基于重大裝備制造技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)架制造工藝分析

張應(yīng)宏++李旭++楊美寧++張亮

[摘 要]重大裝備有著體積大、重量大的特點(diǎn)，其中單件重量就達(dá)到了200t以上，在加工的工程中起吊、數(shù)控加工、產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)都有著特殊性，本文簡(jiǎn)要分析了基于重大裝備制造技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)架制造工藝，旨在為我國(guó)重大設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造生產(chǎn)提供相關(guān)參考。

[關(guān)鍵詞]重大裝備；制造技術(shù)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；機(jī)架

中圖分類號(hào)：THl6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-914X（2016）11-0016-01

前言

重大裝備在各個(gè)國(guó)家都有著舉足輕重的地位，其對(duì)于制造業(yè)的發(fā)展有著重要的推動(dòng)作用，相較于其他裝備而言，重大裝備在設(shè)計(jì)、制造等方面有著一定的特殊性。基于以上，本文簡(jiǎn)要研究了基于重大裝備制造技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)架制造工藝。

1 重大裝備制造技術(shù)分析

就目前來(lái)看，我國(guó)逐漸進(jìn)入了工業(yè)化中級(jí)階段，市場(chǎng)上對(duì)于重大裝備的需求逐漸提升，國(guó)家正大力扶持重大裝備制造，在這樣的背景下應(yīng)當(dāng)加大對(duì)重大裝備制造的研究力度。重大裝備產(chǎn)品精度高、零件單件重量大，這就對(duì)其制造提出了較高的要求，要對(duì)零件的毛坯制造、經(jīng)監(jiān)工、裝夾等過(guò)程全面整合，制定完整方案，只有這樣才能夠保證重大裝備制造的穩(wěn)定和成功。

2 機(jī)架結(jié)構(gòu)分析與加工設(shè)備的選擇

一般來(lái)說(shuō)，大型的軋機(jī)機(jī)架由兩片牌坊組成，兩片牌坊通過(guò)上橫梁和下橫梁連接在一起，牌坊的尺寸以及重量都比較大，軋機(jī)機(jī)架要求兩片牌坊的主要尺寸一致。國(guó)外機(jī)架加工廠大都使用龍門銑鏜床，而我國(guó)許多的重機(jī)廠則配備了規(guī)格較大的數(shù)控龍門銑鏜床，這種數(shù)控龍門銑鏜床有效完善了編程系統(tǒng)和數(shù)控工具加工系統(tǒng)，這對(duì)于機(jī)架加工奠定了良好的加工條件基礎(chǔ)。

基于數(shù)控加工有著如下的特點(diǎn)：首先，機(jī)床的結(jié)構(gòu)十分先進(jìn)，工藝性較好，能夠很好地適應(yīng)機(jī)架加工特點(diǎn)，定位精度較高，安全性較好，傳動(dòng)精度較高，保證了加工的精密性和可靠性[1]；第二，附件十分齊全，能過(guò)滿足3-4次裝夾需求，擴(kuò)大了加工范圍，縮短了周期，此外，還可以裝備上加工專用的相關(guān)附件，例如電子徑向鏜頭等，這就為特殊工件的加工提供了條件；第三，數(shù)控功能更加完善，對(duì)于一些特殊型面以及加工比較困難的程序都能夠有效完成，提升了加工質(zhì)量和加工速度；第四，采用了新的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)作為刀具，切削效率得到了提升，質(zhì)量得到了保證，有效提升了加工的速度和精度，例如廣泛使用的涂層刀具、硬質(zhì)合金刀具等。

3 加工工藝方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

從零件的工藝性入手，對(duì)工件零點(diǎn)、裝夾方案設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)控加工進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工工藝方案的優(yōu)化。

3.1 對(duì)零件結(jié)構(gòu)工藝的分析

在零件制造的過(guò)程中，零件尺寸、架構(gòu)特征及精度要求的分析至關(guān)重要，軋機(jī)牌坊較重，因此要確定零件重心，使其保證在工作臺(tái)中軸線上，保證工作太穩(wěn)定，避免出現(xiàn)事故，合理布置零件下方的墊鐵，尤其對(duì)于可以動(dòng)的工作臺(tái)來(lái)說(shuō)，在長(zhǎng)度方向和寬度方向的承載分布要保證均勻，要對(duì)單位面壓進(jìn)行測(cè)定，防止超載。

對(duì)于有著雙工作臺(tái)的機(jī)床來(lái)說(shuō)，在加工的過(guò)程中要保證兩個(gè)工作臺(tái)的承載的均勻分布，在保證最低加工部位空間需要的基礎(chǔ)上對(duì)零件墊高進(jìn)行合理設(shè)置，在工作臺(tái)前后要考慮銑頭的更換和加工，以此來(lái)滿足橫梁下降需要。尤其對(duì)于零件長(zhǎng)度較長(zhǎng)的加工來(lái)說(shuō)，更加需要考慮銑頭更換時(shí)的空間留余[2]。

對(duì)于25.00m以下、單件重量在200-250t之間的軋機(jī)機(jī)架來(lái)說(shuō)，可以采用雙工作臺(tái)加工，同時(shí)裝夾兩件，安裝工件要保證二者之間的距離符合加工要求，因此可以設(shè)置編程零點(diǎn)，在編程的過(guò)程中按照零點(diǎn)的不同進(jìn)行分別加工。

3.1 對(duì)工件零點(diǎn)的設(shè)定

在工件零點(diǎn)設(shè)定的過(guò)程中要以工藝基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工面等因素為基礎(chǔ)，綜合考慮各種因素產(chǎn)生的利弊影響，如果工件的零點(diǎn)直接位于設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)面，此時(shí)可以直接變成圖面的尺寸，不需要進(jìn)行復(fù)雜的換算。如果工件零點(diǎn)在工藝基準(zhǔn)面時(shí)，則能夠有效減少工件加工過(guò)程中的定位誤差，能夠提升工件加工的質(zhì)量。除上述注意要點(diǎn)之外，在工件零點(diǎn)設(shè)定的過(guò)程中還要保證操作方便和編程方便，同時(shí)要保證能夠進(jìn)行測(cè)量。

3.3 確定裝夾方案

對(duì)于重大裝備而言，其架體通常是大型框架，因此其在銑鏜床上的裝夾次數(shù)一般為3-4次，這樣就完成了架體的粗加工，具體的粗加工過(guò)程為：①架體的第一次裝夾過(guò)程：將架體的外側(cè)面作為粗加工的第一個(gè)面，同時(shí)在翻面中需要用到輔助基準(zhǔn)面，因此在架體的第一次裝夾過(guò)程中還要輔助基準(zhǔn)面；②架體的第二次裝夾過(guò)程：將架體進(jìn)行翻面，對(duì)另一個(gè)側(cè)面進(jìn)行粗加工，在架體第二次裝夾粗加工結(jié)束之后可以將其直接投入到半精加工流程中，如果架體的剛性較差達(dá)不到相關(guān)要求，在粗加工之后需要對(duì)其進(jìn)行松活處理，找準(zhǔn)正確位置，壓緊墊實(shí)，確保在壓緊后不出現(xiàn)變形，之后才能夠投入到半精加工或精加工的流程中，如果架體毛坯沒(méi)有經(jīng)過(guò)精整，則此次裝夾過(guò)程粗加工之后要進(jìn)行第四次裝夾；③第三次裝夾：將架體再一次翻回，對(duì)第一次裝夾過(guò)程中粗加工之后的面進(jìn)行精加工，要保證零件定位精確，盡量保證兩次裝夾零位重合[3]。在三次裝夾的過(guò)程中有效分配了粗加工內(nèi)容和精加工內(nèi)容，機(jī)架翻身次數(shù)減少，有效防止了因翻身導(dǎo)致的變形，節(jié)省了加工時(shí)間，提升了加工效率。

3.4 數(shù)控加工工藝

軋機(jī)機(jī)架對(duì)于精度要求一般較高，精加工需要數(shù)控加工工藝的支持，首先，要對(duì)加工的部位先后次序進(jìn)行排序，一般來(lái)說(shuō)順序排列遵循先頂面后側(cè)面、先內(nèi)后外、先面后槽、先大孔后小孔的原則，之后要對(duì)加工刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。起點(diǎn)終點(diǎn)以及行程距離等進(jìn)行確定，以此來(lái)繪制出合理的工藝圖紙，分配接下來(lái)的工序。在粗加工的過(guò)程中需要留取一般3-5mm的剛性差，如果質(zhì)量不穩(wěn)定則可以取上限，當(dāng)粗糙度在Ra6.3以上，則可以兩刀加工，取余量0.7mm，如果面要求較高，可以先試切，測(cè)量后保證尺寸精確再切，最后要將這些工序反應(yīng)在工序圖之上。

結(jié)論

我國(guó)逐漸進(jìn)入了工業(yè)化中級(jí)階段，市場(chǎng)上對(duì)于重大裝備的需求逐漸提升，國(guó)家正大力扶持重大裝備制造，在這樣的背景下應(yīng)當(dāng)加大對(duì)重大裝備制造的研究力度。本文從重大裝備制造技術(shù)、機(jī)架結(jié)構(gòu)分析、加工設(shè)備選擇、工藝方案優(yōu)化等四個(gè)方面研究了基于重大裝備制造技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)架制造工藝，旨在為相關(guān)重大裝備的制造提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊順田，李小汝.基于重大裝備制造技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)架制造工藝[J].四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，03：34-39.

[2] 楊順田，李小汝.基于重大裝備制造技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)軋機(jī)機(jī)架制造工藝[J].機(jī)械與電子，2008，08：37-40.

[3] 王亞軍.大型結(jié)構(gòu)整體建模及八萬(wàn)噸壓機(jī)主機(jī)架分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].中南大學(xué)，2009.