一种定位焊接夹具加工方法与流程

本发明属于机械加工领域，涉及焊接弯管类零件的定位焊接夹具的加工方法，此定位焊接夹具用于将若干个成型后的弯管零件焊接成一个整体的弯管零件。

背景技术：

焊接过程中需要借助夹具对焊接部件进行定位，虽然现有的焊接夹具能够对被焊工件进行定位，但仍会存在焊接不准确的问题。现有的焊接夹中，为了方便被焊工件可以更好的放入定位区域，焊接夹具与被焊工件之前会留有间隙，而预留的这些间隙会使被焊工件之间、被焊工件与焊接夹具之间贴靠不紧。此时，为保证焊接质量，需要人工协助，如果人员之间配合不默契，也可能导致焊接不良的问题。尤其是对于弯管结构的焊接，现阶段仍存着较多问题，焊接后的弯管结构状态，对此类定位焊接工装的定位结构要求较高。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种定位焊接夹具加工方法，满足零件的焊接加工要求。

本发明的技术方案为：

一种定位焊接夹具加工装置的方法，具体包括以下步骤：

第一步，加工用于连接三个托架和两个定位销机构的底板，数控划针划出托架和定位销机构的位置线

1.1)钳工划出底板外形，铣工按钳工划的外形线铣底板的外形。

1.2)采用数控机床加工，在底板上制基准孔(此基准孔是之后加工三处托架和定位销机构的基准)；按数控编制的程序用划针划出三处托架和两处定位销机构的位置，运用catiav5中的ncmanufacturing模块里的advancedmachining命令进行数控设置；具体如下：

1.2.1)在advancedmachining模式下的partoperation命令里设置机床参数，选取底板的基准孔作为加工中的基准坐标，并设置x轴、y轴、z轴方向；之后在partoperation选项里添加manufacturingprogram程序条；

1.2.2)在manufacturingprogram程序条下添加curvefollowing命令，添加此命令后出现五个选项界面：在第一个选项中设置划针加工步距参数码，在machiningtolerance机床精度设置中填写精度为0.1mm；在第二个选项中选取焊接夹具数据集中三个挡块和两个托架的外形线，也就是划针的行程路径，划线深度设置为0.2mm；在第三个选项中选取加工刀具，选择刀具库中的划针；在第四个选项中填写刀具的转速和机床进给速度；在第五个选项中设置进刀和退刀的参数，进刀和退刀选择addaxialmotion命令，数值均为100mm。五个选项界面中的各参数设置后点击toolpathreplay，计算刀具加工轨迹，仿真演示无误后点击确定保存。

第二步，加工用于定位焊接零件的托架和定位销机构

托架和定位销机构均为焊接结构，单件加工后进行焊接，焊接后焖火去除焊接后的内力，焖火之后铣床铣平托架和定位销机构的底面，保证二者与底板贴合。所述的托架与零件贴合的型面不加工、定位销机构的定位孔不加工

第三步，整体加工底板与托架及定位销机构

钳工按数控划针划出的托架和定位销机构的位置线，将托架和定位销机构与底板装成后，再设制定位孔和螺纹装配孔；之后采用数控机床加工方法，加工托架与弯管零件贴合的型面，并加工定位销机构的定位孔，所述的加工定位孔的基准为步骤1.2)中加工底板时设置的基准孔，统一基准用于降低累积误差。

所述的数控机床加工方法具体为：

3.1)挡块的数控加工

3.1.1)运用catiav5中的ncmanufacturing模块里的advancedmachining命令进行数控设置。此次数控加工的基准与底板的加工基准一致，采用同样的坐标轴为基准，在底板的partoperation中直接加入manufacturingprogram程序条；

3.1.2)在manufacturingprogram程序条下添加contour-driven命令，添加此命令后出现五个程序选项界面：在第一个选项界面中设置机床精度0.01mm，在edgeselection命令选择需加工的托架曲面的最边缘线，并且加工箭头方向选择指向型面(此命令表示以边缘线为基准，延着边缘线加工箭头所指向的方向的所选取的型面)，在radial中的sweepingstrategy选项中选择从引导线加工到型面命令(fromguidetozonecenter)，在刀具径向步距选项(distancebetweenpaths)中设置为0.3mm；在第二个选项界面中选择被加工的曲面，选择三处托架与零件的贴合面，加工型面后留有的余量(offsetonpart)选择0mm；在第三个选项界面中选择刀具，选择球刀加工曲面；在第四个选项界面中选择设置机床的进给参数和刀具的转数；在第五个选项中选取加工进刀和退刀的参数，进退刀均选择alongtoolaxis命令，设置为100mm；选项中的各参数设置后点击toolpathreplay，计算出刀具加工轨迹，仿真演示无误后点击确定保存。

2)定位销机构的数控加工

在partoperation中继续加入manufacturingprogram程序条，在程序条下选择spotdrilling命令，添加此命令后出现五个程序选项界面：在第二个选项界面中选择需要加工的五轴孔，在nopoint中选择需要加工的五轴孔的圆心，将默认的fixedaxis参数改为variableaxis(前者用于加工三轴孔，后者用于加工五轴孔)；在第三个选项界面选择刀具为钻头；在第四个选项界面中选择设置机床的进给参数和刀具的转数；在第五个选项中选取加工进刀和退刀的参数，进退刀方式选择addaxialmotion命令加addmotiontoaline命令，line的方向选择需要加工的五轴孔的轴向；选项中的各参数设置后点击toolpathreplay计算出刀具加工轨迹，仿真演示无误后点击确定保存。数控加工后测量合格，钳工打光数控加工型面后交检。

本发明的有益效果为：采用本发明提供的加工方法能够保证三处托架与定位销机构的相对位置关系，并且保证定位焊接夹具的公差要求。

附图说明

图1为焊接后的弯管零件示意图。

图2为定位焊接夹具的示意图。

图3为定位焊接夹具和焊接零件的示意图。

具体实施方式

图1为此类弯管零件焊接后的示意图，该弯管零件由三个弯管零件焊接成。图2为此类定位焊接夹具示意图，此工装设计了三处托架和两处定位销机构，用于定位三个弯管零件，保证焊接位置要求。图3为定位焊接夹具和焊接零件的整体示意图。一种定位焊接夹具加工装置，包括三个托架、两个定位销、底板；托架和定位销机构均为焊接结构，用于定位焊接零件，保证焊接位置要求。所述的两个定位销固定安装在底板的左右两端，所述的三个托架分别固定安装在底板上方。

以下为弯管零件的焊接工装的具体工艺加工方案：

1)底板的加工：底板用于连接三个托架和两个定位销机构。具体工艺加工方法如下，刨床加工底板的厚二面至图纸尺寸并留余量0.3-0.5mm，磨床磨削厚二面平行至图纸尺寸要求，钳工划出底板的外形，铣工按钳工划的外形线铣底板的外形。之后采用数控机床加工，制基准孔(此基准孔也是之后加工三处托架和定位销机构的基准)，并且按数控编制的程序用划针划出三处托架和两处定位销机构的位置，运用catiav5软件中的ncmanufacturing模块里的advancedmachining命令进行数控编程。首先在partoperation命令里设置机床参数，选取底板的基准孔作为加工中的基准坐标，之后在partoperation选项里添加manufacturingprogram程序条，在此程序条下添加curvefollowing命令，添加此命令后出现程序编制选项，在第一个选项中设置划针加工步距参数码，在machiningtolerance机床精度设置中填写精度为0.1mm；在第二个选项中选取焊接夹具数据集中三个挡块和两个托架的外形线，也就是划针的行程路径，划线深度设置为0.2mm；在第三个选项中选取加工刀具，选择刀具库中的划针；在第四个选项中填写刀具的转速和机床进给速度；在第五个选项中设置进刀和退刀的参数，进刀和退刀选择addaxialmotion命令，数值都为100mm；选项中的各参数设置后点击toolpathreplay计算出刀具加工轨迹，仿真演示无误后点击确定保存。

2)托架和定位销机构的加工：托架和定位销机构用于定位焊接零件，托架和定位销机构均为焊接结构，单件加工后(托架与零件贴合的型面及定位销机构的定位孔不加工)，按设计图纸焊接成，焊接后焖火去除焊接后的内力，焖火之后铣床铣平托架和定位销机构的底面(保证与底板贴合)。

3)底板与托架及定位销机构的整体加工：钳工按数控划针划出的托架和定位销机构的位置线，将托架和定位销机构与底板装成，制定位孔，及螺纹装配孔。之后采用数控机床加工，加工托架与弯管零件贴合的型面，并加工定位销机构的定位孔(加工基准为之前加工底板时制的基准孔，统一的基准降低了累积的误差)。

具体的数控加工方法：1)挡块的数控加工：运用catiav5软件中的ncmanufacturing模块里的advancedmachining命令进行数控编程。此次数控加工的基准与底板的加工基准一致，采用同样的坐标轴为基准，因此可以在底板的数控编制partoperation中直接加入manufacturingprogram程序条，在程序条下添加contour-driven命令，添加此命令后出现程序编制选项，在第一个选项界面中设置机床精度0.01mm，edgeselection命令选择需要加工的托架曲面的最边缘线，并且加工箭头方向选择指向型面(此命令表示以边缘线为基准，延着边缘线加工箭头所指向的方向的所选取的型面)在radial中的sweepingstrategy选项中选择fromguidetozonecenter(从引导线加工到型面)，在distancebetweenpaths(刀具径向步距)选项中设置为0.3mm；在第二个选项界面中选择被加工的曲面，选择三处托架与零件的贴合面，offsetonpart(加工型面后留有的余量)选择0mm；在第三个选项界面中选择刀具，选择球刀加工曲面；在第四个选项界面中选择设置机床的进给参数和刀具的转数；在第五个选项中选取加工进刀和退刀的参数，进退刀均选择alongtoolaxis命令，设置为100mm；选项中的各参数设置后点击toolpathreplay计算出刀具加工轨迹，仿真演示无误后点击确定保存。2)定位销机构的数控加工：在之前的partoperation中继续加入manufacturingprogram程序条，在程序条下选择spotdrilling命令，添加此命令后出现程序编制选项，在第二个选项界面中选择需要加工的五轴孔，在nopoint中选择需要加工的五轴孔的圆心，将默认的fixedaxis参数改为variableaxis(前者用于加工三轴孔，后者用于加工五轴孔)；在第三个选项界面选择刀具为钻头；在第四个选项界面中选择设置机床的进给参数和刀具的转数；在第五个选项中选取加工进刀和退刀的参数，进退刀方式选择addaxialmotion命令加addmotiontoaline命令，line的方向选择需要加工的五轴孔的轴向；选项中的各参数设置后点击toolpathreplay计算出刀具加工轨迹，仿真演示无误后点击确定保存。数控加工后测量合格，钳工打光数控加工型面后交检。以上加工方法保证三处托架与定位销机构的相对位置关系，并且保证定位焊接夹具的公差要求。

粗加工、半精加工、精加工刀具参数设置：

feedrate

approach:6000mm/mn

machining:6000mm/mn

retract:6000mm/mn

unit:linear

spindlespeed

maching:3000turn/mn

unit:angular

quality:finish。