一種定位焊接夾具加工方法與流程

本發明屬于機械加工領域，涉及焊接彎管類零件的定位焊接夾具的加工方法，此定位焊接夾具用于將若干個成型后的彎管零件焊接成一個整體的彎管零件。

背景技術：

焊接過程中需要借助夾具對焊接部件進行定位，雖然現有的焊接夾具能夠對被焊工件進行定位，但仍會存在焊接不準確的問題。現有的焊接夾中，為了方便被焊工件可以更好的放入定位區域，焊接夾具與被焊工件之前會留有間隙，而預留的這些間隙會使被焊工件之間、被焊工件與焊接夾具之間貼靠不緊。此時，為保證焊接質量，需要人工協助，如果人員之間配合不默契，也可能導致焊接不良的問題。尤其是對于彎管結構的焊接，現階段仍存著較多問題，焊接后的彎管結構狀態，對此類定位焊接工裝的定位結構要求較高。

技術實現要素：

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種定位焊接夾具加工方法，滿足零件的焊接加工要求。

本發明的技術方案為：

一種定位焊接夾具加工裝置的方法，具體包括以下步驟：

第一步，加工用于連接三個托架和兩個定位銷機構的底板，數控劃針劃出托架和定位銷機構的位置線

1.1)鉗工劃出底板外形，銑工按鉗工劃的外形線銑底板的外形。

1.2)采用數控機床加工，在底板上制基準孔(此基準孔是之后加工三處托架和定位銷機構的基準)；按數控編制的程序用劃針劃出三處托架和兩處定位銷機構的位置，運用catiav5中的ncmanufacturing模塊里的advancedmachining命令進行數控設置；具體如下：

1.2.1)在advancedmachining模式下的partoperation命令里設置機床參數，選取底板的基準孔作為加工中的基準坐標，并設置x軸、y軸、z軸方向；之后在partoperation選項里添加manufacturingprogram程序條；

1.2.2)在manufacturingprogram程序條下添加curvefollowing命令，添加此命令后出現五個選項界面：在第一個選項中設置劃針加工步距參數碼，在machiningtolerance機床精度設置中填寫精度為0.1mm；在第二個選項中選取焊接夾具數據集中三個擋塊和兩個托架的外形線，也就是劃針的行程路徑，劃線深度設置為0.2mm；在第三個選項中選取加工刀具，選擇刀具庫中的劃針；在第四個選項中填寫刀具的轉速和機床進給速度；在第五個選項中設置進刀和退刀的參數，進刀和退刀選擇addaxialmotion命令，數值均為100mm。五個選項界面中的各參數設置后點擊toolpathreplay，計算刀具加工軌跡，仿真演示無誤后點擊確定保存。

第二步，加工用于定位焊接零件的托架和定位銷機構

托架和定位銷機構均為焊接結構，單件加工后進行焊接，焊接后燜火去除焊接后的內力，燜火之后銑床銑平托架和定位銷機構的底面，保證二者與底板貼合。所述的托架與零件貼合的型面不加工、定位銷機構的定位孔不加工

第三步，整體加工底板與托架及定位銷機構

鉗工按數控劃針劃出的托架和定位銷機構的位置線，將托架和定位銷機構與底板裝成后，再設制定位孔和螺紋裝配孔；之后采用數控機床加工方法，加工托架與彎管零件貼合的型面，并加工定位銷機構的定位孔，所述的加工定位孔的基準為步驟1.2)中加工底板時設置的基準孔，統一基準用于降低累積誤差。

所述的數控機床加工方法具體為：

3.1)擋塊的數控加工

3.1.1)運用catiav5中的ncmanufacturing模塊里的advancedmachining命令進行數控設置。此次數控加工的基準與底板的加工基準一致，采用同樣的坐標軸為基準，在底板的partoperation中直接加入manufacturingprogram程序條；

3.1.2)在manufacturingprogram程序條下添加contour-driven命令，添加此命令后出現五個程序選項界面：在第一個選項界面中設置機床精度0.01mm，在edgeselection命令選擇需加工的托架曲面的最邊緣線，并且加工箭頭方向選擇指向型面(此命令表示以邊緣線為基準，延著邊緣線加工箭頭所指向的方向的所選取的型面)，在radial中的sweepingstrategy選項中選擇從引導線加工到型面命令(fromguidetozonecenter)，在刀具徑向步距選項(distancebetweenpaths)中設置為0.3mm；在第二個選項界面中選擇被加工的曲面，選擇三處托架與零件的貼合面，加工型面后留有的余量(offsetonpart)選擇0mm；在第三個選項界面中選擇刀具，選擇球刀加工曲面；在第四個選項界面中選擇設置機床的進給參數和刀具的轉數；在第五個選項中選取加工進刀和退刀的參數，進退刀均選擇alongtoolaxis命令，設置為100mm；選項中的各參數設置后點擊toolpathreplay，計算出刀具加工軌跡，仿真演示無誤后點擊確定保存。

2)定位銷機構的數控加工

在partoperation中繼續加入manufacturingprogram程序條，在程序條下選擇spotdrilling命令，添加此命令后出現五個程序選項界面：在第二個選項界面中選擇需要加工的五軸孔，在nopoint中選擇需要加工的五軸孔的圓心，將默認的fixedaxis參數改為variableaxis(前者用于加工三軸孔，后者用于加工五軸孔)；在第三個選項界面選擇刀具為鉆頭；在第四個選項界面中選擇設置機床的進給參數和刀具的轉數；在第五個選項中選取加工進刀和退刀的參數，進退刀方式選擇addaxialmotion命令加addmotiontoaline命令，line的方向選擇需要加工的五軸孔的軸向；選項中的各參數設置后點擊toolpathreplay計算出刀具加工軌跡，仿真演示無誤后點擊確定保存。數控加工后測量合格，鉗工打光數控加工型面后交檢。

本發明的有益效果為：采用本發明提供的加工方法能夠保證三處托架與定位銷機構的相對位置關系，并且保證定位焊接夾具的公差要求。

附圖說明

圖1為焊接后的彎管零件示意圖。

圖2為定位焊接夾具的示意圖。

圖3為定位焊接夾具和焊接零件的示意圖。

具體實施方式

圖1為此類彎管零件焊接后的示意圖，該彎管零件由三個彎管零件焊接成。圖2為此類定位焊接夾具示意圖，此工裝設計了三處托架和兩處定位銷機構，用于定位三個彎管零件，保證焊接位置要求。圖3為定位焊接夾具和焊接零件的整體示意圖。一種定位焊接夾具加工裝置，包括三個托架、兩個定位銷、底板；托架和定位銷機構均為焊接結構，用于定位焊接零件，保證焊接位置要求。所述的兩個定位銷固定安裝在底板的左右兩端，所述的三個托架分別固定安裝在底板上方。

以下為彎管零件的焊接工裝的具體工藝加工方案：

1)底板的加工：底板用于連接三個托架和兩個定位銷機構。具體工藝加工方法如下，刨床加工底板的厚二面至圖紙尺寸并留余量0.3-0.5mm，磨床磨削厚二面平行至圖紙尺寸要求，鉗工劃出底板的外形，銑工按鉗工劃的外形線銑底板的外形。之后采用數控機床加工，制基準孔(此基準孔也是之后加工三處托架和定位銷機構的基準)，并且按數控編制的程序用劃針劃出三處托架和兩處定位銷機構的位置，運用catiav5軟件中的ncmanufacturing模塊里的advancedmachining命令進行數控編程。首先在partoperation命令里設置機床參數，選取底板的基準孔作為加工中的基準坐標，之后在partoperation選項里添加manufacturingprogram程序條，在此程序條下添加curvefollowing命令，添加此命令后出現程序編制選項，在第一個選項中設置劃針加工步距參數碼，在machiningtolerance機床精度設置中填寫精度為0.1mm；在第二個選項中選取焊接夾具數據集中三個擋塊和兩個托架的外形線，也就是劃針的行程路徑，劃線深度設置為0.2mm；在第三個選項中選取加工刀具，選擇刀具庫中的劃針；在第四個選項中填寫刀具的轉速和機床進給速度；在第五個選項中設置進刀和退刀的參數，進刀和退刀選擇addaxialmotion命令，數值都為100mm；選項中的各參數設置后點擊toolpathreplay計算出刀具加工軌跡，仿真演示無誤后點擊確定保存。

2)托架和定位銷機構的加工：托架和定位銷機構用于定位焊接零件，托架和定位銷機構均為焊接結構，單件加工后(托架與零件貼合的型面及定位銷機構的定位孔不加工)，按設計圖紙焊接成，焊接后燜火去除焊接后的內力，燜火之后銑床銑平托架和定位銷機構的底面(保證與底板貼合)。

3)底板與托架及定位銷機構的整體加工：鉗工按數控劃針劃出的托架和定位銷機構的位置線，將托架和定位銷機構與底板裝成，制定位孔，及螺紋裝配孔。之后采用數控機床加工，加工托架與彎管零件貼合的型面，并加工定位銷機構的定位孔(加工基準為之前加工底板時制的基準孔，統一的基準降低了累積的誤差)。

具體的數控加工方法：1)擋塊的數控加工：運用catiav5軟件中的ncmanufacturing模塊里的advancedmachining命令進行數控編程。此次數控加工的基準與底板的加工基準一致，采用同樣的坐標軸為基準，因此可以在底板的數控編制partoperation中直接加入manufacturingprogram程序條，在程序條下添加contour-driven命令，添加此命令后出現程序編制選項，在第一個選項界面中設置機床精度0.01mm，edgeselection命令選擇需要加工的托架曲面的最邊緣線，并且加工箭頭方向選擇指向型面(此命令表示以邊緣線為基準，延著邊緣線加工箭頭所指向的方向的所選取的型面)在radial中的sweepingstrategy選項中選擇fromguidetozonecenter(從引導線加工到型面)，在distancebetweenpaths(刀具徑向步距)選項中設置為0.3mm；在第二個選項界面中選擇被加工的曲面，選擇三處托架與零件的貼合面，offsetonpart(加工型面后留有的余量)選擇0mm；在第三個選項界面中選擇刀具，選擇球刀加工曲面；在第四個選項界面中選擇設置機床的進給參數和刀具的轉數；在第五個選項中選取加工進刀和退刀的參數，進退刀均選擇alongtoolaxis命令，設置為100mm；選項中的各參數設置后點擊toolpathreplay計算出刀具加工軌跡，仿真演示無誤后點擊確定保存。2)定位銷機構的數控加工：在之前的partoperation中繼續加入manufacturingprogram程序條，在程序條下選擇spotdrilling命令，添加此命令后出現程序編制選項，在第二個選項界面中選擇需要加工的五軸孔，在nopoint中選擇需要加工的五軸孔的圓心，將默認的fixedaxis參數改為variableaxis(前者用于加工三軸孔，后者用于加工五軸孔)；在第三個選項界面選擇刀具為鉆頭；在第四個選項界面中選擇設置機床的進給參數和刀具的轉數；在第五個選項中選取加工進刀和退刀的參數，進退刀方式選擇addaxialmotion命令加addmotiontoaline命令，line的方向選擇需要加工的五軸孔的軸向；選項中的各參數設置后點擊toolpathreplay計算出刀具加工軌跡，仿真演示無誤后點擊確定保存。數控加工后測量合格，鉗工打光數控加工型面后交檢。以上加工方法保證三處托架與定位銷機構的相對位置關系，并且保證定位焊接夾具的公差要求。

粗加工、半精加工、精加工刀具參數設置：

feedrate

approach:6000mm/mn

machining:6000mm/mn

retract:6000mm/mn

unit:linear

spindlespeed

maching:3000turn/mn

unit:angular

quality:finish。