火車側(cè)架加工專用銑床的設(shè)計

周瑞婷 陳 輝 栗明艷

(一拖(洛陽)開創(chuàng)裝備科技有限公司裝備研究所，河南 471004)

火車側(cè)架是火車車輪的支撐架。側(cè)架支撐搖枕，搖枕的上部支撐火車的整個箱體及裝箱的貨物。側(cè)架體積龐大，呈長條不規(guī)則形狀，長2 413 mm，寬583 mm，高651 mm，材料為B+級鑄鋼，毛坯重量約600 kg，屬大型殼體類零件。這樣大的零件在普通機床上加工效率很低。因此，需要設(shè)計專用于加工火車側(cè)架的組合機床。

1 機床總體方案的確定

我公司為客戶設(shè)計制造了幾臺用于加工火車側(cè)架的組合機床。其中一臺機床用于加工火車側(cè)架的左右兩側(cè)、前后兩面共8 個高120 mm 和寬18 mm 的小平面，側(cè)架加工示意圖如圖1 所示。

圖1 側(cè)架加工示意圖Figure 1 Schematic drawing of side frame maching

根據(jù)火車側(cè)架的結(jié)構(gòu)特點、加工內(nèi)容及生產(chǎn)節(jié)拍(10 min)要求，如果能同時銑削四面，不僅工件的受力情況較好，而且也較節(jié)省時間。因此可以在工件的兩端兩側(cè)放置四個銑頭。根據(jù)工件窄長及加工部位較窄的特點，我們設(shè)計在一個銑頭上平行裝兩把銑刀，同時銑削工件的兩面。這樣可以節(jié)省兩個銑頭及裝銑頭的進給滑臺和側(cè)底座。

火車側(cè)架是鋼件，雖然鋼件的強度、塑性和韌性都比鑄鐵好，但切削性能較差。根據(jù)工件的硬度和硬質(zhì)合金端銑刀的銑削用量表，參考以前側(cè)架銑削機組的使用情況，確定出合適的切削用量。

在設(shè)計叉形非標銑頭時，要考慮由一個電機同時帶動兩把銑刀，在傳動系統(tǒng)的末端，由一路分為兩路，既要保證主軸的剛性，又要使叉形銑頭的前后懸殊不能太大。為了使銑頭看起來較協(xié)調(diào)，在銑頭的內(nèi)外適當位置都加了筋，而且盡可能在內(nèi)部加筋。

2 夾具方案的制定

2.1 主夾緊點的確定

夾具固定在中間底座上，工件以“U”型開檔的底面、內(nèi)端面和一側(cè)面為定位基準。壓緊工件，并在另一內(nèi)端面和另一側(cè)面頂緊。原則上，壓緊點應(yīng)該盡量接近加工面，這樣銑削時受力狀況最好，可減少工件的震動。但由于要讓開銑頭，將夾緊點放在“U”型開檔的上面是不合適的，那樣將大大增加壓板的長度。壓板太長，容易變形，且會使壓緊力受損失。退而求其次，從兩端的大三角孔里壓緊，壓緊點較接近加工面和定位面，且讓開了銑頭，壓板的支撐點也接近工件，可大大縮短壓板長度。

2.2 輔助夾緊方案的確定

原定方案為:以工件的一側(cè)面定位，在另一側(cè)面夾緊。由于該工件是中間對稱，工件兩側(cè)面都是毛坯面，如果毛坯夾緊點的中心和加工面的中心有偏差(事實上這是難免的)，將導致加工出的工件不對稱，甚至報廢。當然，定位面可以做成可調(diào)節(jié)的，但調(diào)節(jié)較費時費工。而且，為了讓開銑頭，定位與夾緊件的支撐點不是要拉遠，就是要偏向側(cè)架的中間。支撐點拉遠，勢必導致夾具變寬。若支撐點偏向側(cè)架的中部，夾緊點盡量靠近加工面和定位面，就成了歪脖定位夾緊，夾緊力會打折扣，夾緊效果肯定不好，銑削時難免引起震動。因此淘汰了這種定位夾緊方式。

根據(jù)工件的特點及被加工面的對中性要求，受到虎鉗的啟發(fā)，將壓緊方式改為兩頭虎鉗對中夾緊的方式，以保證銑面的對中性。為了增強銑削剛性，虎鉗的夾緊點選在了銑削面的上方。不僅夾緊效果比前述方案好，還節(jié)省了一個夾緊油缸。由于工件的兩面均為毛面且傾斜，并有斜筋，因此在虎鉗的兩個鉗口用了可調(diào)支釘，可調(diào)支釘?shù)膴A緊端做成圓弧狀?；Q的位置放在銑刀上方的空檔里。在這個狹小的空間里放置虎鉗，還要考慮不能和銑頭干涉，不能被銑刀銑住，因此虎鉗結(jié)構(gòu)不僅要結(jié)實還要盡量縮小尺寸。

工件采用吊裝方式放入夾具，夾緊油缸布置在夾具上，一次裝夾一個工件。為了增強工件的整體剛性，在工件下面加了兩個輔助支撐。還針對工件兩頭較小的部分設(shè)置了可調(diào)支撐結(jié)構(gòu)，以防產(chǎn)生振動。圖2 為夾具主視圖。

圖2 夾具主視圖Figure 2 Front view of clamp

3 結(jié)語

該組合機床很好地滿足了用戶的生產(chǎn)節(jié)拍要求，保證了火車側(cè)架加工的工藝要求(尺寸精度、對中性及光潔度)，已交付用戶使用近兩年，運行狀態(tài)良好。