1工艺方案的确定
1.1分析计算
为了能确定组成关键件3个平面之间的位置关系，需根据关键件图纸设计要求分析、计算，确定3个平面之间空间位置关系，使之能组合成符合图纸（投影视图）要求的三维空间形状，为具体工艺设计提供依据。本分析主要采用做图法计算出3个平面之间空间位置关系。首先根据设计图纸绘制出二维关键件侧面投影图，如下图1。关键件三维空间形状就是由斜面A和两个圆弧所在面B、C组成；然后绘制与斜面A垂直的投影图，这样斜面A投影成一个椭圆（其中斜面上的1、3点对应椭圆上的1'、3'点）；将关键件侧面投影图中R圆弧与斜面交点2（尺寸L位置）投影到椭圆上，与椭圆形成两个交点2'和2''；分别连线椭圆顶点1'与交点2'和2''，形成两条线1'2'和1'2''就是圆弧所在平面B、C与面A的交线，也就是加工形成圆弧面必须经过的线；测量线1'2'（或1'2''）与中轴线1'3'之间夹角为θ1/2。其次还需要知道平面B、C与面A之间的夹角就能确定两个面之间的位置关系，如下图2。这样需要在关键件侧面投影图上做一个辅助面D，面D经过关键件侧面投影图上圆弧最高点4（L1处）且与面A平行；同样作面D的投影图同样生成一个椭圆；再作点4的投影与椭圆相交于点4'和点4''，再用点4''作到线1'2''（面A与面C相交线）的垂线，又已知点4到面A的距离L1，这样就计算出面A与面B、C夹角约为θ2。
1.2加工方式确定
经过上述计算，确定了三个平面的空间位置关系。由于在金属加工中获得平面的主要加工方法为铣削加工，同时铣削加工形成的平面与平面相交也能获得类似倒角的结构，因此确定采用铣削加工方式。以面A和它的中轴线13为加工中翻转的基准面和轴线。
2详细工艺设计
2.1设备选型
为实现关键件形状切割，机床需具备五轴系统，并且主轴转速达万转以上。经过市场调研，购置了北京精雕有限公司生产的型号为SmartCNC500的五轴加工设备，其最高主轴转速可达到28000rpm，能够实现高转速、低进给的加工方式，符合工艺要求。
2.2工装设计
工装主要设计依据是：设计、工艺要求和设备条件（SmartCNC500五轴加工设备）。夹具主要由定位套、回转体组件等构成。其中定位套为主定位基准件，回转体组件为与机床回转工作台连接件。机床回转工作台带动回转体组件旋转，使工件获得需要的翻转角度，因此设计必须保证定位套、回转体组件的回转轴线与前面分析的轴线15重合，即保证工件装夹后，平面A与回转轴线夹角为θ3。2.3刀具设计关键件材料为紫铜（T2y），其硬度低，机械性能中的延伸率4-6%和断面收缩率35-45%较大，在加工过程中易“粘刀”，产生毛刺，所以在选择刀具的时候要考虑这一特性。在众多的铣削刀具中，锯片铣刀因其特殊的结构特点，刀刃与工件接触面积很小，切削力也较小，适用于此类加工[1]。具体刀具设计为30齿齿轮形状，厚度0.8mm，以钨钢YT8作为材料，硬度值为HV1600。
3工艺试验
经过一系列的工艺试验，基本确定了工艺参数，加工的零件满足设计要求。采用此种工艺加工的零件装配到专用设备后，在后序进行的实验中得到了比较理想的结果。
4结论
（1）研究确定了关键件加工的工艺流程及加工方式；（2）根据加工设备连接结构，关键件尺寸及空间角度分析计算结果，研制了加工专用定位工装；（3）根据关键件的加工要求，研制了平面铣削齿轮刀具；（4）经过工艺试验，确定了关键件平面铣削加工参数，加工出的零件满足设计要求；（5）采用此种工艺加工出的零件，在专用设备物理性能测试中得到了比较理想的性能数据。
作者：周润锋 单位：核工业理化工程研究院
