一种提高钢板刻槽深度尺寸精度的装夹装置的制作方法

本发明属于装夹装置技术领域，涉及一种钢板刻槽装夹装置，特别涉及一种提高钢板刻槽深度尺寸精度的装夹装置。

背景技术：

体爆轰战斗部内部装填高能燃料，通过炸药爆炸抛撒驱动作用，高能燃料被抛撒到空气中，高能燃料与空气混合，形成大范围的活性云团，再经炸药二次起爆，活性云团产生体爆轰，释放出强烈的冲击波，是威力最大的武器之一。

李秀丽等人在文献“红外热成像技术在云团爆炸测温中的应用”(含能材料，2008年6月，第16卷第3期344页)中报道：在体爆轰战斗部壳体外表面刻环向均匀的竖槽后，壳体均匀破裂，燃料抛撒均匀，形成的云团形状规则，爆炸威力提高。

体爆轰战斗部的壳体通常由钢板卷成圆筒再焊接成型，钢板材料为q235钢，钢板厚度8～10mm，钢板宽度1.8～2m，刻槽深度为2～3mm，刻槽为v形槽，v形槽张开角度为60～65°，钢板的厚度与壳体的壁厚相同，卷焊后的圆筒不再进行加工。与铸造毛坯、棒料、管料再加工相比，节约了加工成本和时间。

为了保证壳体外表面刻槽深度的精度，通常先在钢板上刻槽，刻槽完成后，再将钢板卷成圆筒，并焊接成型。如果先将钢板卷焊成圆筒，再在外表面刻槽，由于卷焊成型的圆筒圆度误差较大，再刻槽时，部分槽深部分较深，刻槽深度的精度无法满足设计要求。

钢板的刻槽通常是在铣床上加工完成的，钢板的四个角装夹在铣床的台面上，使用双角铣刀在钢板上加工出v形槽。陈战士等人在文献“复杂薄壁、薄板类零件高速加工技术初探”(航空精密制造技术，2012年2月，第48卷第1期47页)中报道：钢板的壁厚与宽度之比小于1:20时，定义为薄板，薄板刚性差，装夹时薄板容易产生弹性变形，导致表面不平整，部分位置翘曲。整个钢板平面与铣床台面不能完全贴合，加工v形槽时钢板的不同部位是高低不平的，严重影响v形槽深度尺寸的精度，钢板凸起部位v形槽深度较大，钢板凹陷部位v形槽深度较小。进而影响体爆轰战斗部壳体外表面竖槽的尺寸精度，导致壳体破裂不均匀，影响燃料抛撒均匀程度，导致云团形状不规则，导致爆炸威力降低。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种提高钢板刻槽深度尺寸精度的装夹装置，本发明将薄壁钢板装夹时的自由无规律翘曲变为强制性的固定方向翘曲，在垂直于圆柱面轴线方向的抗弯截面系数大幅度提高，钢板与圆柱面最上端的母线是无缝隙贴合的。精确控制双角铣刀与圆柱面的距离，钢板v形槽深度尺寸精度得到精确控制。

本发明提供的一种提高钢板刻槽深度尺寸精度的装夹装置。包括刻槽钢板1，其特征在于，还包括支撑台2、压轮3；

刻槽钢板1的形状为第一矩形板，刻槽钢板1的第一矩形板的上端面为第一上端矩形平面，刻槽钢板1的第一矩形板的下端面为第一下端矩形平面；

刻槽钢板1的第一矩形板水平放置，刻槽钢板1为体爆轰战斗部壳体卷焊成型前的钢板，钢板上需要刻槽，钢板材料为q235钢，钢板厚度8～10mm，钢板宽度1.8～2m，刻槽深度为2～3mm，刻槽为v形槽，v形槽张开角度为60～65°，普通铣床上装夹钢板时，钢板发生翘曲，导致刻槽深度尺寸精度低，刻槽深度不均匀，导致壳体破裂不均匀，影响战斗部爆炸威力，本发明负责提高钢板刻槽深度尺寸精度；

支撑台2的形状为第二长方体，支撑台2的第二长方体的上端面带有第二凸起，支撑台2的第二凸起的上表面为八分之一圆柱面，支撑台2的八分之一圆柱面的中轴线水平，支撑台2的八分之一圆柱面的前端带有第二前端凸起，支撑台2的第二前端凸起的高度为三毫米，支撑台2的八分之一圆柱面的后端带有第二后端凸起，支撑台2的第二后端凸起的高度为三毫米，支撑台2的第二前端凸起和第二后端凸起之间的距离超过刻槽钢板1的第一矩形板宽度；

支撑台2位于刻槽钢板1的下端，支撑台2的八分之一圆柱面的中轴线与刻槽钢板1上的刻槽方向平行，支撑台2的八分之一圆柱面与刻槽钢板1的第一下端矩形平面贴合接触，刻槽钢板1的第一矩形板的后端面与支撑台2的第二后端凸起贴合接触，刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起有一定距离；

压轮3的形状为第三圆柱体，压轮3的第三圆柱体中轴线水平，压轮3的第三圆柱体的外侧面为第三外圆柱面，压轮3可以绕其中轴线转动，压轮3的中轴线可以上下移动，压轮3共两个；

压轮3的第三圆柱体中轴线与支撑台2的八分之一圆柱面的中轴线平行，压轮3位于刻槽钢板1的上端，两个压轮3分别位于刻槽钢板1刻槽部位的左右侧，压轮3的第三外圆柱面与刻槽钢板1的第一上端矩形平面接触；

支撑台2的第二凸起上表面的八分之一圆柱面直径为3.6～4.4mm；

刻槽时，压轮3的第三外圆柱面对刻槽钢板1的第一上端矩形平面产生的压强为151～167mpa；

刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间的距离为11～16mm；

所述一种提高钢板刻槽深度尺寸精度的装夹装置，其使用方法包括以下步骤：

步骤1：将刻槽钢板1放在支撑台2上，使刻槽钢板1的第一矩形板的后端面与支撑台2的第二后端凸起贴合；

步骤2：向下移动压轮3，通过压轮3对刻槽钢板1进行挤压，使刻槽钢板1的第一下端矩形平面与支撑台2的八分之一圆柱面与贴合；

步骤3：测量刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间的距离，当距离的最大值与最小值超过0.5mm时，认为刻槽钢板1与支撑台2贴合部分存在局部翘曲，向上移动压轮3，重新调整刻槽钢板1与支撑台2的相对位置，重新向下移动压轮3，通过压轮3对刻槽钢板1进行挤压，重新测量刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间的距离，直至距离的最大值与最小值低于0.5mm时，认为刻槽钢板1与支撑台2的贴合面是无缝隙的，刻槽钢板1与支撑台2贴合部分是平整的，不存在翘曲；

步骤4：将压轮3固定，使压轮3的轴线不能上下移动，压轮3不能绕其轴线自由转动，通过双角铣刀在刻槽钢板1的第一上端矩形平面上加工v形槽；

步骤5：解除对压轮3的固定，向上移动压轮3，向左移动刻槽钢板1，使刻槽钢板1的第一上端矩形平面上下一个需要加工v形槽的位置位于双角铣刀下端，重复步骤2、步骤3、步骤4，加工下一道v形槽；

步骤6：重复步骤5，直至所有v形槽加工完成；

步骤7：将刻槽钢板1上最左端和最右端由于需要装夹而未加工出v形槽的部位切掉，至此，钢板的v形槽加工完成。

关于支撑台2的第二凸起上表面的八分之一圆柱面直径、刻槽时，压轮3的第三外圆柱面对刻槽钢板1的第一上端矩形平面产生的压强、刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间的距离，可以采取以下2种方式的任意一种：

实现方式1：支撑台2的第二凸起上表面的八分之一圆柱面直径为3.6mm；

刻槽时，压轮3的第三外圆柱面对刻槽钢板1的第一上端矩形平面产生的压强为151mpa；

刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间的距离为11mm。

实现方式2：支撑台2的第二凸起上表面的八分之一圆柱面直径为4.4mm；

刻槽时，压轮3的第三外圆柱面对刻槽钢板1的第一上端矩形平面产生的压强为167mpa；

刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间的距离为16mm。

本发明的一种提高钢板刻槽深度尺寸精度的装夹装置，带来的技术效果体现为：

本发明适用的钢板材料为q235钢，钢板厚度8～10mm，钢板宽度1.8～2m，刻槽深度为2～3mm，刻槽为v形槽，v形槽张开角度为60～65°，本发明通过压轮将钢板压在支撑台上，由于支撑台的上端面为圆柱面，因此，钢板沿着支撑面上端的圆柱面弯曲方向强行发生了弯折，本发明将薄壁钢板装夹时的自由无规律翘曲变为强制性的固定方向翘曲，由于钢板在沿圆柱面方向发生弯折后，在垂直于圆柱面轴线方向的抗弯截面系数大幅度提高，因此，在垂直于圆柱面轴线方向不会再发生翘曲，因此，钢板与圆柱面最上端的母线是无缝隙贴合的。精确控制双角铣刀与圆柱面的距离，此距离即为钢板v形槽部位剩余厚度，也即钢板v形槽深度尺寸精度得到精确控制。

附图说明

图1是一种提高钢板刻槽深度尺寸精度的装夹装置的结构示意图。1、刻槽钢板，2、支撑台，3、压轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，需要说明的是本发明不局限于以下具体实施例，凡在本发明技术方案基础上进行的同等变换均在本发明的保护范围内。

实施例1：

如图1所示，本实施例给出一种提高钢板刻槽深度尺寸精度的装夹装置。包括刻槽钢板1，其特征在于，还包括支撑台2、压轮3；

刻槽钢板1的形状为第一矩形板，刻槽钢板1的第一矩形板的上端面为第一上端矩形平面，刻槽钢板1的第一矩形板的下端面为第一下端矩形平面；

刻槽钢板1的第一矩形板水平放置，刻槽钢板1为体爆轰战斗部壳体卷焊成型前的钢板，钢板上需要刻槽，钢板材料为q235钢，钢板厚度8～10mm，钢板宽度1.8～2m，刻槽深度为2～3mm，刻槽为v形槽，v形槽张开角度为60～65°，普通铣床上装夹钢板时，钢板发生翘曲，导致刻槽深度尺寸精度低，刻槽深度不均匀，导致壳体破裂不均匀，影响战斗部爆炸威力，本发明负责提高钢板刻槽深度尺寸精度；

支撑台2的形状为第二长方体，支撑台2的第二长方体的上端面带有第二凸起，支撑台2的第二凸起的上表面为八分之一圆柱面，支撑台2的八分之一圆柱面的中轴线水平，支撑台2的八分之一圆柱面的前端带有第二前端凸起，支撑台2的第二前端凸起的高度为三毫米，支撑台2的八分之一圆柱面的后端带有第二后端凸起，支撑台2的第二后端凸起的高度为三毫米，支撑台2的第二前端凸起和第二后端凸起之间的距离超过刻槽钢板1的第一矩形板宽度；

支撑台2位于刻槽钢板1的下端，支撑台2的八分之一圆柱面的中轴线与刻槽钢板1上的刻槽方向平行，支撑台2的八分之一圆柱面与刻槽钢板1的第一下端矩形平面贴合接触，刻槽钢板1的第一矩形板的后端面与支撑台2的第二后端凸起贴合接触，刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起有一定距离；

压轮3的形状为第三圆柱体，压轮3的第三圆柱体中轴线水平，压轮3的第三圆柱体的外侧面为第三外圆柱面，压轮3可以绕其中轴线转动，压轮3的中轴线可以上下移动，压轮3共两个；

压轮3的第三圆柱体中轴线与支撑台2的八分之一圆柱面的中轴线平行，压轮3位于刻槽钢板1的上端，两个压轮3分别位于刻槽钢板1刻槽部位的左右侧，压轮3的第三外圆柱面与刻槽钢板1的第一上端矩形平面接触；

本发明的使用方法及工作原理为：

所述一种提高钢板刻槽深度尺寸精度的装夹装置，其使用方法包括以下步骤：

步骤1：将刻槽钢板1放在支撑台2上，使刻槽钢板1的第一矩形板的后端面与支撑台2的第二后端凸起贴合；

步骤2：向下移动压轮3，通过压轮3对刻槽钢板1进行挤压，使刻槽钢板1的第一下端矩形平面与支撑台2的八分之一圆柱面与贴合；

步骤3：测量刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间的距离，当距离的最大值与最小值超过0.5mm时，认为刻槽钢板1与支撑台2贴合部分存在局部翘曲，向上移动压轮3，重新调整刻槽钢板1与支撑台2的相对位置，重新向下移动压轮3，通过压轮3对刻槽钢板1进行挤压，重新测量刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间的距离，直至距离的最大值与最小值低于0.5mm时，认为刻槽钢板1与支撑台2的贴合面是无缝隙的，刻槽钢板1与支撑台2贴合部分是平整的，不存在翘曲；

步骤4：将压轮3固定，使压轮3的轴线不能上下移动，压轮3不能绕其轴线自由转动，通过双角铣刀在刻槽钢板1的第一上端矩形平面上加工v形槽；

步骤5：解除对压轮3的固定，向上移动压轮3，向左移动刻槽钢板1，使刻槽钢板1的第一上端矩形平面上下一个需要加工v形槽的位置位于双角铣刀下端，重复步骤2、步骤3、步骤4，加工下一道v形槽；

步骤6：重复步骤5，直至所有v形槽加工完成；

步骤7：将刻槽钢板1上最左端和最右端由于需要装夹而未加工出v形槽的部位切掉，至此，钢板的v形槽加工完成。

本发明的工作原理如下：

由于薄壁钢板的刚度差，容易发生弯折翘曲变形，因此，采用常规加工时，钢板装夹后，在垂直于钢板平面的挤压装夹力下，钢板内部是会发生翘曲的，钢板表面是不平整的，因此导致加工的v形槽深浅不均匀。本发明将钢板压在一个圆柱面上，通过挤压力使钢板在一个方向上弯曲，而钢板一旦在该方向上发生了弯曲，在其他方向上再发生弯曲的抗弯截面系数增加，也即在其他方向发生弯折的难度增大，在其他方向不会再发生翘曲。而且，钢板和圆柱面的最高点一开始是线接触，该接触线的挤压力是最大的，钢板尽管和圆柱面完全贴合，钢板和圆柱面最高点的接触线的挤压力还是最大的，在相互挤压作用下，可以做到该接触线是无缝隙的，钢板的下端与圆柱面最高点的线基础，此位置钢板的上端进行加工v形槽，因此，在钢板加工v形槽部位的直线上不存在翘曲，因此，避免了由于装夹产生的加工误差，提高了v形槽深度尺寸的精度。

钢板被挤压后与支撑台2的第二凸起上表面的八分之一圆柱面贴合，当支撑台2的第二凸起上表面的八分之一圆柱面直径太大时，钢板的弯折曲率半径太大，弯折的程度太低，一方面钢板与支撑台2的挤压力太小，钢板与支撑台2最上端的贴合程度太小，另一方面钢板弯折程度低了以后，其他方向的抗弯截面系数不够大，仍存在其他方向弯折的可能，从而发生翘曲。导致刻槽精度降低；当支撑台2的第二凸起上表面的八分之一圆柱面直径太小时，钢板的弯折曲率半径太小，弯折的程度太大，钢板容易发生弯折后的永久变形，本发明只是对钢板进行v形槽加工，不改变钢板加工后的形状，希望钢板加工完v形槽后仍是一张钢板，而不是圆弧板。因为钢板加工完v形槽后下一道工序是卷成圆筒，圆筒的加工工艺是将钢板卷成圆筒，若钢板发生了弯曲变形，对下一道加工工序造成影响。通过大量实验发现，支撑台2的第二凸起上表面的八分之一圆柱面直径为3.6～4.4mm时，上述问题均可以避免，上述功能均得以实现，满足使用要求。

本实施例中，支撑台2的第二凸起上表面的八分之一圆柱面直径为3.6mm；

刻槽时，通过压轮3的第三外圆柱面对刻槽钢板1的第一上端矩形平面进行挤压，希望刻槽过程中，钢板不能发生蹿动，否则刻槽的位置将会改变，使得加工精度不能满足使用要求。因此，当压轮3的第三外圆柱面对刻槽钢板1的第一上端矩形平面产生的压强太小时，由于对钢板的挤压力太小，钢板有发生移动的倾向风险，一旦钢板移动，刻槽的位置改变，导致产品报废。当压轮3的第三外圆柱面对刻槽钢板1的第一上端矩形平面产生的压强太大时，压轮3对刻槽钢板1的挤压力太大，容易使其发生局部压缩屈服变形，导致产品报废。通过大量实验发现，压轮3的第三外圆柱面对刻槽钢板1的第一上端矩形平面产生的压强为151～167mpa时，上述问题均可以避免，上述功能均得以实现，满足使用要求。

本实施例中，压轮3的第三外圆柱面对刻槽钢板1的第一上端矩形平面产生的压强为151mpa；

本发明的刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间存在一定距离，此距离为钢板是否平整的测量距离。一旦钢板与支撑台2的贴合达不到严丝合缝，此距离一定是大小不等的。一旦钢板沿着垂直轴线发生倾向，此距离一定是由小到大的，刻槽前测量此距离与刻槽后测量此距离进行对比，若此距离发生变化，证明加工过程导致钢板蹿动，刻槽位置是产生错误的，因此，通过测量此距离，可以验证钢板的装夹是否平整牢固，进而了解刻槽的尺寸精度和位置精度是否正确。若刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间的距离太小，使用普通卡尺测量困难，使得测量结果不准确，使得本发明的结果不可靠。若刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间的距离太大，使得测量结果由于数值太大造成的误差太大，也使得本发明的结果不可靠。通过大量实验发现，刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间的距离为11～16mm时，上述问题均可以避免，上述功能均得以实现，满足使用要求。

本实施例中，刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间的距离为11mm；

采购两张相同钢板，厚度需满足精度要求，使用激光切割的方法，使得长宽尺寸满足精度要求，其中一张钢板使用原方案的铣床加工v形槽，加工完成后，测量v形槽深度，深度最大值和深度最小值之差超过1mm，该深度差已经导致壳体不能均匀破裂，对后续抛撒云团以及爆轰产生影响。另一张钢板使用本发明加工v形槽，加工完成后，测量v形槽深度，深度最大值和深度最小值之差不超过0.1mm，认为刻槽深度是均匀的，壳体会在刻槽部位均匀破裂，保证了战斗部的爆炸威力。证明本发明有效。

本发明的一种提高钢板刻槽深度尺寸精度的装夹装置，带来的技术效果体现为：

本发明适用的钢板材料为q235钢，钢板厚度8～10mm，钢板宽度1.8～2m，刻槽深度为2～3mm，刻槽为v形槽，v形槽张开角度为60～65°，本发明通过压轮将钢板压在支撑台上，由于支撑台的上端面为圆柱面，因此，钢板沿着支撑面上端的圆柱面弯曲方向强行发生了弯折，本发明将薄壁钢板装夹时的自由无规律翘曲变为强制性的固定方向翘曲，由于钢板在沿圆柱面方向发生弯折后，在垂直于圆柱面轴线方向的抗弯截面系数大幅度提高，因此，在垂直于圆柱面轴线方向不会再发生翘曲，因此，钢板与圆柱面最上端的母线是无缝隙贴合的。精确控制双角铣刀与圆柱面的距离，此距离即为钢板v形槽部位剩余厚度，也即钢板v形槽深度尺寸精度得到精确控制。

实施例2：

实施例2与实施例1的区别在于：

本实施例中，支撑台2的第二凸起上表面的八分之一圆柱面直径为4.4mm；

本实施例中，压轮3的第三外圆柱面对刻槽钢板1的第一上端矩形平面产生的压强为167mpa；

本实施例中，刻槽钢板1的第一矩形板的前端面与支撑台2的第二前端凸起之间的距离为16mm；

采购两张相同钢板，厚度需满足精度要求，使用激光切割的方法，使得长宽尺寸满足精度要求，其中一张钢板使用原方案的铣床加工v形槽，加工完成后，测量v形槽深度，深度最大值和深度最小值之差超过1mm，该深度差已经导致壳体不能均匀破裂，对后续抛撒云团以及爆轰产生影响。另一张钢板使用本发明加工v形槽，加工完成后，测量v形槽深度，深度最大值和深度最小值之差不超过0.1mm，认为刻槽深度是均匀的，壳体会在刻槽部位均匀破裂，保证了战斗部的爆炸威力。证明本发明有效。

本发明的一种提高钢板刻槽深度尺寸精度的装夹装置，带来的技术效果体现为：

本发明适用的钢板材料为q235钢，钢板厚度8～10mm，钢板宽度1.8～2m，刻槽深度为2～3mm，刻槽为v形槽，v形槽张开角度为60～65°，本发明通过压轮将钢板压在支撑台上，由于支撑台的上端面为圆柱面，因此，钢板沿着支撑面上端的圆柱面弯曲方向强行发生了弯折，本发明将薄壁钢板装夹时的自由无规律翘曲变为强制性的固定方向翘曲，由于钢板在沿圆柱面方向发生弯折后，在垂直于圆柱面轴线方向的抗弯截面系数大幅度提高，因此，在垂直于圆柱面轴线方向不会再发生翘曲，因此，钢板与圆柱面最上端的母线是无缝隙贴合的。精确控制双角铣刀与圆柱面的距离，此距离即为钢板v形槽部位剩余厚度，也即钢板v形槽深度尺寸精度得到精确控制。