地磅厂家关于异形天平支杆的加工工艺
地磅厂家关于异形天平支杆的加工工艺
天平支杆是风洞测力试验中常用的一种重要部件。文中针对一根异形天平支杆，进行工艺分析，制定合理的加工
方案。该支杆加工的成功案例，为以后类似零件的加工提供了可借鉴的经验。
0 引 言 | 3）线切割。加工支杆前端的正反楔孔、后端的平台面。4） | ||||
天平支杆是风洞测力试验中常用的一种重要部件， | 电火花。加工支杆前端内锥面上的键槽。5）钻削。加工支 | ||||
测力部件通过天平、天平支杆与风洞支架（或模型）相连。 | 杆上走线孔和线切割加工所用的穿丝孔。6）铣削。加工支 | ||||
天平支杆与天平连接端的轴线和与风洞支架（或模型）连 | 杆中部偏30°过渡锥和支杆走线槽。7）热处理与表面处 | ||||
接端的轴线通常是同轴的，但也常遇到一些异形天平支 | 理。根据材料性能和图样要求进行相应的热处理和表面 | ||||
杆，它们两端轴线不同轴。本文中讲述的是一根反“ Z”字 | 处理。 | ||||
形异形支杆的加工方法。 | 从上面支杆的结构和工艺分析中可以看出，支杆的 | ||||
1 天平支杆工艺分析 | 加工主要存在有以下的难点：1）工件的装夹定位难。由于 | ||||
从支杆的设计CAD图（图1）中可以看出，支杆内、外 | 支杆本身的结构特点，造成工件的装夹定位困难。2）工艺 | ||||
型面主要由大小直径不等的圆柱面、圆锥面结合而成。支 | 基准的确定难。各道加工工序中，加工工艺基准会有所变 | ||||
杆的前部和后部结构较复杂，在支杆前端布有两个贯穿 | 化，但都要求与设计基准关连、统一，以保证最终加工精 | ||||
支杆的楔孔，内锥面上开有键槽；在支杆后部有一平台 | 度。3）加工的变形控制难。在加工过程中，由于热处理、夹 | ||||
面，在支杆左右两侧沿表面分布的两条矩形截面走线槽。 | 紧力和切削力的作用，工件都会产生一定程度的变形。 | ||||
另外，支杆的表面质量和尺寸位置精度要求也较高。 | 针对以上难点，我们采取了如下的解决方案： | ||||
利用车削加工作为圆柱面、内外锥面的主要加工方 | |||||
式。为实现车削加工，在工件适当位置焊接工装夹头，以 | |||||
便于工件的装夹。对于在镗床、铣床、电火花、线切割等加 | |||||
工中，采用精加工后的圆柱面或平面进行装夹。 | |||||
合理设置工艺基准。支杆前部内锥和后部外锥轴心 | |||||
线有平行度的要求，但直接以它们的轴心线作为加工基 | |||||
准在加工中实践中很难实现。通过分析，可以看到支杆后 | |||||
部的等直段外圆与后部外锥、支杆前部的等直段外圆与 | |||||
前部内锥之间同轴度比较容易保证，还有，前后内外锥轴 | |||||
线因为平行所以在同一平面内，因此，我们在加工过程中 | |||||
图 1 | 支杆设计 CAD 图 | 采用了如下变化的加工工艺基准：1）以粗加工的下部外 | |||
根据支杆的外形结构特点、尺寸和形位公差以及表 | 圆柱面为基准，在工件两端打顶尖孔；2）以两端顶尖孔轴 | ||||
面质量等要求，我们确定支杆的主要加工方法：）车削 | 。 | 线为基准，磨外圆柱面；3）以磨床修整后的外圆柱面为基 | |||
完成支杆上所有柱面 内外锥面和螺纹的加工 | 1 | 准，加工内锥孔，在工件两侧加工对称的平面；4）以平面 | |||
）磨削 | 。 | ||||
、 | 。2 | 和外圆柱面为基准，在工件上部两端打顶尖孔；5）以两端 | |||
主要对加工基准和尺寸要求较高的柱面 锥面进行加工 | 。 | ||||
、 | |||||
顶尖孔轴线为基准，加工上部的外圆柱面和锥面；6）最后以上下外圆柱面为基准加工键槽及平台面。
降低加工过程中零件的变形。在加工过程中，减少零件大余量的切除，可减少应力变形。在支杆粗加工和半精加工阶段，对相关工序安排注意要留有加工余量，通过对加工面小进刀量、多次的加工来达到后续精加工所需精度要求，同时，通过磨削加工修整加工基准，以消除加工变形对基准的影响；在精加工阶段，采用电火花、线切割等特殊加工方法，将加工中因夹紧力和切削力对零件变形的影响减少到最低限度。合理安排热处理工序，支杆材料为F141，其热处理工艺是“固溶处理+人工时效”处理。为了减少或消除热处理引起工件的变形对零件尺寸的影响，将固溶处理安排在工装焊接后、粗加工前进行。
1 天平支杆加工工艺设计
下面简叙工艺设计中的主要工序及其具体内容。限
于篇幅，本文对加工过程中的尺寸和形位公差检测、探伤检测、热处理及表面处理等不作详细介绍。
1）备料：支杆外形以圆柱面和锥面为主，且外形直径变化不大，所以直接下为棒料 40 mm，长度700 mm。
2）热弯：加热工件，按样板弯支杆成形，见图2。
3）焊接：右端下部焊接下工装夹头，见图3。
4）热处理：F141固溶处理。
5)车床加工：加工工件左端圆柱面至 24.2 mm及工装右端夹头 30 mm；两端打顶尖孔，见图4。
数车：以外圆找正，加工工件左端的内锥孔，见图5。6）磨床加工：顶磨工件左端圆柱面至 24 mm，工装
右端夹头见光，保证同轴度。
7）线切割加工：以磨床加工外圆找正，在工件两侧加
工对称平面，见图6。
8）焊接：左端焊接上工装夹头，见图7。
9）镗床加工：保证轴线偏心距75 mm，保证与 24mm
外圆轴心线平行度不大于0.02 mm，以平面、圆柱面为基准找正工件，两端打顶尖孔，见图8。
10）车床加工：线切割去除下工装夹头后，加工工件右端 28 mm圆柱面、M28×1螺纹、20 mm圆柱面及1:10
外锥； 20 mm圆柱面及1:10外锥面双边留0.4 mm磨量，见图9。
11）磨床加工：顶磨工件右端 20 mm圆柱面、1:10外
锥至要求公差内。
12）镗床加工：线切割去除上工装夹头后，上镗床加工 4N7销孔，保证对称，见图10。
13）特检：超声波探伤。
14）线切割加工：加工支杆后部的平台面，保证平台
的位置公差要求。
15）电火花加工：加工支杆左端宽3 mm、深9 mm、高
36 mm的内键槽，保证图样中要求的对称度。
16）数铣：按图样要求尺寸加工工件中部偏30°过渡
锥，加工工件两侧的走线槽，加工走线孔，以及加工正反楔孔所用的穿丝孔。
17）热处理：时效强化，保证强度要求。
18）线切割加工：与天平配切左端前部的两处楔孔，
注意楔孔大小端的方向。
19）特检：磁力探伤。
20）最后进行表面处理。图11是支杆成品图（装上了
天平）。
3 结 语
异形天平支杆的加工工艺，首先要考虑的是加工时工件的可靠装夹；其次要考虑的是工艺基准与设计基准是否统一，加工时定位是否合理，对加工结果是否有不利
的影响，如何避免或消除这些不利影响。经过实践证明，本文所述加工方法满足了产品加工要求，保证了产品质量。在今后的加工过程中还可继续完善和改进，使之更科
学、更先进。
