某型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)支撐套制造工藝研究

陳正

摘要：本文介紹了某型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)支撐套的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和精度要求，分析了主要的制造工藝難點(diǎn)并通過設(shè)計(jì)專用刀具、專用夾具、采用POWERMILL編程軟件編程以及加工試驗(yàn)等多項(xiàng)措施掌握了該零件的制造工藝。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)支撐套；制造工藝

【中圖分類號(hào)】TH162

某型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是國內(nèi)自主設(shè)計(jì)的步進(jìn)式磁力提升機(jī)構(gòu)，其主要由承壓殼體部件、鉤爪部件、磁軛線圈部件和驅(qū)動(dòng)桿部件組成。

鉤爪部件中的移動(dòng)支撐套結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，精度要求最高，為攻克其制造難點(diǎn)，掌握其制造技術(shù)，對(duì)相關(guān)制造工藝進(jìn)行了研究分析。

一、結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求分析

（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

移動(dòng)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(jié)構(gòu)，外圓周向三組高精度均布小孔，一側(cè)有鍵槽孔及相應(yīng)銷孔，部分外圓及內(nèi)孔鍍鉻處理，外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（二）主要技術(shù)要求

1.對(duì)指定部位鍍鉻處理，內(nèi)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(duì)中心內(nèi)孔位置度要求Φ0.05、相對(duì)階梯端面位置度要求0.05、相對(duì)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(duì)中心內(nèi)孔軸線和底部端面位置度要求0.1；

4.內(nèi)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(jù)對(duì)移動(dòng)支撐套的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料加工特性、圖紙技術(shù)要求等分析，制定出了移動(dòng)支撐套的制造工藝流程。

主要的工藝流程為：毛坯→機(jī)械加工→無損檢驗(yàn)→表面處理→無損檢驗(yàn)→機(jī)械加工→清洗→入庫。

三、主要工藝難點(diǎn)及解決措施

（一）加工難點(diǎn)分析

1.材料為SA-479 304奧氏體不銹鋼，具有加工硬化嚴(yán)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(diǎn)。

2.三組Φ9孔精度要求高：孔徑公差±0.007，且需同時(shí)滿足相對(duì)中心內(nèi)孔位置度要求Φ0.05、相對(duì)階梯端面位置度要求0.05、相對(duì)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(duì)稱度要求0.05，相對(duì)中心內(nèi)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(dá)11：1，且內(nèi)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(duì)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(diǎn)就腰形槽、鍵槽、Φ9孔等銑削加工難點(diǎn)的解決措施進(jìn)行分析。

1.刀具選擇

針對(duì)本零件材料和難加工部位結(jié)構(gòu)特征，有針對(duì)性地選取相應(yīng)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(dòng)小、切屑易碎的特點(diǎn)，采用波紋立銑刀進(jìn)行粗加工及半精加工；精加工階段，采用硬質(zhì)合金立銑刀加工。

（2）Φ9高精度孔加工：

Φ9孔孔徑公差達(dá)到了±0.007的高要求，同時(shí)伴隨有多個(gè)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(shí)現(xiàn)直徑方向的大小調(diào)節(jié)，刀具使用壽命低。為解決該問題，設(shè)計(jì)了專用可調(diào)式鉸刀，如圖2所示。通過旋緊或放松錐形調(diào)節(jié)塊可以控制鉸刀體直徑方向的變形量，達(dá)到要求的尺寸。采用該刀具可以減少試刀次數(shù)，從而延長刀具的使用壽命，提高加工效率。

2.專用夾具設(shè)計(jì)

對(duì)零件的分析可知，零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，材料塑性大，這就要求夾緊方式及夾緊力應(yīng)確定得合理以防止零件變形。零件已經(jīng)在上工序完成車削加工，外圓尺寸及軸向尺寸已經(jīng)加工到位，表面質(zhì)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(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到零件表面防護(hù)和滿足加工要求。

3.數(shù)控編程

（1）編程方式選擇

選擇具有較強(qiáng)三維造型功能的PRO/E軟件作為零件的三維造型平臺(tái)，采用Delcam公司出品的PowerMILL軟件作為數(shù)控編程及仿真軟件。PowerMILL軟件功能強(qiáng)大，可以提供全面的加工策略，產(chǎn)生最隹的加工方案，可以對(duì)2-5軸的數(shù)控加工包括刀柄、刀夾進(jìn)行完整的干涉檢查與排除。具有集成一體的加工實(shí)體仿真，可以在加工前了解整個(gè)加工過程及加工結(jié)果，節(jié)省加工時(shí)間。

（2）加工策略參數(shù)設(shè)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(shí)際加工情況根據(jù)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(qiáng)大的可視化刀具路徑仿真功能，可以直觀地模擬實(shí)際加工時(shí)的刀具路徑運(yùn)動(dòng)情況，可以檢查過切、碰撞和加工質(zhì)量情況。仿真時(shí)系統(tǒng)可以按照可控的速度模擬整個(gè)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(shí)際零件的試驗(yàn)切削次數(shù)，降低成本。圖3為本零件加工過程中的刀具路徑檢驗(yàn)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(jīng)過自動(dòng)處理后可以快速生成機(jī)床可以識(shí)別的NC代碼。

（三）試驗(yàn)加工結(jié)果分析

將PowerMILL軟件生成的NC代碼傳入機(jī)床，進(jìn)行實(shí)際切削加工試驗(yàn)。加工完成的零件在清理去毛刺后，采用三坐標(biāo)測量儀進(jìn)行測量。三座標(biāo)測量結(jié)果顯示零件加工結(jié)果滿足圖紙要求。

本文對(duì)某型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)支撐套的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料加工特性和主要技術(shù)要求進(jìn)行了分析，對(duì)關(guān)鍵加工難點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析。針對(duì)關(guān)鍵加工難點(diǎn)，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(dǎo)入機(jī)床進(jìn)行了實(shí)際切削試驗(yàn)，得到的結(jié)果顯示試制件各項(xiàng)指標(biāo)滿足圖紙要求，從而掌握了該零件的制造技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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