氣象火箭發射架導軌的加工

柳鵬旭，朱峰剛，何多勝

1．新疆工程學院 新疆烏魯木齊 830023

2．中國石油獨山子石化設備檢修公司 新疆克拉瑪依市 833699

關鍵字：夾具；校正棒；三面刃銑刀

1 序言

氣象用火箭發射架是用于發射氣象火箭人工增雨作業的一種發射平臺，它主要是向增雨作業空中播撒碘化銀微狀顆粒，用于云層中水汽核心的凝聚，實現增雨作業。由于發射區域和高度有一定的要求，所以發射導軌全長在1720mm范圍內，上下軌道與火箭彈的間隙＜0.15mm。火箭發射架經常要根據氣象條件轉場，結構設計比較輕便單薄，具有結構復雜、剛性差、尺寸精度要求高及加工難度較大的特點，給制造和裝配帶來了困難。

2 導軌結構

氣象火箭發射架1次可以裝彈發射4枚氣象火箭，左右各2枚，它還有1個固定發射架的回轉工作臺，可以實現水平面內360°回轉，鉛垂面內10°～90°仰角調節，發射導軌的結構如圖1所示。

圖1 氣象火箭發射架

2.1 火箭彈結構

如圖2所示，火箭彈分為尾翼、推進劑部分、點火開關和播撒碘化銀部分，尾翼起飛行穩定作用；點火開關是銅電極，通電即可激發火箭彈點火；推進劑部分起飛行助推作用；播撒碘化銀部分提供水汽核心凝結實現增雨作業。

圖2 火箭彈

2.2 火箭發射架結構

火箭發射導軌架結構模型如圖3所示，火箭發射導軌架結構如圖4所示，框架結構有4根導軌，可以裝2枚火箭彈，有2套點火系統，通過φ42mm的內孔與回轉工作臺連接，左右各有1套發射導軌架。

圖3 火箭發射導軌架模型

圖4 火箭發射導軌架結構

當需要裝入火箭彈時先轉動圖4中件1擋片與軌道平行，這樣火箭彈可以順利裝入，圖4所示的方向即裝彈方向，火箭彈裝入后為防止在重力作用下滑出發射架，轉動限位小總承擋片90°，擋片轉入軌道內與火箭彈的尾翼相接觸限制火箭彈下滑。

圖4中件2和件8的作用是把導軌固定好，因為軌道截面尺寸較小且長度較長，所以剛性很差。軌道的安裝精度完全靠支承座和支撐框的加工精度來保證。

圖4中件3作為關鍵部件，加工和裝配精度都要求較高，因為火箭彈發射的準確性是由軌道的精度決定的。

圖4中件4和件5是火箭彈發射的一個電流激發裝置，在裝火箭彈時上面的點火電極一定要與點火小總承的銅觸頭相接觸，這樣當外部通電時火箭彈才能被激發點火。

圖4中件9～13的作用是把連接板與火箭架連接成一個整體，方便把火箭架通過φ42mm的孔安裝在回轉工作臺上實現發射架上下角度的調節。

3 加工難點

2）支撐框結構如圖6所示，從圖中可以看出它的加工精度要求較高，結構單薄，在加工中變形較大，尺寸及幾何公差很難保證。

3）支撐座結構如圖7所示，從圖中可以看出，火箭架的支撐座通過尺寸卡槽與軌道卡口配合定位，支撐座通過尺寸卡口與支撐框采用凸凹臺式卡口定位，在加工中很難保證各個卡口之間的配合精度度要求。尺寸決定著軌道與火箭彈之間的間隙，在加工中不易保證。

4）雖然各個零件都能按圖樣要求生產出合格的產品，但是要求火箭彈與兩軌道之間的間隙＜0.15mm，在裝配中是難點。加工中各部件的累積誤差都集中在裝配中，都要得到保證很難做到，軌道和支撐框的剛性差，變形較大，在裝配中無法調整各零件之間的配合關系。

圖5 軌道結構

圖6 支撐框結構

4 加工思路

1）針對軌道剛性差在加工中容易變形的問題，設計加工120°V形槽和尺寸42mm的卡口凸臺作為夾具裝夾軌道，如圖8所示。前端的對刀塊用來確定刀具中心，確定刀具中心后換裝120°刀具加工軌道120°V形槽，用同樣的方法加工尺寸42mm的凸臺,這樣可以保證凸臺和V形槽的對稱度要求,并且在每道工序前、后都進行校正達到平行度要求。

圖7 支撐座結構

圖8 120°V形槽和尺寸42mm凸臺夾具

2）因支撐框剛性較差，設計簡易夾具作為輔助支撐壓緊，如圖9所示。用2個φ29mm內孔定位并的定壓緊，精加工尺寸內腔和寬位槽，可以有效防止加工中的變形。支撐框全部采用數控加工，使用高速、小吃刀量和快進給刀的加工方式，有效降低加工中的變形，提高加工精度。因為高速加工中切削帶走了大部分熱量，零件溫度變化很小，所以零件變形也就很小。

圖9 支撐框簡易夾具

3）采用2個三面刃銑刀，中間用70mm的隔套隔開，加工支撐座上的尺寸70mm卡口，提高了加工效率和精度。設計簡易夾具定位零件，并設計對刀塊，保證2組三面刃銑刀側面對中，保證加工2處尺寸70mm卡口的對稱度要求。加工尺寸25mm臺面，采用同一夾具，更換立銑刀，在對刀塊頂面對刀加工尺寸25mm頂面，保證加工25mm臺面尺寸和平行度要求，如圖10所示。

圖10 加工支撐座

4）火箭彈與兩軌道之間的間隙要求＜0.15mm，在裝配中制作一個和火箭彈尺寸相同的校正棒，即φ82mm長1700mm，用于檢測火箭彈與兩軌道之間的間隙。先把一半支撐座加工到成品，配合的支撐座尺寸70mm和25mm均留0.5mm余量，裝配時根據配合情況進行配加工，保證配合要求。由于軌道和支撐座剛性較差，所以裝配前先把連接板和支撐框連接為一體以提高強度，保證兩邊連接板用φ42mm長300mm的校正棒裝入后同心。

5 加工方法

5.1 軌道加工

①軌道采用標準槽鋼下料。②校正直線度＜0.15mm。③上臥式鏜床，以底面和側面為定位壓緊。④鉆側面40×φ16m m孔。⑤校正直線度＜0.15mm。⑥上龍門銑床，用夾具定位壓緊。⑦采用對刀塊確定刀具位置，加工42mm兩面。⑧以42mm尺寸定位壓緊對刀塊，確定角度刀具位置，加工120°V形槽，放入φ82mm的校正棒，測量中心高保證尺寸

此方法加工出的軌道對稱度和尺寸均能保證，夾具中壓板的壓緊位置完全按軌道與支撐框的位置設定，有效防止軌道在裝配中變形。

5.2 支撐框加工

①采用Q235A的鋼板，用數控火焰切割機下料，各部留4~5m m余量。②粗銑尺寸18m m的兩面，留0.3~0.4mm余量。③拋光2個直角邊要求垂直，做工藝基準。④上平面磨床磨尺寸18mm的兩面。⑤上立式鏜床，以尺寸18mm兩面和拋光過的長邊定位，鉆鏜鉸⑥上立式加工中心，用夾具以一面兩銷定位壓緊，拆去四周的輔助支撐壓板，以孔為對刀基準，粗精銑外形到尺寸。⑦重新安裝拆去的四周輔助支撐壓板，斜楔結構可以對支撐框四周起到輔助支撐的作用，加工正面的8×φ7mm孔。⑧設計簡易鉆模以孔定位裝夾，攻出4個M8螺紋孔。

5.3 支撐座加工

①采用精密鑄造毛胚，各部留5～6mm余量。②上立式銑床用機虎鉗定位加緊，粗精銑尺寸42mm的兩面和尺寸80mm的兩面。③設計簡易夾具以尺寸42mm兩面定位鉆2×φ9mm的孔。④上立式銑床以42mm兩面定位，用2×φ9mm孔裝螺栓壓緊，用對刀塊對成組刀具中心，加工70mm兩面。⑤換刀在對刀塊頂面對刀加工尺寸25m m的上表面，實現尺寸70mm、尺寸25mm及對稱度和平行度的要求。

5.4 裝配

①把2個支撐框和兩邊的連接板裝配，為了保證兩邊φ42mm的孔同心，在調整間隙時要在兩邊φ42m m孔裝入校正棒找正后壓緊螺栓，提高中間支撐框剛性，為后面的裝配奠定基礎。②把2個發射單元的4根軌道中的2個下軌道安裝好，裝入φ82mm的校正棒。③裝上面的軌道。④在5個支撐框處裝入標準支撐座用塞片檢查上導軌與校正棒之間隙要＞0.15mm，同時還要保證兩邊間隙均勻。進一步檢查間隙情況，根據檢查結果，把留余量的上支撐座配銑后裝配。⑤軌道與校正棒兩側間隙不均勻，按上面的方法配銑支撐座70mm兩邊，保證上軌道兩邊間隙均勻，配銑之前都要做記號，銑完不能裝錯位置。

該工藝把軌道、支撐框及支撐座裝配累積誤差，全部放在了上支撐座中，達不到裝配要求時，采用配銑上支撐座的方法來解決。最終實現φ82mm長1700mm的校正棒能在上下軌道中運動自如，間隙＜0.15mm且兩邊要均勻，滿足裝配要求。

6 結束語

火箭發射架是剛性較差的一種結構件，上下軌道精度要求較高。在加工中采用簡易夾具及120°刀具加工軌道，保證V形槽對稱度；采用高速、小吃刀量和快進給刀方式加工支撐框，有效降低加工中的變形；采用2個三面刃銑刀加工支撐座，提高了加工效率和精度。在裝配中采用配加工的方法來提高裝配精度，滿足圖樣要求，加工完成的氣象火箭發射架使用效果均良好。