[發明專利]一種非對稱錨唇的一體化加工方法

有效

• 申請號: 201610294316.5
• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN105773081B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 劉志強;紀飛飛;孫琦;奚浩;錢興達
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B63B21/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 唐紅

技術領域

本發明涉及船舶機械加工技術，具體涉及一種非對稱錨唇的一體化加工方法。

背景技術

錨唇是位于錨鏈筒外板出口處，承受錨的碰撞力和磨擦并使錨穩定服貼地處于收藏位置的類橢圓形環狀結構，它是錨系零件中最重要的一部分。錨唇面的形狀，尤其是內唇口與錨桿接觸區域的曲面形狀拉錨過程中會直接影響錨冠(座)運動軌跡；而錨唇外唇緣區域的表面加工質量直接影響錨冠(座)的翻轉、貼合狀態，從而影響著船舶設備和人員的安全。傳統的錨唇加工方法是根據已經設計好的錨唇曲面形狀，采用鑄造的方式直接生成。由于錨唇曲面為空間自由曲面，傳統加工方法無法實現對錨唇面關鍵位置的誤差測量與精度管控；鑄造而成的錨唇曲面表面粗糙度較高，拉錨過程中摩擦力大，錨鏈對錨唇口的磨損嚴重，錨尖內翻與外唇緣接觸時，由于摩擦力變大，可能發生摩擦自鎖甚至卡錨現象。由于非對稱錨唇的三維空間自由曲面復雜的特點，其通過機械加工手段制造是一個難點。

近年來，隨著造船行業的飛速發展，針對錨系零件尤其是錨唇零件的設計制造方法也得研究逐漸展開。中國發明專利公開號：CN102336251A，名稱：一種圓形錨唇及正圓錐面錨臺的設計制造方法，該發明技術公布了一種利用圓形錨唇通過外接圓與錨爪相切原理確定錨唇圓形直徑以及用錨唇底面截取圓錐生成錨臺的方法。

中國發明專利公開號：CN101028857A，名稱：一種高速船上的錨唇與單首錨的配合結構，該發明技術公布了一種利用錨冠突版與錨唇上圓滑過渡面的機構來實現拉錨時的翻轉，并改變錨唇封板夾角與錨爪張角相同實現緊密貼合的方法。

中國發明專利公開號：CN204895777U，名稱：一種錨唇結構，該發明技術公布了一種將錨唇上口設計為向前方突出的形式，使得錨唇上口對錨爪正壓力具有向下分力，限制錨唇貼合后的上移。

中國發明專利公開號：CN104973220A，名稱：一種具有分功能區域機構的邊錨唇設計方法，該發明技術公布了一種按照錨唇功能劃分區域設計，最終進行各功能區域光滑過渡的錨唇設計方法。

所有上述專利均針對錨唇曲面的設計方法進行了介紹，沒有涉及到錨唇的制造方法的研究而是采用傳統的澆鑄方式直接成型，這樣鑄造的錨唇表面粗糙，曲面型線誤差大。在實際拉錨中由于錨鏈拉著錨冠(座)進行空間重力下的自由擺動，其多剛體自由運動的狀態導致發生卡錨、摩擦自鎖等不良現象，也是通過改變錨唇設計型線來進行調整，忽略了錨唇制造過程中的誤差控制。此外，目前大多數研究僅局限于對稱型錨唇的設計。利用現代數控加工機床實現非對稱錨唇的一體化加工的錨唇加工方法目前未見公開報道。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有技術中存在的不足，提供一種非對稱錨唇的一體化加工方法。

技術方案：本發明所述的一種非對稱錨唇的一體化加工方法，依次包括如下步驟：

(1)根據非對稱錨唇不規則空間自由曲面的形狀特點設計應用于錨唇定位裝夾的專用夾具；

(2)根據錨唇坯件形狀，建立待加工錨唇毛坯的三維模型，通過三維軟件數控加工模塊生成虛擬走刀軌跡，導入3+2五軸數控機床對錨唇模型生成實際加工代碼，并進行整體的第一次粗加工；

(3)進一步對錨唇的外唇緣區域、內唇口錨桿接觸區域進行半精加工；對內唇口錨桿接觸區域進行精加工；

(4)錨唇曲面的其他助滑區域，介于步驟(2)的粗加工、步驟(3)的半精加工與步驟(4)的精加工之間的剩余錨唇曲面區域的連接過渡加工。

進一步的，所述步驟(1)中采用夾具平面與兩可移動銷的定位方式與磁吸盤式夾緊方式相結合的專用夾具設計，其中，銷釘放在錨唇鑄造粗坯內側，通過調整兩銷釘之間的距離適應不同尺寸類型錨唇的定位，專用夾具包括夾具平臺、加工轉軸及道具和機床移動導軌；夾具平臺包括磁吸盤和支撐臺，磁吸盤安裝于支撐臺，磁吸盤的兩側均設有可移動的移動銷，移動銷與絲杠相連，絲杠插入支撐臺，通過旋轉絲杠調整移動銷位置實現卡緊錨唇的作用。

進一步的，所述步驟(2)中首先根據鑄造生成的錨唇粗胚二維尺寸圖紙進行草圖繪制，并通過三維建模軟件將二維毛坯鑄造件轉化成3D模型，將生成的三維模型導入3+2五軸數控機床，自動生成適用于數控機床控制的G代碼；選擇粗加工刀具為平刀；粗加工時，設定主軸轉速為2500r/min，刀具進給速度為1000mm/min，粗加工時需要在步驟(3)、步驟(4)需要進行半精加工與精加工區域及步驟(5)的其他助滑區域均留有2～3mm的加工余量。常用的三維建模軟件包括如UG、PROE以及SOLIDWORKS等。