挖掘機動臂加工工藝分析及夾具設(shè)計

王新新

（渭南技師學院，陜西 渭南 714000）

0 引言

履帶式挖掘機的結(jié)構(gòu)件主要包括工作裝置、回轉(zhuǎn)平臺以及履帶架，工作裝置主要由動臂、斗桿以及鏟斗組成。其中，動臂是挖掘機的重要組成部分，是挖掘機在工作中的主要受力部件，其質(zhì)量直接影響挖掘機的整體性能、外觀質(zhì)量、工作可靠性以及制造成本。動臂屬于典型的箱體結(jié)構(gòu)焊接件，外形尺寸大、重量大，焊接成型后，通過機加鏜內(nèi)孔、銑端面加工出與斗桿、回轉(zhuǎn)平臺以及油缸的主要鉸接孔。這些鉸接孔的尺寸精度以及位置精度要求相對比較高。

目前對動臂進行機加時，經(jīng)常需要用機床的主軸來檢測工件的放置情況，找正費時費力，導致加工效率低下。因此，本文主要針對動臂機械加工找正困難、耗時費力的缺陷，設(shè)計了一套動臂機加夾具。

1 動臂加工工藝性分析［1，2］

動臂屬于箱型長臂件，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其加工部位主要包括各鉸接孔及其端面，且各孔之間都有一定的平行度以及同軸度要求，各相應(yīng)孔的平行度為0.5mm，各孔的同軸度為0.5mm。具體機加工藝步驟如下：

（1）將工件吊入相應(yīng)工裝并夾緊。

（2）找正孔1與孔4的中心，調(diào)整工裝可調(diào)支撐保證兩孔豎直高度差在1mm范圍內(nèi)；找正工件的對稱中心，并兼顧開檔尺寸和端面加工余量，夾緊工件。

（3）銑端面，對孔3、孔4進行端面銑削加工，保證開檔尺寸。

（4）鏜孔，對孔1，2，3，4進行粗鏜、精鏜及倒角加工，保證孔直徑及位置尺寸要求。

（5）自檢機加處是否有毛刺，對尖角處去毛刺。

以上步驟是目前對動臂進行機加的過程?，F(xiàn)場實際生產(chǎn)過程中，在步驟（2）時用機床的主軸來檢測工件的放置情況，找正工件占用了整個機加過程中相當大一部分時間，因此對本次工裝夾具的設(shè)計提出更高要求，要求能便捷、快速、精確找正。

圖1 動臂結(jié)構(gòu)圖

2 動臂工裝夾具的設(shè)計［3，4］

通過對動臂機加工藝性的分析，為滿足工裝在使用過程中便捷、快速、精確找正的要求，采用帶有自定心機構(gòu)的工裝對前叉（孔1）、后座（孔4）進行定位。根據(jù)左、右螺旋原理，兩邊定位塊可同時向中心移動，自動將工件推向夾具中心；同時對耳板（孔2）、炮筒（孔3）對稱度進行檢測，滿足圖紙設(shè)計要求，達到快速找正的目的。

2.1 前叉（鉸接孔1）專用工裝夾具設(shè)計

圖2為前叉機加工裝。定位塊1定位前叉內(nèi)孔端面以保證前叉對稱中心安裝于滑臺上；定位塊2定位前叉前端面，限制1個自由度；定位塊3定位前叉豎直方向，限制1個自由度；導向板的作用是在吊入動臂時防止碰到壓緊2裝置的螺桿。

前叉工裝的工作過程如下：吊入工件，移動動臂前叉前端與定位塊2貼緊；旋轉(zhuǎn)定位塊1到前叉內(nèi)側(cè)位置，轉(zhuǎn)動左、右螺旋滾珠絲杠副，使滑臺沿著直線導輥向兩側(cè)運動，直至定位塊1與前叉內(nèi)側(cè)貼緊，此時已將前叉推到夾具中心；旋轉(zhuǎn)輔助支撐使其貼緊于前叉，防止在機加過程中由于切削力過大而顫動；旋轉(zhuǎn)壓緊1和壓緊2，壓緊前叉。

圖2 前叉工裝

2.2 后座（鉸接孔4）專用工裝夾具設(shè)計

圖3為后座機加工裝。定位塊1定位后座孔外端面，保證后座對稱中心安裝于滑臺上；定位塊3定位后座豎直方向，限制1個自由度。后座工裝的工作過程如下：調(diào)整好工件豎直高度，旋轉(zhuǎn)定位塊1到外側(cè)位置，轉(zhuǎn)動左、右螺旋滾珠絲杠副，直至定位塊1與后座外側(cè)貼緊，此時已將后座推到夾具中心；旋轉(zhuǎn)輔助支撐使其貼緊后座，并旋轉(zhuǎn)壓緊1、壓緊2、壓緊3、壓緊4，壓緊后座。

2.3 動臂整體工裝分析［5］

圖4為動臂機加工裝設(shè)計全圖。檢測軸1為耳板（鉸接孔2）對中性的找正機構(gòu)，兩個支座關(guān)于夾具中心線對稱，將檢測軸放置于兩座之間的卡槽，看檢測面能否放入耳板開檔，如果能放入，則說明兩耳板對稱，否則就需調(diào)整找正機構(gòu)附近的螺桿；檢測軸2為炮筒（鉸接孔3）對中性的找正機構(gòu)，兩個支座關(guān)于夾具中心線對稱，扳動檢測軸2轉(zhuǎn)動，看兩側(cè)的檢測面間隙量是否均勻，根據(jù)結(jié)果調(diào)整機構(gòu)附近的螺桿；支座1，2各有4個螺桿擰緊裝置，在對耳板和炮筒檢測后，擰緊兩邊的螺桿裝置滿足對稱性。

圖3 后座工裝

圖4 動臂機加工裝設(shè)計全圖

3 結(jié)束語

該工裝夾具的設(shè)計制造對于動臂機加效率的提升十分重要，它降低了工件整體拼焊的要求，原來依靠機床主軸來檢測找正，現(xiàn)在工裝增加了找正機構(gòu)，無需占用機床的加工時間，而且能夠很輕松地完成工件的找正工作。該夾具經(jīng)使用驗證，確實可非常便捷、精確、快速地找正。目前，該工裝夾具已經(jīng)推廣到其他機型的動臂加工中。

［1］ 林幕義.單斗液壓挖掘機構(gòu)造與設(shè)計［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2011.

［2］ 陳?？?機械制造工藝基礎(chǔ)［M］.北京：中國勞動保障出版社，2007.

［3］ 朱耀祥，浦林祥.現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

［4］ 陳東升.加工中心動臂通用夾具的設(shè)計［J］.機械工人冷加工，2003（8）：50－65.

［5］ 陳心昭.機械加工工藝裝備設(shè)計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1998.