篦冷機(jī)連接板加工工藝改進(jìn)

董艷超，周建，楊松

篦冷機(jī)連接板加工工藝改進(jìn)

董艷超，周建，楊松

連接板是四代篦冷機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)支撐上的一個(gè)零件，由于加工工藝設(shè)計(jì)不合理，加上工裝卡具、刀具不能適應(yīng)加工要求，導(dǎo)致產(chǎn)品合格率不高，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，無(wú)法滿足正常的生產(chǎn)節(jié)拍要求。經(jīng)過(guò)改革工裝卡具和工藝，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和效率，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，滿足了生產(chǎn)裝配需要。

連接板；工藝流程；夾具設(shè)計(jì)；大批量；錯(cuò)齒三面刃銑刀

1　引言

我公司是中材裝備集團(tuán)旗下的水泥裝備制造企業(yè)，專業(yè)化生產(chǎn)篦冷機(jī)、輥磨、輥壓機(jī)等高科技新型干法水泥設(shè)備。目前我公司篦冷機(jī)專業(yè)化生產(chǎn)線已基本形成規(guī)模，但由于種種原因，現(xiàn)有設(shè)備潛在的生產(chǎn)能力沒(méi)有充分發(fā)揮，在連接板加工過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題和困難，造成零件加工效率低、不合格率高，滿足不了生產(chǎn)裝配要求。連接板的加工質(zhì)量和效率成了影響公司篦冷機(jī)產(chǎn)能的瓶頸問(wèn)題。該零件的生產(chǎn)批量較大，質(zhì)量要求也較高，故對(duì)零件的加工工藝進(jìn)行問(wèn)題分析和研究，改進(jìn)了原有的加工工藝，設(shè)計(jì)制造了零件的加工工裝，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝流程，實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)。連接板加工工藝改進(jìn)后能夠保證零件的加工精度，提升零件的加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)效率也大大提高，滿足了公司篦冷機(jī)生產(chǎn)線組裝的要求。

2　連接板加工的技術(shù)要求

2.1四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介

我公司生產(chǎn)的TCFC第四代行進(jìn)式穩(wěn)流篦式冷卻機(jī)，采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)篦床模塊的數(shù)量，可以適應(yīng)不同規(guī)模水泥生產(chǎn)線的需求。篦床傳動(dòng)段是水平的，由數(shù)列組成，各列相對(duì)獨(dú)立，每列有前后兩個(gè)液壓缸，通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)同步液壓驅(qū)動(dòng)，形成步進(jìn)式運(yùn)動(dòng)效果［1］。四連桿機(jī)構(gòu)由連結(jié)板、支臂、段節(jié)梁、三角架等零件組成，機(jī)構(gòu)巧妙地通過(guò)支臂、連結(jié)板連接段節(jié)梁和三角架，通過(guò)三角架的旋擺運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生篦床的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。連結(jié)板在此四連桿機(jī)構(gòu)中起著重要作用，該件的加工精度直接影響四連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的精準(zhǔn)度。再加上連結(jié)板具有批量大、制作工序多、制造難度大的特點(diǎn)，生產(chǎn)過(guò)程中需要重點(diǎn)控制零件的加工工藝。

2.2連結(jié)板的加工要求

連接板是篦冷機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)中的重要零件，該零件材料為Q235A普通碳鋼鋼板，重量為5.72kg；外形尺寸200mm×148mm×30mm，六面全加工，除圖中標(biāo)注的光潔度要求外，其余為12.5，零件加工如圖1所示。該件加工余量單邊3mm左右，厚度30mm，公差要求0～+0.2mm，中間軸孔的公差要求+0.025～+0.064mm，光潔度要求3.2，孔與平面、側(cè)面的垂直度、平行度要求0.1mm，兩側(cè)面定位銷孔的公差要求0～+0.018mm，中心距公差要求-0.1～+0.1mm，該件的重要控制點(diǎn)為軸孔、定位銷孔的尺寸、位置度及形位公差等。零件的生產(chǎn)批量較大，由于該零件軸孔的精度要求較高，需要在小數(shù)控加工中心加工。

3　工藝性分析與改進(jìn)

3.1傳統(tǒng)工藝加工存在的問(wèn)題

連接板試制加工過(guò)程中，采用傳統(tǒng)的加工工藝加工，存在以下問(wèn)題：

（1）裝夾校正工序存在裝夾精度低、耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)品合格率偏低（僅70%左右）等問(wèn)題。

（2）連接板上需要打孔的數(shù)量較多，孔與孔之間的關(guān)聯(lián)不好確認(rèn)，孔的中心很難定位，孔之間的中心距達(dá)不到圖紙要求。

（3）加工周期長(zhǎng)，生產(chǎn)率低（平均2h/件），按公司每月出產(chǎn)3條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線需連接板648件計(jì)算，共需1 944件連接板，假設(shè)產(chǎn)品合格率為100%，生產(chǎn)全部完成需486個(gè)班，兩臺(tái)設(shè)備兩班制生產(chǎn)約需120多天才能完成，難以滿足裝配需求，且生產(chǎn)成本不合算。

圖1　連接板加工圖

3.2問(wèn)題分析

針對(duì)首批產(chǎn)品試制存在的問(wèn)題我們進(jìn)行了總結(jié)：

（1）連接板六個(gè)平面加工時(shí)，傳統(tǒng)加工工藝用虎鉗裝卡，用百分表找正，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，不適合批量件的加工，需要改進(jìn)六面加工的工裝卡具。

（2）連接板加工的孔徑較小，屬于深孔加工，劃線加工過(guò)程中鉆頭易抖動(dòng)偏離中心線，致使加工后孔的對(duì)稱度和垂直度不符合圖紙技術(shù)要求，造成產(chǎn)品合格率較低。

（3）連接板凹槽的加工，傳統(tǒng)立銑刀加工過(guò)程中，形成槽寬尺寸不一致。

根據(jù)以上分析，我們認(rèn)為要提高產(chǎn)品合格率和生產(chǎn)率，須改進(jìn)工裝卡具，提高裝夾精度，縮短裝夾校正時(shí)間，減少加工工序，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

3.3改進(jìn)方案

從以上問(wèn)題分析中不難看出，連接板加工的瓶頸是沒(méi)有合理的加工工藝流程與工裝卡具設(shè)計(jì)，因此，制定出一套合理、嚴(yán)格的工藝流程，設(shè)計(jì)出一套方便、可靠、簡(jiǎn)單實(shí)用的工裝卡具是改進(jìn)的核心內(nèi)容。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、精度要求，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備加工的靈活性，盡可能實(shí)現(xiàn)大批量裝夾一次加工，以減少工件的裝夾找正次數(shù)，消除因多次裝夾帶來(lái)的定位誤差。我們查閱了有關(guān)資料，請(qǐng)教了有經(jīng)驗(yàn)的師傅，結(jié)合工件的技術(shù)要求和現(xiàn)有的設(shè)備狀況，設(shè)計(jì)出了3套批量件加工連接板的工裝卡具。

4　工裝夾具結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程

在改進(jìn)連接板加工制作方案后，我們編制了合理的加工工藝，設(shè)計(jì)制作了批量加工的工裝卡具，保證了零件加工的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。

4.1編制合理工藝

原先的連接板加工是在小型立式銑床X52K上加工六面及凹槽，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，加工周期較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響合同交貨期，經(jīng)研究決定利用現(xiàn)有的雙面銑床、小臥銑、鉆床、小數(shù)控加工中心一起組成一個(gè)小流水線加工連接板的工藝路線，設(shè)計(jì)合理高效批量加工的工裝卡具，設(shè)計(jì)過(guò)程中同時(shí)設(shè)計(jì)制作了一批檢驗(yàn)用樣板，在加工過(guò)程中隨時(shí)進(jìn)行自檢，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。小流水線的加工工藝流程為：雙面銑床銑六面-小臥銑銑凹槽-鉆床鉆孔（中間直徑45軸孔預(yù)鉆到40）-小數(shù)控加工中心鏜銑45軸孔。

4.2工裝夾具結(jié)構(gòu)

連接板平面加工工裝卡具如圖2所示，工裝卡具置于雙面銑床工作臺(tái)上，連接板裝夾位置在工裝卡具的兩側(cè)，卡具兩側(cè)各有10個(gè)頂絲和20件定位銷，1個(gè)頂絲和2個(gè)定位銷組成1件零件裝夾，兩側(cè)一次可以裝夾20件，雙面銑床的兩個(gè)動(dòng)力頭同時(shí)銑加工，連接板側(cè)面的加工和上下平面銑加工相類似。

圖2　連接板平面加工工裝卡具

小臥銑X52W銑連接板凹槽的刀架工裝卡具如圖3所示，刀架工裝由刀桿、隔套及4件直徑φ200mm、厚度20mm的錯(cuò)齒三面刃銑刀盤組成，連接板凹槽之間5mm的凸臺(tái)由刀盤之間的隔套控制，一次加工4個(gè)凹槽，考慮到小立銑的負(fù)載量和機(jī)床刀架的承受力，設(shè)計(jì)工裝時(shí)減少了一半的刀盤數(shù)量。如果機(jī)床負(fù)載許可，可以加粗刀桿直徑，直接裝6把厚度20mm和中間1把厚度40mm的刀盤，一次便可以完成零件7個(gè)凹槽的加工，效率會(huì)更高。

鉆床鉆孔工裝卡具如圖4所示，工裝卡具由1件凹型鋼板、2件頂絲和1件40mm寬的鍵組成，1個(gè)工裝卡具可以裝夾2件連接板，10個(gè)工裝卡具組成一個(gè)組合，20件連接板為一組固定在鉆床的工裝卡具上，不需劃線，直接鉆孔和鉸制定位銷孔，一次裝卡可以完成20件連接板的鉆鉸孔工作。

4.3加工過(guò)程

將連接板平面加工工裝卡具放置于雙面銑床工作臺(tái)上，用百分表打表找正工裝，誤差0.1mm以內(nèi)，將20件連接板零件依次放置在工裝兩側(cè)的定位銷上，每2個(gè)定位銷上放置1件連接板，旋轉(zhuǎn)頂絲壓緊連接板，即可進(jìn)行加工，無(wú)須每個(gè)連接板都進(jìn)行校正。實(shí)現(xiàn)快速裝夾校正，節(jié)省了裝夾校正時(shí)間。然后根據(jù)連接板加工余量一次進(jìn)刀到位，控制好尺寸，兩側(cè)同時(shí)加工，在加工過(guò)程中無(wú)需再調(diào)刀，可一次加工成形，加工后用樣板檢驗(yàn)，合格后下件清理毛刺，再上20件繼續(xù)加工。加工完一個(gè)批次后，再以同樣的方式加工另一面，這樣就完成了平面加工的一個(gè)工作循環(huán)，進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。

六平面銑完后的連接板轉(zhuǎn)到立銑工序銑凹槽，20件連接板為一組，裝夾在和臺(tái)虎鉗相似的工裝卡具上。加工前先用百分表找正工裝，裝好銑凹槽的刀架工裝，通過(guò)對(duì)刀塊對(duì)刀，直接進(jìn)刀3mm。進(jìn)刀到位后，一次加工完成4個(gè)20mm的凹槽。移動(dòng)工作臺(tái)，Y軸方向進(jìn)給95mm，再次加工4個(gè)20mm的凹槽，中間40mm長(zhǎng)的凹槽通過(guò)2次進(jìn)刀疊加完成。用樣板檢驗(yàn)合格后進(jìn)行下一組20件的加工。用類似的方式進(jìn)行鉆床鉆孔工作，同樣也是每批次20件裝夾加工。最后進(jìn)入小數(shù)控加工中心編程精加工，鏜銑直徑45mm的軸孔，采用一次4組，一組5件裝夾，數(shù)控編程一次完成一批次20件的連接板軸孔加工。

5　實(shí)施效果

在同樣條件下，我們用這種加工工藝方法連續(xù)試驗(yàn)了200件連接板的加工，均達(dá)到預(yù)期效果，滿足了圖紙尺寸要求。其優(yōu)點(diǎn)如下：加工后的連接板尺寸統(tǒng)一，誤差很小，具有嚴(yán)格的互換性；加工表面粗糙度值優(yōu)于圖紙要求；通過(guò)工裝卡具裝夾精確定位后無(wú)需再打表可以直接加工，加工效率大幅提高，并且減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，效果十分明顯，現(xiàn)1人可以操作2臺(tái)設(shè)備。在當(dāng)前工藝條件下，我公司已能有效保證連接板零件加工的各項(xiàng)技術(shù)要求，原1件連接板全序加工平均到1人約需120min，現(xiàn)1人平均約25min便可完成，工效提高5～6倍左右，每月可完成3～4臺(tái)套連接板的加工，可與車間生產(chǎn)進(jìn)度同步，實(shí)現(xiàn)了連接板的完全自主加工，結(jié)果令人滿意。

［1］陶從喜，孫義飛.TCFC第四代行進(jìn)式篦冷機(jī)的研發(fā)及應(yīng)用［J］.中國(guó)水泥，2011，2.

Process Improvement of Grate Cooler Connecting Plates

圖4　連接板鉆孔工裝卡具

圖3　連接板側(cè)面凹槽加工工裝卡具

TQ172.622.4

A

1001-6171（2016）03-0081-03

通訊地址：徐州中材裝備重型機(jī)械有限公司，江蘇徐州221131；2015-09-24；編輯：趙蓮