輻射器腔體倒角機(jī)的設(shè)計(jì)與制造

陶本雄 趙增博 王創(chuàng)科

(陜西黃河集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710043)

1 引言

陜西黃河集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)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(shù)量大(每套18000 多件)，特別在輻射器四周倒角(0.8 ×30°)時(shí)，因現(xiàn)有設(shè)備無(wú)法滿足生產(chǎn)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(guī)則，很難按時(shí)保質(zhì)保量完成生產(chǎn)任務(wù)。隨著該公司該產(chǎn)品批量的增加，數(shù)十萬(wàn)的零件倒角加工任務(wù)，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(chǎn)當(dāng)中。因生產(chǎn)效率低下，仍不能滿足輻射器腔體倒角生產(chǎn)加工任務(wù)。市場(chǎng)還沒有配套的設(shè)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(jī)。

2 技術(shù)原理

本裝置采用了機(jī)械設(shè)計(jì)原理、材料力學(xué)原理、氣缸傳動(dòng)原理、切削加工原理等原理。

工作機(jī)理:輻射器倒角機(jī)以氣缸作為動(dòng)力，用特制的芯塊模具來實(shí)現(xiàn)輻射器零件定位及固定，將芯塊固定在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上;門型框架裝上特殊刨刀，用氣缸推動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在圓柱直線導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，通過門型框架得以實(shí)現(xiàn)兩側(cè)倒角。

動(dòng)力方面采用氣缸控制推動(dòng)平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，氣路采用三通手動(dòng)氣閥控制氣缸活塞水平運(yùn)動(dòng)，氣動(dòng)控制方面采用手動(dòng)模式和自動(dòng)模式并存，并配合停機(jī)復(fù)位。

3 方案設(shè)計(jì)及技術(shù)保證

本設(shè)備的設(shè)計(jì)難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)是刀具支架設(shè)計(jì)、刀具裝夾設(shè)計(jì)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和定位芯塊設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案經(jīng)過計(jì)算、選型、校核和論證最終選定了本次優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

1)動(dòng)力控制: 氣動(dòng)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(shù): 5 -10 個(gè)

5)一次完成切削面: 2 個(gè)

6)一次循環(huán)時(shí)間: 3 -6 秒

3.2 刀具支架設(shè)計(jì)

刀具支架第一方案采用懸臂支撐結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)為外形輕巧、節(jié)省材料，且對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)限制較少，但不穩(wěn)定易產(chǎn)生扭矩和彈性變形，影響刀具支架的穩(wěn)定性。

第二方案是門型框架結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗沖擊力強(qiáng)，在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的沖擊下產(chǎn)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(jié)構(gòu)。

3.3 刀具裝夾設(shè)計(jì)

刀具裝夾固定機(jī)構(gòu)，要求氣缸推動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)水平前行時(shí)在水平方向上固定不動(dòng)，起到切削倒角作用。而在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)水平后行時(shí)，不起切削作用能旋轉(zhuǎn)抬起，零件后行時(shí)不被劃傷。刀具裝夾機(jī)構(gòu)用轉(zhuǎn)軸聯(lián)接、單方向移動(dòng)，螺裝頂絲緊固。前進(jìn)方向上不能轉(zhuǎn)動(dòng)，只能在平臺(tái)后行時(shí)向后旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故采用活動(dòng)刀夾。

3.4 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由動(dòng)力裝置、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、圓柱直線導(dǎo)軌構(gòu)成。

對(duì)于運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置如采用液壓傳動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)噪音小，運(yùn)行平穩(wěn)，但行程短，成本大。如采用氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可利用車間及廠內(nèi)現(xiàn)有氣體資源完成傳送過程，可大大節(jié)省生產(chǎn)成本。故此否定液壓傳動(dòng)，采用氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過所需的推力計(jì)算選取相應(yīng)的氣缸直徑為70mm 和行程300mm。

運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安裝在圓柱直線導(dǎo)軌上，能很好保證其直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度，從而保證零件加工精度。通過計(jì)算選取了圓柱直線導(dǎo)軌直徑為20mm，長(zhǎng)度為700mm，數(shù)量為2 根/套。

3.5 定位芯塊設(shè)計(jì)、制作

按照輻射器內(nèi)腔體尺寸及間隙配合方式，設(shè)計(jì)內(nèi)腔固定芯塊，保證與輻射器配合精度尺寸要求。采用45 號(hào)鋼經(jīng)精銑和淬火后再磨制而成。將芯塊螺裝固定在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)小車上，10 個(gè)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(gè)零件倒角，每個(gè)零件一次倒兩個(gè)面。另外兩個(gè)面倒角用另一組模具芯塊(外形相同，方向成90°，材質(zhì)和加工方法相同)，5 個(gè)為一組，來實(shí)現(xiàn)倒角加工。

倒角機(jī)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成后，經(jīng)車間零件的加工、裝配成型，最后調(diào)試。經(jīng)檢驗(yàn)和該公司專家評(píng)審組一致通過評(píng)審驗(yàn)收，完全達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，投入了使用。在使用倒角機(jī)對(duì)零件加工過程中，要及時(shí)將切屑用氣槍吹掉，避免劃傷零件。同時(shí)在芯塊上裝配零件時(shí)涂抹適量專用潤(rùn)滑液，保證零件內(nèi)腔在裝卸過程中不被劃傷。以下為倒角機(jī)的設(shè)計(jì)圖、實(shí)物圖等。

倒角機(jī)局部剖視圖

輻射器腔體倒角機(jī)

4 技術(shù)特征及性能

本項(xiàng)目為多組合、綜合型設(shè)計(jì)，通過機(jī)械、氣路等多方面的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)，完成整個(gè)設(shè)備的工作總成，具有較高復(fù)雜性和集成性。

4.1 創(chuàng)造性與先進(jìn)性

倒角機(jī)采用了氣缸作為動(dòng)力，氣路采用三通手動(dòng)氣閥控制，準(zhǔn)確靈活，調(diào)整方便，加工效率高，實(shí)現(xiàn)了機(jī)、氣一體化，實(shí)現(xiàn)了輻射器腔體自動(dòng)倒角，在國(guó)內(nèi)具有較強(qiáng)的創(chuàng)造性。

4.2 經(jīng)濟(jì)實(shí)用性與應(yīng)用前景

本套設(shè)備徹底解決了輻射器腔體倒角難題，實(shí)現(xiàn)了倒角半自動(dòng)化。大大降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，降低了操作工勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，確保軍品生產(chǎn)任務(wù)按時(shí)保質(zhì)保量完成。以下為經(jīng)濟(jì)效益分析。

1)設(shè)計(jì)制造該設(shè)備總費(fèi)用4000 元/部，2 部就能滿足生產(chǎn)需要，生產(chǎn)成本共計(jì)8000 元。

2)以下是加工輻射器分別采用手工和倒角機(jī)加工對(duì)比:

手工加工倒角: 每小時(shí): 10 個(gè)零件 一致性差

倒角機(jī)加工: 每小時(shí): 100 個(gè)零件 一致性好

生產(chǎn)效率提高:900%

節(jié)省工時(shí):(按02 批六套計(jì)算)(6 ×18000/10)- (6 ×18000/100)=9720 小時(shí)

經(jīng)濟(jì)效益:9720 小時(shí)×18 元/小時(shí)=174960 元

直接經(jīng)濟(jì)效益:174960 元-8000 元=16.7 萬(wàn)元

本設(shè)備相對(duì)同類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低，加以優(yōu)化改進(jìn)后可以自動(dòng)倒角、去毛刺;具備一定的競(jìng)爭(zhēng)力，以自身特點(diǎn)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)可向市場(chǎng)大量推廣。

5 結(jié)論

輻射器腔體自動(dòng)倒角機(jī)是該公司六車間為按時(shí)保質(zhì)保量完成某新品自行研制的。本倒角機(jī)的研制成功充分顯示了車間科技人員的技術(shù)能力和創(chuàng)造性，為以后各類產(chǎn)品和設(shè)備的研發(fā)提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和思路。此倒角機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)做一調(diào)整，再加以優(yōu)化改進(jìn)可以廣泛應(yīng)用于大批量，小角度的零件自動(dòng)倒角。

［1］《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》. 機(jī)械工業(yè)出版社. 聞邦椿. 主編.2010 年版

［2］氣缸控制原理》. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版. 社裴潤(rùn)，宋申民.主編.2006 年版