功分器波导安装孔高效加工Word文档格式.docx
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本科
零件检测计量
组 长
35
高级工程师
数控加工程序
小组人数
4人
(制表:
霍龙军2011-11-12)
先进制造QC小组由生产二厂工艺技术、加工制造和检测计量人员组成。
三、选择课题
3.1产品简介
功分器全称功率分配器,作用是将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量,它是阵面天线的重要部件。
如图1所示的是375雷达天线功分器装配图,它是由双裂缝波导、π形件、组合法兰和短路块五组零件组合而成。
图1功分器部件(制图:
霍龙军2011-02-18)
装配好的功分器有83个波导口,每个波导口通过其上下两个Ф4.2共166个销孔和天线阵面的83路裂缝波导相连,如图2所示。
图2功分器波导安装孔(制图:
3.2问题的提出
要保证天线的电气指标,功分器的波导口必须和天线的83路裂缝波导准确连接,这就要求控制连接精度的Ф4.2销孔必须和相应的波导口中心严格对称,对称精度控制在0.05以内。
(制图人:
王峥2011-3-5)
现代的数控机床能够以较高的精度和效率加工工件,加工一致性好,而且工人的劳动强度也大大降低,因此研究出一种数控机床高效加工波导安装孔的工艺技术是很有必要的。
四、设定目标
小组决定通过本次活动开发出一种新技术,该技术要使得功分器波导安装孔的加工达到以下三个目标:
(制图人:
王峥2011-3-7)
五、制定活动计划
为了使本次活动顺利开展,根据确定的活动目标,我们制定了具体的活动计划,活动计划经我们用下图来表示:
活动阶段
活动内容
月份
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
P
选择课题
确定
活动目标
制定活动计划
D
提出各种方案
确定最佳方案
制定实施对策
实施对策
C
效果验证
A
总结成果
注:
图3活动计划安排(制图:
霍龙军2011-03-26)
六、方案提出及最佳方案确定
6.1提出方案
小组运用“头脑风暴法”针对数控机床高效加工波导安装孔,提出了各种方案
表1波导安装孔技术的解决方案
方案一
(装配前直接加工)
方案二
(三坐标测量后加工)
方案三
(机床自动测量加工)
可靠性
零件的加工精度不能体现在装配好的功分器部件上,可靠性较差。
测量加工精度高,但是每件均需重新编程,数据量大易出错,可靠性一般。
测量加工精度高,程序编制一次每件通用,可靠性高。
开发难度
常规编程和加工方法,技术难度小。
三坐标测量和数控编程数据量大,技术实施繁琐,难度一般。
编制测量和加工程序难度大。
研发周期
技术成熟,可以立即
受三坐标测量数据处理和数控编程数据录入时间影响,研发周期较长。
编制和试验测量加工程序需花费大量时间,研发周期长。
成本
所需人力和设备资源较少,成本低。
每件均需使用三坐标测量,成本高。
测量和加工程序编制需耗费一定的人力成本,但方案成功后一次装夹即可完成全部加工,总体成本一般。
霍龙军2011-04-18)
6.2三种方案优劣分析
小组全体成员按如下权重比例对三种方案进行评估分析,其中每项满分为5分,分析结果如表2所示
表2评估结论表
方案
项目(权重)
霍龙军
周晓波
王峥
刘钢
平均得分
可靠性
(2)
1
0.5
0.75
设计难度
(1)
研制周期(0.7)
4.25
成本(0.5)
合计
7.8
8.5
10.3
10.2
9.2
1.5
3.25
2.25
10.1
7.9
8.9
10.4
9.325
4.75
3.75
14.9
14.4
16.4
15.1
15.2
霍龙军2011-4-24)
6.3确定最佳方案
根据评估结果,方案三的合计得分远高于另外两种方案,因此小组决定采用方案三“基于数控机床测量系统的加工技术”作为功分器波导安装孔高效数控加工技术方案,该技术方案包括机床测量编程技术,基于变量的数控编程技术和精密装夹技术三部分。
七、制定实施对策
7.1确定实施流程
7.2确定实施关键点
7.2.1选择功分器波导口机床测量技术方案
根据前面的分析,由于粘接装配和耦合波导壁厚误差造成了组合法兰方孔中心和波导内腔中心不重合,因此装配完毕后必须准确找出每个波导内腔的中心位置,再以此中心为基准钻出两端的波导安装孔,机床测量技术就是要准确测出装配后的功分器波导口中心坐标,并把这些坐标自动存储到机床控制器的ROM中以备加工程序调用这些数据。
本次加工采用FP-40龙门数控加工中心,该设备配备了德国HeidenhainTNC530数控系统以及海克斯康无线测头(图5),小组技术人员研究了机床和测头技术手册,发现数控系统内嵌了丰富的测量循环,其中就有测量方孔循环,可以调用该循环测量每个波导口,然后在数控系统中建立一个数据表,编制测量程序将测量数据自动存储到数据表中。
7.2.2功分器波导安装孔数控编程方案
由于每个波导口中心的实际位置都是随机的,具体数据是由前面测量程序输出的数据表来确定的,因此小组技术人员决定数控编程的方案是使用Heidenhain系统的Q参数变量自动读取每个波导口中心坐标,然后计算出相应波导安装孔的孔位,调用钻孔循环即可正常加工。
7.2.3功分器波导安装孔装夹技术方案
由于功分器长度较大,达到1396,且要求波导安装孔和组合法兰表面垂直,在加工时必须选择合理的装夹方式保证加工精度。
小组长期从事机械加工操作人员通过商量决定采用多平口钳共同夹持零件的装夹方案。
7.2.4总体技术路线的确定
本次活动的一个创新点就是使用机床测量系统测出波导口中心,在加工安装孔时令数控系统自动调用这些测量值计算出每个孔的实际坐标值,让机床以这些实际值自动进行加工。
八、制定对策表
根据制定的方案,小组按照5W1H的原则制定了方案实施对策表,如下所示:
表3实施对策表
序号
实施项目
对策
实施目标
具体措施
地点
负责人
完成时间
编制测量程序
研究并试验机床测量循环、数据表的使用方法和技巧。
准确测量出每个波导口的中心坐标,并可靠地存储到对应的数据表中。
使用HeidenhainTNC530系统的FN26:
TABOPEN建立一个数据表,调用TCHPROBE423MEAS.RECTAN.INSIDE循环测量波导口,用FN27:
TABWRITE将测量数据输入到数据表中。
数控编程间
2011-5-31
编制加工程序
研究HeidenhainTNC530编程手册中Q参数和数据表的使用技巧。
编制出能够自动调用测量数据表内容的数控加工程序。
使用HeidenhainTNC530系统的FN28:
TABREAD读取数据表,将数据表数值加上孔位相对波导口中心的增量值,调用CYCLDEF200DRILLING循环钻出每个波导口两侧的安装孔。
2011-6-30
合理装夹部件
研究功分器结构特点,结合加工要求选择合适的装夹方法。
保证工件装夹稳固可靠,工件上表面与机床工作台平行,测量和加工连续准确。
同时校正四台平口钳的钳口到一条直线上,选择一对等高长垫铁夹持功分器。
106厂房
刘钢
2011-7-31
加工检测
三坐标检测
检测出波导安装孔相对波导中心的偏差值,保证偏差在设计允许范围之内。
固定功分器于三坐标机床之上,校准测头并建立坐标系,检测各波导安装孔和波导中心口坐标,然后计算出和理论值的偏差值。
三坐标测量间
王峥
2011-8-31
霍龙军2011-06-17)
九、按对策表实施
9.1具体实施对策
根据对策表的4项对策,小组组织人员进行了分步实施。
实施一
实施二:
实施三
图11所示(加工:
周晓波刘钢2011-7-27):
实施四:
以下是某件功分器在采取了上述需一些技术措施后加工结果数据(表4):
表4加工测量结果
‥‥‥
33
82
83
波导口到波导安装孔横向理论尺寸
22±
0.05
允许偏差
实测值
21.992
21.987
22.011
实际偏差
0.008
0.013
0.011
波导口到波导安装孔纵向理论尺寸
5.08±
5.083
5.089
5.079
5.068
0.003
0.009
0.001
0.012
王峥2011-10-18)
由此表可以发现,实测偏差值都远小于设计允许偏差值,零件加工完全合格,达到对策目标(如图12所示)。
一十、效果确认
技术方案取得成功后,小组全体人员对该技术方案实施的效果进行了统计分析,统计分析的内容包括加工效率,加工成本、工人劳动强度三方面,如下表所示:
表5实施效果
加工时间(小时)
加工质量
加工劳动强度
活动前
2×
手工工装配做不稳定
两人手工操作
活动后
2.5
偏差<
0.02
一人操作,仅需装夹对刀
周晓波2011-10-28)
通过实施前后数据分析对照,本次活动不但达到了活动前设定的目标(将加工时间降低到3小时以内),而且大幅度的节约了加工成本,降低了工人劳动强度,活动取得成功。
一十一、成果巩固
本次技术方案取得成功后,小组人员和工艺人员协商修改了工艺文件,今后的功分器波导安装孔加工全部采用数控机床加工,同时劳动定额人员及时调整了工时额度。
一十二、总结和展望
本次QC小组全体成员经过一年的活动,完成了基于数控加工中心的功分器波导安装孔高效加工技术的开发,小组同志们的数控理论水平、数控操作水平以及精密波导器件三坐标检测能力都得到一定的提高,主要表现在以下几个方面:
1)掌握了Heidenhain系统测量循环使用技巧;
2)掌握了Heidenhain系统数据表创建、写数据和读数据的方法及注意事项;
3)掌握了Heidenhain系统Q参数调用数据表并自动赋值给轴坐标值的方法;
4)掌握了细长精密零部件的加工装夹技巧;
5)掌握了三坐标编程自动测量多尺寸要素零部件的技术;
6)对创新型QC活动的程序和方法有了一定的认识;
7)活动气的了成果,小组人员很受鼓舞,大家的质量意识、节能创效意识以及团队协作意识有了进一步的提高。
8)下面我们从质量意识、问题意识、改进意识、参与意识、技术水平、QC知识、自信心和团队意识等方面对活动前后的情况作了自我评价,评分表和雷达图见图13(各单项满分10分)。
一十三、今后打算
我所的加工制造属于多品种小批量类型,在生产过程中有许多值得去研究的新技术,通过实施这些技术经有效提高产品质量、加工效率、降低加工成本等,今后将进一步的开展创新型QC活动,更多的掌握活动技巧,提升活动能力,促进企业良性高效发展。
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- 功分器 波导 安装 高效 加工