掘進(jìn)機后支撐腿鏜孔專用夾具設(shè)計

王成軍，劉瓊，韓董董，蔣遠(yuǎn)遠(yuǎn)，李龍，榮莉

(安徽理工大學(xué)機械工程學(xué)院，安徽淮南 232001)

掘進(jìn)機后支撐腿是掘進(jìn)機上的重要零部件，它對防止掘進(jìn)機上履帶的接地比壓偏移和機體橫向滑動、增加掘進(jìn)機的接地長度和提高整機穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用［1－3］。后支撐腿兩端的連接孔尺寸較大，其尺寸公差和形位公差的要求都比較高，需在鏜床上加工完成。同時，由于掘進(jìn)機后支撐腿結(jié)構(gòu)形狀的特殊性，其連接孔在鏜孔時定位基準(zhǔn)難以確定，且在鏜床上定位困難。傳統(tǒng)加工工藝中，需先在工件上焊接4個臨時基準(zhǔn)，待鏜孔加工完成后再去除臨時基準(zhǔn)。這種工藝方法不僅費時費力，而且定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，降低了加工精度，加工時找正與調(diào)節(jié)不便，質(zhì)量難以控制，生產(chǎn)效率低［4］。為此，通過對掘進(jìn)機后支撐腿兩端連接孔進(jìn)行鏜孔工藝分析，設(shè)計鏜孔加工專用夾具，有效地解決了上述問題。

1 兩端連接孔鏜孔工藝分析

掘進(jìn)機后支撐腿的結(jié)構(gòu)如圖1所示。根據(jù)加工工藝要求，鏜孔安排在鉆孔去毛刺后。保證左端兩孔孔徑尺寸為φ120+0.0540mm，兩孔同軸度φ0.04 mm，表面粗糙度Ra3.2μm。右端孔徑φ140+0.0630mm，與左端孔軸心的平行度為0.08 mm，表面粗糙度3.2μm。鏜孔時先加工左端，后加工右端孔。

圖1 掘進(jìn)機后支撐腿的結(jié)構(gòu)圖

2 夾具的設(shè)計

2.1 工件的定位與夾緊

工件兩端孔的設(shè)計基準(zhǔn)都是平面，平面各向尺寸均較大，易于定位，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，所以設(shè)計基準(zhǔn)可以作為定位基準(zhǔn)。由于定位基準(zhǔn)為平面，則采用六點定位原理定位［5］。使用支承板組成一個平面定位消除3個自由度，側(cè)面使用兩個球頭支承釘定位限制兩個自由度，尾部使用一個球頭支承釘定位限制一個自由度。工件斜平面的尺寸較大，為了定位的可靠性，有必要增加斜面輔助支承。因為工件底平面和斜平面上有臺階，夾緊裝置可設(shè)計為壓板加緊裝置。斜面輔助支承上用輔助夾緊裝置［5－7］。

2.2 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計

后支撐腿鏜孔專用夾具的結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括夾具體1、平面支承夾緊裝置2、斜面支承夾緊裝置3、側(cè)面定位裝置4和尾部定位裝置5。

圖2 夾具體結(jié)構(gòu)示意圖

夾具體1設(shè)計。夾具體是夾具的基本骨架，在夾具體上設(shè)有4個U型缺口，能夠方便可靠地用T形螺栓將夾具體安裝在鏜床的工作臺上。由于工件的尺寸較大，為節(jié)省材料及增加強度，在夾具體的底板面設(shè)有加強筋。

平面支承夾緊裝置2設(shè)計。由于工件底面焊有4塊帶有防滑凸起的八字形防滑塊，防滑塊尺寸精度在焊接時難以保證，而防滑塊的地面為非平面，若防滑塊直接放在條形支承板上，會導(dǎo)致工件的定位精度低，且不滿足基準(zhǔn)重合原則，所以設(shè)計了由4塊條形支承板2.1分兩組呈八字形布置在夾具體上作為定位平面，用螺釘安裝在夾具體上。平面夾緊裝置2.2包括壓緊螺釘、螺母、定位銷、彈簧和壓板，4個平面夾緊裝置分兩組布置在夾具體兩側(cè)。

斜面輔助支承夾緊裝置3設(shè)計。斜面輔助支承夾緊裝置3由斜支撐板3.1、斜支承架3.2、U形夾板3.3組成。工字型斜支承架3.2焊在夾具體1上且與支撐板3.1固連，U型夾板3.3與斜支撐板3.1固連。由于輔助支承不起定位作用，所以工件斜面不能直接放在斜支承板上。因此，在斜支承板上設(shè)計了4個可調(diào)球頭支承釘用于支承工件。U形夾板3.3作為輔助夾緊裝置保證了夾緊的方便可靠。

側(cè)面定位裝置4和尾部定位裝置5設(shè)計。如圖2所示的側(cè)面定位裝置由前側(cè)面定位板4.1、后側(cè)面定位板4.2組成，為了工件安裝調(diào)節(jié)方便，在定位板上設(shè)有可調(diào)球頭定位螺釘。尾部定位裝置5由尾立板、尾部可調(diào)球頭定位螺釘和手柄組成。

3 夾具的使用

使用時，先將夾具置于鏜床工作臺上，根據(jù)待加工的掘進(jìn)機后支撐腿的實際規(guī)格和尺寸，初步依次調(diào)節(jié)斜支承板3.1、前側(cè)面定位板4.1、后側(cè)面定位板4.2、尾部定位裝置5上的可調(diào)球頭螺釘?shù)男M(jìn)尺寸，再調(diào)節(jié)好平面夾緊裝置2.2的壓緊螺釘和定位銷;然后，將待加工掘進(jìn)機后支撐腿置于夾具上，再依次微調(diào)上述可調(diào)球頭螺釘使之與待加工工件對應(yīng)位置接觸，依次擰緊平面壓緊裝置2.2和U形夾板3.3上的壓緊螺釘;最后，再移動夾具，對待加工的掘進(jìn)機后支撐腿加工前找正，位置找正后，用螺栓將夾具體1固定在鏜床工作臺上。后續(xù)同規(guī)格的后支撐腿在裝夾時，無需對夾具重新調(diào)整，也不用找正。若因毛坯制造或前道工序加工造成較大尺寸誤差，可微調(diào)可調(diào)球頭螺釘對工件定位。

4 結(jié)束語

設(shè)計的掘進(jìn)機后支撐腿鏜孔專用夾具解決了掘進(jìn)機支撐腿兩端連接孔在鏜孔加工時定位基準(zhǔn)確定和找正困難等問題，它結(jié)構(gòu)簡單，定位精度高，節(jié)省工時，操作方便。在生產(chǎn)中，該專用夾具應(yīng)用于掘進(jìn)機后支撐腿鏜孔加工工序中，可使平均工時節(jié)約一半，大大提高了加工效率，且該工序的廢品率下降了90%，取得了顯著的效果。

［1］趙麗娟，孫曉娜，劉旭南，等．掘進(jìn)機后支撐腿的力學(xué)特性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計［J］．現(xiàn)代制造工程，2012(9):13－17．

［2］吳宏剛，毛君．基于Pro/E的懸臂式掘進(jìn)機后支撐的虛擬裝配設(shè)計［J］．煤礦機械，2008，29(11):178－180．

［3］徐晉勇，劉文彥．EBJ-160型掘進(jìn)機裝運部結(jié)構(gòu)改進(jìn)探討［J］．煤礦機械，1999(2):10－12．

［4］王成軍，謝淮北，師平，等．掘進(jìn)機支撐腿鏜孔專用夾具:中國，201210287167.1［P］．2012－11－07．

［5］薛源順．機床夾具設(shè)計［M］．北京:機械工業(yè)出版社，1997．

［6］陳慧．V型發(fā)動機氣門挺桿孔加工組合機床設(shè)計［J］．機床與液壓，2012，40(8):17－19．

［7］房玉勝．回轉(zhuǎn)體零件上橫向雙孔鉆模設(shè)計［J］．機床與液壓，2013，41(2):68－69．

［8］王成軍，沈豫浙．應(yīng)用創(chuàng)造學(xué)［M］．北京:北京大學(xué)出版社，2010．