王繼孔 賈廣杰 于 力

(西安電子工程研究所 西安 710100)

工藝制造技術

裂縫波導端頭加工多工位集成快換裝夾系統(tǒng)的開發(fā)及應用

王繼孔 賈廣杰 于 力

(西安電子工程研究所 西安 710100)

針對裂縫波導端頭加工的需求，開發(fā)了一種多工位集成的快換裝夾系統(tǒng)，結構簡單、定位夾緊快速，能夠一次裝夾2件工件，實現了銑兩端臺階、銑法蘭端面、法蘭端面鉆孔3種工序裝夾定位模塊的集成，能夠實現快速、高效的更換各裝夾模塊，更換工件速度快。解決了裂縫波導銑兩端臺階、銑法蘭端面工序完全依賴大型五面體龍門加工中心和法蘭端面鉆孔需站于4米高臺操作的問題。

裂縫波導 多工位集成 快換裝夾

0 前言

裂縫波導是相控陣雷達中最為常見和重要的零件之一，也是其天線制造中較為困難的零件之一，其加工質量和效率直接影響著雷達產品的性能。隨著相控陣天線技術的不斷發(fā)展和廣泛應用，對裂縫波導的加工提出更高的要求，其加工精度的保證也成為相控陣雷達生產中的關鍵技術之一。

某型號相控陣雷達的陣列天線由若干根窄邊裂縫波導組成(見圖1)。天線陣面上每根波導的窄邊開有許多裂縫，裂縫深度、角度不一。裂縫波導主要加工過程為：先在波導管一個面上銑削不同角度的一組縫隙，然后在波導管兩端銑削臺階，兩端套裝法蘭盤后，銑削法蘭端面，并于法蘭端面鉆削安裝孔。

根據產品型號的不同，裂縫波導長度由1000mm到3000mm不等。因長度原因，目前裂縫波導加工中，銑兩端臺階、銑法蘭端面等工序均需要在大型五面體龍門加工中心上進行，經常導致高端加工設備的產能瓶頸。裂縫波導管法蘭端面鉆孔需站立于4米多高的平臺上進行，存在較大的安全風險。因此需要設計一種高效定位裝夾裝置，使得在普通數控加工中心上就能夠實現裂縫波導管銑兩端臺階、銑法蘭端面、法蘭端面鉆孔等工序的加工。

1 裝夾系統(tǒng)技術方案

對裂縫波導工藝過程進行分析，開縫加工必須使用行程超過3000mm的設備；而銑兩端臺階需要使用臥式加工設備，但加工行程不超過200mm；銑法蘭端面需要使用立式加工設備，加工行程同樣不超過200mm；法蘭端面鉆孔在使用臥式加工設備情況下，加工行程同樣不超過200mm。

針對以上分析，我們決定對普通加工中心應用角銑頭進行立臥轉換，再設計一套裝夾系統(tǒng)，將銑兩端臺階、銑法蘭端面及法蘭端面鉆孔3道工序的定位裝夾集成在該工裝系統(tǒng)上，最終實現上述3道工序全部在普通立式加工中心上加工完成。在工裝系統(tǒng)設計上我們引入多工位、快換、快鎖等理念，工裝各模塊各模塊之間都采用快鎖快換方式進行連接，能夠實現快速換模。

該裝夾系統(tǒng)由裝夾集成臺面(1)、輔助支撐支架(2)、輔助支撐臺面(3)、快鎖銷(4)、快速夾緊模塊(5)、雙臺面虎鉗(6)、縫隙定位塊(7)、波導口定位模塊(8)、壓板(9)等零件組成，見圖2。圖中10為加工工件裂縫波導,11為機床臺面。

(1)裝夾集成臺面設計

設計了裝夾集成臺面，作為裝置各模塊的集成平臺，安裝連接于機床臺面，該裝夾臺面上設計了裝置各模塊的快換接口。

(2)定位模塊設計

裝置的定位模塊包括兩部分：

a.縫隙定位模塊

該定位模塊用于銑兩端臺階及銑法蘭端面時的定位。工件側向放置，依照六點定位原理，以工件側面及底面作為定位基準，通過與虎鉗鉗口及底面的貼合限制其五個自由度，最后一個自由度則由工件縫隙側面與縫隙定位塊的貼合給予限制，這樣即滿足了定位要求。縫隙定位模塊連接安裝于虎鉗中心塊兩側，分別用于兩側工件的定位。

b.波導口定位模塊

該定位模塊(圖3)用于法蘭端面鉆孔時的定位。通過鉆模芯子結構實現對工件內腔的定位，限制其五個自由度，最后一個自由度則由工件法蘭端面與該模塊表面的貼緊給予限制，這樣就滿足了定位要求。該模塊通過快鎖銷安裝于裝夾臺面上。

(3)夾緊模塊設計

銑兩端臺階及銑法蘭端面加工時，主要通過虎鉗的夾緊及輔助支撐模塊上的快速夾緊模塊實現工件的夾緊。

法蘭端面鉆孔加工時，主要通過安裝于波導口定位模塊上的快速夾緊模塊帶動壓板實現工件的夾緊。

(4)輔助支撐模塊設計

由于裂縫波導管為細長工件，需考慮長度方向的輔助支撐，以防止其變形。主要由輔助支撐支架和輔助支撐臺面組成，輔助支撐支架連接于裝夾臺面，輔助支撐臺面通過快鎖銷安裝于輔助支撐支架上。

2 裝夾系統(tǒng)應用情況

所開發(fā)的裝夾系統(tǒng)在實際應用時(圖4、圖5)，具體實施過程如下：

(1)銑兩端臺階及銑法蘭端面時

a.通過快鎖銷，安裝連接雙臺面虎鉗；

b.通過快鎖銷，安裝連接輔助支撐臺面；

c.工件1側向裝入虎鉗外側臺面，側面及底面分別貼緊虎鉗側面及底面，縫隙卡入縫隙定位塊并貼緊；

d.工件2側向裝入虎鉗內側臺面，側面及底面分別貼緊虎鉗側面及底面，縫隙卡入縫隙定位塊并貼緊；

e.夾緊虎鉗；

f.夾緊輔助支撐臺面處快速鎖緊塊。

(2)法蘭端面鉆孔時

a.通過快鎖銷，安裝連接雙臺面虎鉗；

b.通過快鎖銷，安裝連接輔助支撐臺面；

c.通過快鎖銷，安裝連接波導口定位模塊；

d.工件1內腔插入波導口定位模塊外側“芯子”；

e.工件2內腔插入波導口定位模塊內側“芯子”；

f.壓板放入工件法蘭與快速夾緊模塊之間；

g.旋緊快速夾緊模塊。

裂縫波導端頭加工多工位集成快換裝夾系統(tǒng)與以往夾具相比，其有益效果主要體現在以下4個方面：

(1)一次裝夾2件工件。采用了雙臺面設計，能夠實現一次裝夾2件工件。

(2)多工位集成。實現了銑兩端臺階、銑法蘭端面、法蘭端面鉆孔3種工序裝夾定位模塊的集成。

(3)模塊快換功能。通過快鎖銷的應用，能夠實現快速、高效的更換各裝夾模塊。更換裝夾模塊時，只需插入、旋緊快鎖銷，不需要重新找正，十幾秒即可完成。

(4)更換工件速度快。通過快鎖夾緊模塊的應用，實現了工件的快速裝夾。在裝夾過程中，一手壓緊工件，另一只手只需旋緊快鎖夾緊模塊，幾秒鐘即可完成。

3 總結

本文所開發(fā)的集成快換裝夾系統(tǒng)對普通數控加工中心進行改造，實現了多工位集成和雙臺面集成，能夠滿足裂縫波導銑臺階、銑端面、鉆孔等工序加工要求，并且能夠實現一次裝夾加工2件，生產效率大幅提高，高臺操作安全隱患消除。滿足了多種規(guī)格裂縫波導的加工，在多個型號產品上得到了應用，成功解決生產瓶頸，是數控加工領域“降本增效”的成功嘗試。

[1] 王繼孔.倪亮，裂縫波導加工變形控制技術研究[M].國防制造技術，2009.

[2] 倪亮.功分器定位工裝設計[J].火控雷達技術.2000，29(6):55-57.

[3] 張杰.提高企業(yè)數控加工效率的有效方法[J].機床與液壓，2011，39(18)：43-45.

[4] 田輝，王俊斌.航空零件數控加工的特點[J].航空制造技術，2010(19):38-41.

[5] 蔡瑾，段國林，李翠玉等.夾具設計技術發(fā)展綜述[J].河北工業(yè)大學學報，2002,(5):35-40.

MachiningofSlotWaveguideEnds——DevelopmentandApplicationofMulti-PointIntegratedQuickFixtureChangingSystem

Wang Jikong, Jia Guangjie, Yu Li

(Xi’an Electronic Engineering Research Institute, Xi’an 710100)

A multi-point integrated quick fixture changing system is developed in order to meet requirement of slot waveguide end processing. The system features simple structure and quick positioning/fixing, two work pieces can be fixed at one time, fixing and positioning modules for three kinds of processing, i.e. machining of steps at two ends, flange end and drilling on flange end can be integrated, therefore various fixture modules can be changed quickly and effectively, work pieces can be changed at high speed. Machining of steps at two ends of slot waveguide, flange end and drilling on flange end can be achieved by using this system instead of totally depend on large pentahedron gantry machining-center and standing on 4m high platform for drilling on flange end.

slot waveguide; multi-point integrated; quick fixture changing

2017-06-25

王繼孔(1982-)，男，高級工程師。主要研究方向為微波器件加工工藝。

TN957

A

1008-8652(2017)03-076-03