

5 結論

輻射器腔體自動倒角機是該公司六車間為按時保質保量完成某新品自行研制的。本倒角機的研制成功充分顯示了車間科技人員的技術能力和創造性，為以后各類產品和設備的研發提供了寶貴的實踐經驗和思路。此倒角機的設計參數做一調整，再加以優化改進可以廣泛應用于大批量，小角度的零件自動倒角。

［1］《機械設計手冊》. 機械工業出版社. 聞邦椿. 主編.2010 年版

［2］氣缸控制原理》. 哈爾濱工業大學出版. 社裴潤，宋申民.主編.2006 年版