氣象火箭發(fā)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(fā)射架是用于發(fā)射氣象火箭人工增雨作業(yè)的一種發(fā)射平臺，它主要是向增雨作業(yè)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(xiàn)增雨作業(yè)。由于發(fā)射區(qū)域和高度有一定的要求，所以發(fā)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(fā)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(fā)射架1次可以裝彈發(fā)射4枚氣象火箭，左右各2枚，它還有1個固定發(fā)射架的回轉工作臺，可以實現(xiàn)水平面內360°回轉，鉛垂面內10°～90°仰角調節(jié)，發(fā)射導軌的結構如圖1所示。

圖1 氣象火箭發(fā)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(wěn)定作用；點火開關是銅電極，通電即可激發(fā)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(xiàn)增雨作業(yè)。

圖2 火箭彈

2.2 火箭發(fā)射架結構

火箭發(fā)射導軌架結構模型如圖3所示，火箭發(fā)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(tǒng)，通過φ42mm的內孔與回轉工作臺連接，左右各有1套發(fā)射導軌架。

圖3 火箭發(fā)射導軌架模型

圖4 火箭發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)射的一個電流激發(fā)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(fā)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(xiàn)發(fā)射架上下角度的調節(jié)。

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(shù)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(shù)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(xiàn)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(fā)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(xiàn)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(fā)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(fā)射架使用效果均良好。