基準自修復異形梁線切割夾具設計

清華大學基礎工業(yè)訓練中心 (北京 100084) 王秋紅 李 睿

在完成我?？蒲蠪BGZD傳感器項目中，異形梁的加工成為完成該項目的關鍵。FBGZD傳感器項目是為了解決當山體滑坡時，避免造成鐵路行走安全而提出的，屬于室外用振動傳感器。異形梁是傳感器部件的核心零件，在厚度為4mm的梯形型面上，挖出一凹槽，要求留下的厚度為 (0.6±0.02)mm，光纖傳感器安裝于表面，如圖1所示。當山體出現(xiàn)滑坡，重物砸到鐵軌產(chǎn)生振動，異形梁0.6mm處金屬發(fā)生微小彈性變形，使光纖傳感器產(chǎn)生突發(fā)信號，通過放大電路將信號放大后傳遞出來。因此異形梁0.6mm厚度的均勻性要求很高，它直接影響到信號采集的準確性。又因為剩余的0.6mm金屬很薄，材料受內力作用在加工過程中極易產(chǎn)生變形，造成厚度不均勻和尺寸的偏差，使異形梁加工廢品率極高。為了解決異形梁的加工問題，我們采用了線切割加工工藝方法并設計了專用加工夾具，圓滿解決了該難題。

圖1 異形梁示意圖

1.線切割機床加工基準與工件定位基準的統(tǒng)一

通常線切割加工前，先要將電極絲與工件支架校正垂直，然后將工件安裝在工件支架上，再進行加工 (見圖2)。其校正方法通常采用廠家提供的標準校正杯，校正時，校正杯放在工件支架上，當電極絲與校正杯上下Sa、Sb觸點同時接觸，指示燈同時發(fā)光，表示垂直度完好。若只有一個指示燈亮，可通過調整上下導輪位置、絲架位置等來滿足電極絲垂直度的要求。此種方法找正誤差較大，滿足不了異形梁加工要求。

為了解決這一難題我們設計了專用加工夾具，利用線切割機床自修復確定基準的原理，既準確地確定了基準面在機床上的坐標位置，又保證了基準面與鉬絲的平行度。

圖2 鉬絲與工件支架垂直度找正示意圖

首先將夾具支撐板安裝于線切割機床上，在支撐板安裝工件一側切割出基準面，將鉬絲在機床的Y向坐標值記錄下來，作為加工工件時的零點，如圖3所示。

圖3 支撐板基準面加工示意圖

再將夾具附件和工件安裝于夾具上，安裝時工件基準面緊貼在夾具基準面上，如圖4所示。以該基準面為零點，反推出0.6mm切割尺寸，實現(xiàn)了加工基準與工件定位基準的統(tǒng)一，避免了由于工件厚度的不同帶來的加工誤差問題。

圖4 夾具附件和工件安裝關系示意圖

2.材料內力變形產(chǎn)生誤差的控制

由于異形梁要在厚度4mm上挖去3.4mm，去除了占總厚度約4/5的金屬，因此加工過程中工件內力的平衡狀態(tài)被破壞，在材料內力的作用下工件在加工中極易產(chǎn)生變形，造成加工尺寸出現(xiàn)偏差。為了克服這一現(xiàn)象的發(fā)生，我們在夾具上設計了兩對彎板，通過緊固螺釘和墊塊，將工件基準面緊貼在支撐板的基準面上，夾緊受力點盡量靠近工件的凹槽邊緣。在加工過程中采用多次切割方法，使其材料內力逐步釋放，同時每去除一次金屬，將緊固螺釘旋緊一次，確保工件基準面與夾緊基準面緊密貼實，最終保證了異形梁的加工要求，圓滿地解決了技術難題。

一批異形梁加工結束后，夾具從機床上拆卸。新的一批異形梁加工時，將夾具支撐板安裝于線切割機床上，在支撐板安裝工件一側重新切割出基準面，裝上夾具附件，即可進行新的一批異形梁的加工，實現(xiàn)了夾具多次使用，所以此夾具為基準自修復的異形梁夾具。

3.結語

基準自修復異形梁線切割夾具設計，采用在線切割機床上利用機床自身加工功能切割出夾具基準面，避免了由于人為找正、工件尺寸公差和機床系統(tǒng)精度帶來的加工誤差，理論上實現(xiàn)了無偏差基準確定。此基準確定方法不但在線切割機床上可用，而且在其他機械加工機床上也有很好的推廣價值。