淺談SOLALUCE落地鏜床工裝的改進(jìn)

萬學(xué)榮

(中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司 江蘇 南京 210031)

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淺談SOLALUCE落地鏜床工裝的改進(jìn)

萬學(xué)榮

(中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司 江蘇 南京 210031)

就SOLALUCE落地鏜床工裝目前存在的問題進(jìn)行了分析，從工件的定位方式、夾緊力作用點(diǎn)的選擇、夾緊力大小的確定等幾方面提出了改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞：SOLALUCE落地鏜銑床；定位方式；夾緊力；改進(jìn)

1 問題的提出

中車浦鎮(zhèn)車輛有限公司(以下簡稱浦鎮(zhèn)公司)在2015年引進(jìn)西班牙SOLALUCE公司落地鏜銑床，其工裝放置加工方式與龍門加工中心工裝放置方式完全不同，是與水平面垂直的，在經(jīng)過若干次構(gòu)架實(shí)踐加工后，發(fā)現(xiàn)其工裝存在以下問題：

(1)裝夾費(fèi)時費(fèi)力。加工EMU構(gòu)架采用圓柱孔定位，這種定位方式找正時需要不斷調(diào)節(jié)構(gòu)架位置，將定位軸插進(jìn)定位孔，耗時很長，對操作者的技能水平要求較高，另外裝夾時操作者需要對壓緊部位逐個壓百分表來控制夾緊力，費(fèi)時且繁瑣；

(2) 加工過程中產(chǎn)品位置偏移，鎖緊部位松懈；

(3) 產(chǎn)品質(zhì)量受影響。加工完的構(gòu)架往往在機(jī)床上測量尺寸合格(未放松裝夾)，到三坐標(biāo)測量機(jī)上測量卻尺寸超差。

2 原因分析

(1)定位方式有待優(yōu)化。現(xiàn)加工產(chǎn)品所用定位方式為4點(diǎn)定位，即在X向及Y向分別有2個帶孔的定位圓柱頭，它對應(yīng)著工裝上的4個定位軸。由于產(chǎn)品空間尺寸較大，所以找正時需要不斷調(diào)節(jié)構(gòu)架位置，一點(diǎn)點(diǎn)將4個定位軸插進(jìn)定位孔，這就要求操作者有較高的技能水平。

(2)加工過程中由于重力、切削力及加工振動等因素的影響，導(dǎo)致夾緊裝置無法正常工作。

(3)產(chǎn)品在裝夾過程中產(chǎn)生塑性變形，工裝卸壓后產(chǎn)生反彈。

3 改進(jìn)措施

3.1 定位方法的改進(jìn)

采用如圖1所示的平面定位方法，該方法采用6點(diǎn)定位原理：合理設(shè)置6個支承點(diǎn)，工件的定位基準(zhǔn)與定位元件保持接觸，消除工件的所有6個自由度，使工件在夾具中有確定的位置。只需將X、Y、Z向支承釘向支承板靠死即可定位，當(dāng)工裝豎立起來時，保證B側(cè)的定位支承釘在上方，這樣可以在加工過程中通過檢查支承釘與支承板的貼合情況來判斷產(chǎn)品是否在豎直方向上產(chǎn)生位移。

圖1 工件6點(diǎn)定位

(1)夾緊力作用點(diǎn)的選擇

夾緊力作用點(diǎn)的選擇原則：①應(yīng)作用在夾具定位元件支承表面所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi)；②應(yīng)作用在工件剛性較好的部位上；③應(yīng)盡量靠近工件的加工表面；④夾緊部位應(yīng)盡量分散在產(chǎn)品穩(wěn)固面處(見圖2)。

圖2 構(gòu)架增加的支承點(diǎn)

(2)夾緊力方向的確定

①不應(yīng)破壞工件的既定位置；②應(yīng)使工件所需夾緊力盡可能最??；③應(yīng)使工件的夾緊變形盡可能最小。

(3)計(jì)算分析

所加工產(chǎn)品的受力情況主要有2種：一個是工件的自重產(chǎn)生的豎直方向向下的力；另一個是切削時的產(chǎn)生的切削力，包括各個方向(銑端面時為X和Y向，鉆孔時為Z向)。浦鎮(zhèn)公司的產(chǎn)品為大型構(gòu)架，一般單件達(dá)3 t左右，它在豎直方向上產(chǎn)生的力可達(dá)30 000 N。相對重力，切削力甚至不到它的1/5，因此主要考慮其重力因素影響。

圖3 工件受力圖(沒有豎直方向的支承)

目前使用的裝夾主要以水平方向?yàn)橹?，即垂直工作平面，豎直方向上只有部分輔助支承。如圖3所示，這時壓緊工件需要的水平方向夾緊力可用Fk表示。

(1)

式中：μ1—夾緊元件與工件間的摩擦因數(shù)；μ2—工件與夾具支承面間的摩擦因數(shù)；Fk—壓緊工件需要的水平方向夾緊力，N；K—安全系數(shù)；F—工件在裝夾狀態(tài)下的受力，這里主要指重力，N[1]。

由式(1)可以看出，這種裝夾方式依靠夾緊力產(chǎn)生的摩擦來克服重力，需要很大夾緊力。

改進(jìn)后的定位方式中，工件受力情況如圖4所示，壓緊工件需要的水平方向夾緊力可用Fk1表示。

圖4 工件受力圖(增加豎直方向支承)

(2)

式中：Fk1—壓緊工件需要的水平方向夾緊力，N；Fk2—壓緊工件需要的豎直方向夾緊力，N[1]。

對比2個公式可以看出，圖3中的工件重力主要依靠水平方向夾緊力產(chǎn)生的摩擦力來克服，圖4中的工件重力則由水平和豎直2個方向的夾緊力來克服，這樣水平方向上的夾緊力可以大幅縮小，減小了由水平夾緊力產(chǎn)生的工件變形。

因此，考慮在豎直方向上增加夾緊裝置，要求其強(qiáng)度及剛度應(yīng)盡量大，選用剛性及塑性較好的材料制作，且多加加強(qiáng)筋，以適應(yīng)產(chǎn)品重力大的特點(diǎn)。

3.2 夾緊力大小的確定

夾緊力的大小直接影響夾具使用的可靠性、安全性及工件的變形量，因此，既要有足夠的夾緊力，但又不能過大，在豎直方向上增加夾緊裝置后，水平方向上的夾緊力就可以大幅減小了。夾緊力大小采用實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)法確定，選擇3～5個產(chǎn)品，壓緊時用百分表控制在一個固定的變形量，記錄下扭力扳手所用的扭力，然后跟蹤產(chǎn)品加工完成后的尺寸狀態(tài)，將記錄下的扭力值作為以后加工的參考夾緊扭力。

3.3 輔助支承的改進(jìn)

生產(chǎn)中，由于工件形狀以及夾緊力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后產(chǎn)生變形或定位不穩(wěn)定，為了提高工件的裝夾剛性和穩(wěn)定性，常需設(shè)置輔助支承。

將所有輔助支承制作成浦鎮(zhèn)公司已普遍使用的自動調(diào)節(jié)頂鎬，即自定位支承(浮動支承)。 在定位過程中，自定位支承的位置是隨著定位基準(zhǔn)面位置的變化而自動與之適應(yīng)的。因此盡管每一個自定位支承與工件可能有不止1點(diǎn)接觸，但實(shí)際上它只能限制1個自由度，即只起1個定位支承點(diǎn)的作用。這樣可以大大提高工件的裝夾效率，并可以有效避免支承在工件加工過程中出現(xiàn)振動松懈的情況，如圖5所示。

1—彈簧；2—頂柱；3—鎖緊斜塊；4—鎖緊螺栓；5—手柄。圖5 輔助支承

在工件與夾具裝置之間墊一層厚度均勻的橡膠，當(dāng)工件受夾緊力作用時，橡膠首先被壓縮，工件彈性變形小，從而可以加工出精度較高的形面，松開后變形較小。但只能在壓塊與工件間加裝橡膠，在輔助支承與工件間不可加裝，否則影響定位精度。

4 結(jié)束語

經(jīng)過以上方法改進(jìn)后，現(xiàn)在操作者裝夾工件效率明顯提高，半小時就能裝夾好工件，加工中工件不會產(chǎn)生位移，且由于減小了夾緊力，工件變形也小，保證了加工后的各部位尺寸。

[1] 楊叔子.機(jī)械加工工藝手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.□

2095-5251(2016)06-0043-02

2016-04-05

萬學(xué)榮(1972-)，男，大專學(xué)歷，技師，從事轉(zhuǎn)向架編程加工工作。

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