索夾體加工專(zhuān)用設(shè)備的改造設(shè)計(jì)

門(mén)友華

（柳州鋼鐵集團(tuán)機(jī)制公司，廣西 柳州545002）

索夾體加工專(zhuān)用設(shè)備的改造設(shè)計(jì)

門(mén)友華

（柳州鋼鐵集團(tuán)機(jī)制公司，廣西 柳州545002）

通過(guò)利用閑置舊設(shè)備進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，使其成為加工類(lèi)似索夾體等零件的專(zhuān)用設(shè)備。不但大幅降低制作成本，提升了工效，滿(mǎn)足了用戶(hù)需求，贏得了更多訂單，還為加工同類(lèi)型產(chǎn)品提供有利條件，拓展了市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。同時(shí)也為創(chuàng)新應(yīng)用專(zhuān)用設(shè)備、工裝加工批量產(chǎn)品工藝方法提供參考和指導(dǎo)意義，從而為企業(yè)創(chuàng)造更多利潤(rùn)。

懸索橋；索夾體；改造設(shè)計(jì)

當(dāng)今，隨著交通工具的日俱增，道路、橋梁的建設(shè)隨之不斷擴(kuò)大，使得鋼纜懸索橋梁得到廣泛應(yīng)用。對(duì)制造企業(yè)而言，懸索橋上構(gòu)件的生產(chǎn)制作自然成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中香饃饃，索夾體就是懸索橋上用量較大的一個(gè)構(gòu)件。為贏得市場(chǎng)訂單，如何以最快最低加工成本交給用戶(hù)，是我們需要攻關(guān)創(chuàng)新的主題。

索夾體的長(zhǎng)孔加工是生產(chǎn)制作過(guò)程中的瓶頸工序，采用現(xiàn)有機(jī)床和常規(guī)的加工方法加工，一套索夾體鏜孔需要約47 h，一個(gè)月幾十臺(tái)套的需求，需要投入多臺(tái)大型鏜床、數(shù)控銑床或立式車(chē)床等多臺(tái)設(shè)備，無(wú)論是加工成本還是工期企業(yè)和用戶(hù)都無(wú)法接受。所以只有通過(guò)利用廢舊設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)改造成專(zhuān)用加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)低耗高效的工藝創(chuàng)新來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，達(dá)到企業(yè)盈利的目的。

1 加工零件（索夾體）介紹

索夾體是安裝在懸索橋的主纜繩上，其作用是將橋梁所承載的重量分段通過(guò)吊索與其連接傳遞到主纜索上，既對(duì)主纜和吊索起聯(lián)結(jié)作用，又對(duì)主纜起緊固定型作用，一座懸索式橋梁所需索夾體少則幾十個(gè)多則幾百個(gè)。根據(jù)橋梁的大小，所需的索夾體在數(shù)量、體積上不一樣，但在結(jié)構(gòu)和形式上大同小易。本次以加工山東聊城索夾體為例。索夾體由上蓋、下座組合而成，結(jié)合面有20 mm夾緊調(diào)整間隙，內(nèi)孔長(zhǎng)度根據(jù)所用位置不同，其長(zhǎng)度由1 220～2 010 mm不等（如圖1所示）。

圖1 索夾體示意圖

2 索夾體加工工藝方案

（1）傳統(tǒng)加工工藝方案一：劃出上、下索夾體加工線(xiàn)→銑結(jié)合面→將上、下索夾體組合→銑四周及上下面→鏜內(nèi)孔系及Φ140耳孔→劃線(xiàn)→鉆孔→拆開(kāi)上下索夾體→銑倒角缺口→清整→檢驗(yàn)/入庫(kù)。通過(guò)此工藝方案實(shí)施，其瓶頸工序在鏜Φ405內(nèi)孔，由于Φ405孔較長(zhǎng)，需要大型鏜床且主軸方向行程需大于1 000 mm方能加工，再加上鏜孔時(shí)主軸伸出較長(zhǎng)，剛性不足產(chǎn)生振動(dòng)而使刀具損壞，切削效率極為低下，加工一件Φ405孔最多需要將近50 h，加工成本太高。

（2）傳統(tǒng)加工工藝方案二：劃出上、下索夾體加工線(xiàn)→銑結(jié)合面→將上、下索夾體組合→銑四周及上下面→劃內(nèi)孔加工線(xiàn)→立車(chē)車(chē)內(nèi)孔系→鏜Φ140耳孔→劃線(xiàn)→鉆孔→拆開(kāi)上下索夾體→銑倒角缺口→清整→檢驗(yàn)/入庫(kù)。此方案不但工序長(zhǎng)，內(nèi)孔的加工同樣成為瓶頸，工效和加工成本與方案一不相上下，單就工效而言?xún)煞N方案同時(shí)實(shí)施都無(wú)法滿(mǎn)足交貨期要求，更無(wú)盈利及獲得更多訂單可言。

所以，要想在滿(mǎn)足用戶(hù)需求獲得更多的訂單，同時(shí)企業(yè)又能盈利，必須解決瓶頸工序，提高工效，將成本降至最低。唯一辦法就是針對(duì)加工對(duì)象設(shè)計(jì)一臺(tái)專(zhuān)用的鏜孔設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)有的資源最經(jīng)濟(jì)適用辦法就是利用閑置舊設(shè)備（重型車(chē)床C61100）進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。

3 索夾體專(zhuān)用鏜孔設(shè)備改造設(shè)計(jì)

3.1 索夾體專(zhuān)用鏜孔設(shè)備結(jié)構(gòu)

索夾體專(zhuān)用鏜孔設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖2所示，以下主要針對(duì)床頭箱、工作臺(tái)鏜桿組件組合尾座及尾座拖板裝置的改造進(jìn)行說(shuō)明。

圖2 索夾體專(zhuān)用鏜孔設(shè)備結(jié)構(gòu)

3.2 床頭箱體及動(dòng)力傳遞的改造設(shè)計(jì)

床頭箱體及動(dòng)力傳遞改造結(jié)構(gòu)如圖3所示。床頭箱改造原因：根據(jù)公司現(xiàn)有產(chǎn)品特征和市場(chǎng)發(fā)展需要，原重型車(chē)床C61100的中心高度只有500 mm，無(wú)法滿(mǎn)足工藝需求，故需將床頭箱（即中心高）墊高145 mm.

圖3 床頭箱體及動(dòng)力傳遞改造結(jié)構(gòu)

改造設(shè)計(jì)方案：如圖3所示，在床頭箱與床身的連接處增加一塊高145 mm的墊板，由于床頭箱墊高后，傳動(dòng)輸出軸位置與床頭外掛變速箱體對(duì)應(yīng)位置出現(xiàn)145 mm的落差，導(dǎo)致動(dòng)力無(wú)法傳遞。解決方案是在外掛變速箱上增加一組速比為1∶1傳動(dòng)副[1]，保證傳動(dòng)參數(shù)不變。

3.3 大拖板（工作平臺(tái)）的改造設(shè)計(jì)

由于車(chē)床大拖板上平面無(wú)法直接安裝工件，需在大拖板上先安裝一個(gè)工作平臺(tái)。為了減輕大拖板運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)重，工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示，在工作平臺(tái)上可根據(jù)工件的高度制作相應(yīng)的等高工裝支座。同時(shí)，為能方便快捷地裝校好工件，在支座上還安裝有可作調(diào)整或定位用的調(diào)整擋板及連接拉耳，如圖5所示。

圖4 工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖5 可調(diào)整或定位用的調(diào)整擋板及連接拉耳

3.4 鏜桿組件的設(shè)計(jì)

鏜桿設(shè)計(jì)原理：由于采用臥式車(chē)床改造成鏜床鏜孔功能，加工對(duì)象為類(lèi)似索夾體的零件內(nèi)孔，而工裝及加工方式為鏜桿不移動(dòng)，工件安裝在大拖板平臺(tái)上驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給切削，這樣就需要兩倍以上于工件長(zhǎng)度的鏜桿才可以實(shí)現(xiàn)，即加工2 m長(zhǎng)的索夾體則需要4 m以上的鏜桿長(zhǎng)度。如此長(zhǎng)的鏜桿則必須在尾部有定位和支撐裝置，有了定位和支撐，鏜桿與工作平臺(tái)就形成了封閉，就會(huì)不便于吊裝工件。為此，將鏜桿設(shè)計(jì)成如圖6所示結(jié)構(gòu)，由接長(zhǎng)鏜桿一、二及可拆卸的鏜桿組成，鏜桿二尾部設(shè)置有定位支撐段，鏜桿對(duì)接處采用端面花鍵式定位連接（圖7所示），即可保證連接后的同軸度又能有效傳遞扭矩實(shí)現(xiàn)鏜削功能。同時(shí)，鏜桿上設(shè)置有一前一后的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)裝刀座，可同時(shí)使用雙刀切削，即可使鏜桿對(duì)稱(chēng)受力又可提高鏜孔效率。

圖6 鏜桿結(jié)構(gòu)示意

圖7 鏜桿示意圖

3.5 組合尾座的設(shè)計(jì)

組合尾座結(jié)構(gòu)主要是起到支撐鏜桿和定心，保證鏜桿受力時(shí)不產(chǎn)生振動(dòng)的作用，分別由尾座本體、尾座上蓋、調(diào)心軸承套、軸承、透蓋1、2等組成。其特點(diǎn)是：尾座為分體式，拆裝和維護(hù)方便；尾座中采用調(diào)心式裝置，避免制造和裝配上的誤差造成運(yùn)行卡阻；定位調(diào)心采用球面接觸，兩個(gè)向心球軸承支撐和定心[1]，既經(jīng)濟(jì)又耐用。

3.6 尾座組合拖板的設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)及原理：吊裝工件時(shí)，需將尾座連同接長(zhǎng)鏜桿一起移動(dòng)位置避讓工件，由于鏜桿、尾座組合件本體、尾座拖板重量加在一起約為1.5 t，人工無(wú)法推動(dòng)。大拖板安裝好工件后自身重量已達(dá)到了4 t左右，若用大拖板的動(dòng)力拖動(dòng)尾座組件則必須將尾座負(fù)荷減至最小。在重量無(wú)法改變的情況下，減輕負(fù)荷的辦法只有將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。為實(shí)現(xiàn)這一效果，故采用圖8所示結(jié)構(gòu)，拖板上設(shè)計(jì)有鎖緊裝置、導(dǎo)向裝置、滾動(dòng)體裝置及牽引裝置，具體操作為：當(dāng)鏜桿及尾座需要移動(dòng)時(shí)，松開(kāi)鎖緊螺釘將鎖緊板松開(kāi)，調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘（四處）頂動(dòng)滾動(dòng)體是拖板離開(kāi)導(dǎo)軌面形成滾動(dòng)接觸（滾動(dòng)體工作面是在副導(dǎo)軌面上，不會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)動(dòng)精度），然后套上連桿使大拖板與尾座組件連成一體，開(kāi)動(dòng)大拖板則可驅(qū)動(dòng)尾座組件及鏜桿沿導(dǎo)軌一起直線(xiàn)移動(dòng)，當(dāng)尾座組件及鏜桿移動(dòng)到位需固定時(shí)，則將連桿取走，松開(kāi)調(diào)節(jié)螺釘使拖板與導(dǎo)軌面充分接觸，然后上緊鎖緊螺釘將鎖緊板鎖緊穩(wěn)固尾座組件使其不產(chǎn)生位移和晃動(dòng)，從而達(dá)到支撐定位的作用。

圖8 尾座組合拖板結(jié)構(gòu)

3.7 操作安全控制的設(shè)計(jì)

根據(jù)加工件的外形尺寸達(dá)到2 m以上，此種加工方式為工件進(jìn)給切削，所需行程空間較大，而設(shè)備本身長(zhǎng)度有限，為能合理利用其有效行程，盡可能加工大規(guī)格類(lèi)似產(chǎn)品，又能保證在誤操作時(shí)避免發(fā)生碰撞，故在床身兩端頭均安裝有可調(diào)整式限位開(kāi)關(guān)A、B。在大拖板與尾座聯(lián)動(dòng)方式設(shè)置了保護(hù)裝置，當(dāng)大拖板拖動(dòng)尾座組件帶動(dòng)鏜桿接近鏜桿連接法蘭處時(shí)，接近開(kāi)關(guān)C（常閉開(kāi)關(guān)）得到信號(hào)后斷開(kāi)，大拖板失電停止動(dòng)作，當(dāng)接近開(kāi)關(guān)D（常閉）由于取走連接板后恢復(fù)閉合狀態(tài)，大拖板得電后可動(dòng)作而尾座則可靜止不動(dòng)，這樣既可保護(hù)鏜桿不受碰撞又可防止鏜桿頂?shù)轿粫r(shí)傳動(dòng)副過(guò)載而損壞，具體如圖9所示。

圖9 操作安全控制設(shè)計(jì)

4 實(shí)施效果驗(yàn)證情況

當(dāng)設(shè)備改造后，整機(jī)負(fù)荷時(shí)運(yùn)行良好，動(dòng)力傳輸平穩(wěn)，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)荷小，切削扭矩大，單背吃刀量超過(guò)12 mm，滿(mǎn)足改造設(shè)計(jì)要求；

鏜孔質(zhì)量情況：精加工一次鏜穿，孔直線(xiàn)度好，鏜桿剛性足，無(wú)震刀，孔徑及表面粗糙度符合圖紙要求；

鏜孔工效情況：刀桿設(shè)計(jì)為雙刀頭切削，正常情況下分粗精兩次走刀可完成鏜孔，鏜孔實(shí)際耗時(shí)約為7 h以?xún)?nèi)，較大型（武漢160鏜床）耗時(shí)38.5 h提高5倍以上，具體情況如表1所列。

表1 鏜孔工效情況

裝夾校正情況：因鏜桿設(shè)計(jì)為可分體式，可移動(dòng)部分鏜桿尾部設(shè)計(jì)有配重，工裝支座上有定位塊，吊裝方便快捷、安全，可一人在半小時(shí)內(nèi)完成工裝校正。

操作及安全方面：設(shè)備主體為臥式車(chē)床，具備車(chē)床操作技能的人員均可操作，簡(jiǎn)單易學(xué)。再加上各相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)間設(shè)置有安全開(kāi)關(guān)裝置，安全保護(hù)效果好，能有效避免誤操作。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)改造設(shè)計(jì)專(zhuān)用設(shè)備加工索夾體，有效提高了加工效率，降低了加工成本，鏜孔工效是通用鏜床的5倍以上，有效的解決了工序瓶頸和用戶(hù)需求，為贏得更多訂單和開(kāi)拓市場(chǎng)創(chuàng)造了良好的條件。同時(shí)，通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備的改造設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工藝技術(shù)創(chuàng)新，充分利用和發(fā)揮現(xiàn)有資源，提高加工質(zhì)量和工效，降低制造成本，使企業(yè)在市場(chǎng)危機(jī)中仍能獲得利潤(rùn)起到了積極借鑒和指導(dǎo)作用。

[1]北京.英科宇科技開(kāi)發(fā)中心.《機(jī)械工程師設(shè)計(jì)手冊(cè)》電子版[DB/OL].2009.

Special Equipment for Processing the Clamp Body Design

MNE You-hua
（Liuzhou Iron and Steel Group Machinery Manufacturing Company，Liuzhou Guangxi 545002，China）

By making use of idle old equipment design，make it processes similar to the clamp body and other parts of the equipment.Not only to significantly reduce productiong costs，Improved ergonomics，meeting user needs，win more orders，also provide favourable for processed products，expand the market competiting ability.But also for innovative applicating-specific equipment，tooling ang processing method of bulk product reference and guide，tocreate more profits.

suspension bridge；clamp body；transformation design

TQ639

A

1672-545X（2017）08-0115-03

2017-05-20

門(mén)友華（1970-），男，壯，廣西融安人，大專(zhuān)，主要研究方向：專(zhuān)用機(jī)械和裝備。