某型控制棒驅動機構移動支撐套制造工藝研究

陳正

摘要：本文介紹了某型控制棒驅動機構移動支撐套的結構特點和精度要求，分析了主要的制造工藝難點并通過設計專用刀具、專用夾具、采用POWERMILL編程軟件編程以及加工試驗等多項措施掌握了該零件的制造工藝。

關鍵詞：移動支撐套；制造工藝

【中圖分類號】TH162

某型控制棒驅動機構是國內自主設計的步進式磁力提升機構，其主要由承壓殼體部件、鉤爪部件、磁軛線圈部件和驅動桿部件組成。

鉤爪部件中的移動支撐套結構最復雜，精度要求最高，為攻克其制造難點，掌握其制造技術，對相關制造工藝進行了研究分析。

一、結構及技術要求分析

（一）結構特點

移動支撐套材料為奧氏體不銹鋼SA-479 304。最大外形尺寸為Φ97×260，屬薄壁筒狀結構，外圓周向三組高精度均布小孔，一側有鍵槽孔及相應銷孔，部分外圓及內孔鍍鉻處理，外形結構如圖1所示。

（二）主要技術要求

1.對指定部位鍍鉻處理，內孔以及三組均布孔Φ9要求鍍鉻處理；

2.三組Φ9孔：孔徑公差±0.007，相對中心內孔位置度要求Φ0.05、相對階梯端面位置度要求0.05、相對腰形槽中心線位置度要求0.05、孔心距要求0.025；

3.鍵槽位置度要求：相對中心內孔軸線和底部端面位置度要求0.1；

4.內外圓同軸度要求0.05；

5.所有表面粗糙度要求Ra1.6。

二、主要工藝流程

根據對移動支撐套的結構特點、材料加工特性、圖紙技術要求等分析，制定出了移動支撐套的制造工藝流程。

主要的工藝流程為：毛坯→機械加工→無損檢驗→表面處理→無損檢驗→機械加工→清洗→入庫。

三、主要工藝難點及解決措施

（一）加工難點分析

1.材料為SA-479 304奧氏體不銹鋼，具有加工硬化嚴重、加工切削力大，斷屑、排屑困難、切削溫度高、加工易變形等特點。

2.三組Φ9孔精度要求高：孔徑公差±0.007，且需同時滿足相對中心內孔位置度要求Φ0.05、相對階梯端面位置度要求0.05、相對腰形槽中心線位置度要求0.05、孔心距要求0.025。

3.鍵槽及腰形槽對稱度要求0.05，相對中心內孔軸線位置度要求0.2，另外還有較高的位置度要求。

4.薄壁零件：外徑與壁厚之比達11：1，且內外圓同軸度要求0.02。

5.材料塑性大，所有表面粗糙度要求Ra1.6，材料表面不得劃傷。

（二）解決措施

該零件車削加工相對簡單，但腰形槽、鍵槽、Φ9孔等銑削加工難度較大，因此，本文重點就腰形槽、鍵槽、Φ9孔等銑削加工難點的解決措施進行分析。

1.刀具選擇

針對本零件材料和難加工部位結構特征，有針對性地選取相應加工刀具。

（1）腰形槽加工：

粗加工及半精加工階段，因波紋立銑刀加工不銹鋼件具有切削輕快、振動小、切屑易碎的特點，采用波紋立銑刀進行粗加工及半精加工；精加工階段，采用硬質合金立銑刀加工。

（2）Φ9高精度孔加工：

Φ9孔孔徑公差達到了±0.007的高要求，同時伴隨有多個位置度要求，且表面粗糙度要求Ra1.6。一次鉆孔難以保證加工精度，因此需要分粗、精加工。

考慮到該孔公差要求高，采用普通刀具無法實現直徑方向的大小調節，刀具使用壽命低。為解決該問題，設計了專用可調式鉸刀，如圖2所示。通過旋緊或放松錐形調節塊可以控制鉸刀體直徑方向的變形量，達到要求的尺寸。采用該刀具可以減少試刀次數，從而延長刀具的使用壽命，提高加工效率。

2.專用夾具設計

對零件的分析可知，零件結構較復雜，材料塑性大，這就要求夾緊方式及夾緊力應確定得合理以防止零件變形。零件已經在上工序完成車削加工，外圓尺寸及軸向尺寸已經加工到位，表面質量較高，夾具與零件接觸過程中要保證避免劃傷零件表面。這就要求在夾具設計中應考慮到零件表面防護和滿足加工要求。

3.數控編程

（1）編程方式選擇

選擇具有較強三維造型功能的PRO/E軟件作為零件的三維造型平臺，采用Delcam公司出品的PowerMILL軟件作為數控編程及仿真軟件。PowerMILL軟件功能強大，可以提供全面的加工策略，產生最隹的加工方案，可以對2-5軸的數控加工包括刀柄、刀夾進行完整的干涉檢查與排除。具有集成一體的加工實體仿真，可以在加工前了解整個加工過程及加工結果，節省加工時間。

（2）加工策略參數設置

加工策略的選擇主要考慮加工部位以及粗、精加工等方式，按照實際加工情況根據不同部位特征選用刀具和加工策略。

（3）刀具路徑仿真

PowerMILL軟件具有功能強大的可視化刀具路徑仿真功能，可以直觀地模擬實際加工時的刀具路徑運動情況，可以檢查過切、碰撞和加工質量情況。仿真時系統可以按照可控的速度模擬整個加工過程，可以檢查加工過程的正確性和合理性，從而減少實際零件的試驗切削次數，降低成本。圖3為本零件加工過程中的刀具路徑檢驗仿真圖。

（4）NC程序生成

在刀具路徑生成及仿真檢查完成后，通過PowerMILL軟件提供的后置處理模塊經過自動處理后可以快速生成機床可以識別的NC代碼。

（三）試驗加工結果分析

將PowerMILL軟件生成的NC代碼傳入機床，進行實際切削加工試驗。加工完成的零件在清理去毛刺后，采用三坐標測量儀進行測量。三座標測量結果顯示零件加工結果滿足圖紙要求。

本文對某型控制棒驅動機構移動支撐套的結構特點、材料加工特性和主要技術要求進行了分析，對關鍵加工難點進行了詳細分析。針對關鍵加工難點，采取了一系列解決措施，最后將PowerMILL軟件編程得到的NC代碼導入機床進行了實際切削試驗，得到的結果顯示試制件各項指標滿足圖紙要求，從而掌握了該零件的制造技術。

參考文獻：

[1]王建勛，周青云. 數控機床刀具和刀具材料的發展動向. 機械設計與制造. 2005，（4）： 117-119

[2]寇文化. PowerMILL10.0數控編程技術實戰特訓.北京：電子工業出版社，2012