平地機(jī)前橋轉(zhuǎn)向座鏜孔工裝設(shè)計(jì)

黃 湛

（廣西中源機(jī)械有限公司，廣西 柳州545000）

平地機(jī)前橋是傳遞車架與前輪之間各向作用力及產(chǎn)生彎矩和轉(zhuǎn)矩的裝置，而轉(zhuǎn)向座則是前橋的關(guān)鍵部件。轉(zhuǎn)向座主要是由不同規(guī)格的板件拼焊，最后再與車輪軸焊接而成。由于焊接變形大，轉(zhuǎn)向座與前橋本體的鉸接孔、與轉(zhuǎn)向拉桿的鉸接孔等需要進(jìn)行鏜銑加工保證各尺寸的精度[1]。由于精益生產(chǎn)要求的不斷提高，轉(zhuǎn)向座生產(chǎn)工藝優(yōu)化為焊接車輪軸后再鏜孔。針對(duì)此次工藝優(yōu)化，制定了多種的鏜孔方案；結(jié)合轉(zhuǎn)向座的結(jié)構(gòu)特征及技術(shù)要求，從效率及經(jīng)濟(jì)性考慮，設(shè)計(jì)鏜孔工裝保證鏜孔質(zhì)量最為合適。隨著優(yōu)化工藝正式實(shí)施的接近，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，利用現(xiàn)有的設(shè)備條件，設(shè)計(jì)出適用的鏜孔工裝迫在眉睫。

1　工藝分析

轉(zhuǎn)向座整體外形為非規(guī)則結(jié)構(gòu)件，有板件之間拼焊及軸與板件拼焊，是前橋產(chǎn)生彎矩和轉(zhuǎn)矩的核心構(gòu)件，其中鏜削鉸接孔是加工的關(guān)鍵工序，如圖1中的鉸接孔φA與車輪軸徑向角度為α，同軸度要求為D，傾斜度要求為β，如圖2所示；“翅膀”上的鉸接錐孔φB，與車輪軸軸線的角度為θ；鉸接錐孔φC錐度則與鉸接錐孔φB方向相反，尺寸基準(zhǔn)為φA的圓心，如圖3所示。

圖1　轉(zhuǎn)向座

圖2　鉸接孔φA鏜孔要求

圖3　錐孔φB、φC鏜孔尺寸要求

由于轉(zhuǎn)向座為非規(guī)則的結(jié)構(gòu)件，φA是以車輪軸徑向?yàn)榛鶞?zhǔn)，φB和φC則以φA圓心和車輪軸軸線為基準(zhǔn)，用普通臥式鏜床直接裝夾加工，要多次裝夾，基準(zhǔn)難找，容易產(chǎn)生疊加誤差，工作效率低且達(dá)不到圖紙要求；用五面體加工中心可一次裝夾加工所有孔位，較好地保證工件位置公差及尺寸一致性，但由于五面體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，需要巨額的投入，經(jīng)濟(jì)性差。運(yùn)用工裝可保證一次裝夾即可完成鏜孔工序，能較好地結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，充分利用現(xiàn)有的設(shè)備條件，在效率性和經(jīng)濟(jì)性上可行性高。

2　工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

工裝設(shè)計(jì)思路為如何在一次裝夾中保證各個(gè)加工尺寸都準(zhǔn)確找到基準(zhǔn)。經(jīng)過對(duì)圖紙分析確定工裝設(shè)計(jì)為立式，即轉(zhuǎn)向座裝夾后車輪軸軸線垂直于工作臺(tái)。

鏜孔工裝由底座、支撐板、螺母塊、螺桿、壓塊及校正組件組成。

2.1　底座

由工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)特性及工件的裝夾狀態(tài)，α夾角只能通過拼焊底座的上下表面得到，故底座設(shè)計(jì)為上表面傾斜度為α的箱型機(jī)構(gòu)。由于直接拼焊未進(jìn)行銑加工裝夾時(shí)會(huì)帶來誤差，故在底座上表面焊接“7”字型螺母塊，使用螺栓調(diào)節(jié)使角度α在技術(shù)要求范圍內(nèi)，從而消除角度誤差，如圖4所示。

圖4　工裝底座示意圖

底座與工作臺(tái)的連接形式為保證工裝與工作臺(tái)的連接方便、快捷、牢固，在底座底面銑“U”型槽與鏜床工作臺(tái)的T型槽配合，用螺栓擰緊固定即可[2]，如圖4所示。

2.2　基準(zhǔn)設(shè)計(jì)

2.2.1工件定位基準(zhǔn)

由圖2可知，φA鉸接孔以車輪軸為基準(zhǔn)，因此工裝的定位基準(zhǔn)設(shè)計(jì)為底座上能與車輪軸精密配合的定位圓筒；因定位圓筒與車輪軸靠精密配合來保證精度，因此接觸部分對(duì)耐磨性有一定的要求，但圓筒整體熱處理不利于機(jī)加工，因此接觸部分設(shè)計(jì)為打入圓筒中的經(jīng)過熱處理的襯套，用襯套內(nèi)孔與車輪軸配合。

2.2.2工裝對(duì)刀基準(zhǔn)

由于底座上表面為傾斜面，對(duì)刀不方便，故在上板相對(duì)下板銑一個(gè)水平面A和垂直面B，即Y向和Z向基準(zhǔn)[3]，如圖4所示。

2.2.3校正基準(zhǔn)

轉(zhuǎn)向座的車輪軸與底座上的圓筒配合，Z向上還有360°旋轉(zhuǎn)的自由度，為保證φA軸線與鏜床主軸平行，則必須設(shè)計(jì)校正裝置，校正轉(zhuǎn)向座擺放位置后再夾緊固定，故在底座上板銑校正基準(zhǔn)面C，基準(zhǔn)面垂直于底座的底面穿過定位圓筒軸線，即X向基準(zhǔn)面，如圖4所示。

2.3　校正組件

校正組件由與φA工藝孔配合的光軸及校正板焊成。光軸穿入φA工藝孔，校正板自由下垂，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向座使校正板與基準(zhǔn)面C貼平即可校正完成，如圖5所示。

圖5　轉(zhuǎn)向座與鏜孔工裝

2.4　夾緊裝置

鏜孔工裝的夾緊裝置由螺桿、螺母、壓塊及支撐板組成。轉(zhuǎn)向座校正后即可利用螺母與螺桿配合鎖死壓塊從而壓緊工件，如圖5所示。

3　實(shí)際應(yīng)用與效果

鏜孔工裝與工作臺(tái)用螺栓連接固定，移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)使鏜孔工裝上基準(zhǔn)面C與鏜床主軸平行。轉(zhuǎn)向座上車輪軸放入工裝定位圓筒，調(diào)整螺栓得到角度α；用校正組件貼平基準(zhǔn)面C，校正后用螺母鎖死壓塊壓緊轉(zhuǎn)向座。以基準(zhǔn)面A、B、C的交點(diǎn)為對(duì)刀零點(diǎn)，拉坐標(biāo)鏜鉸接孔φA至符合圖紙要求；由于一次裝夾基準(zhǔn)點(diǎn)固定不變，將錐孔φB角度要求θ轉(zhuǎn)化為相對(duì)鉸接孔φA圓心坐標(biāo)尺寸，鉸接孔φA鏜孔完成即可換刀拉坐標(biāo)鏜錐孔φB.錐孔φB鏜孔完成后退刀回到鉸接孔φA圓心，工作臺(tái)后移旋轉(zhuǎn)180°按圖紙拉坐標(biāo)鏜錐孔φC.

鏜出來的轉(zhuǎn)向座經(jīng)三坐標(biāo)檢測(cè)，各尺寸均符合圖紙要求，鏜孔工裝達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。

4　結(jié)束語

結(jié)構(gòu)件大多為不規(guī)則構(gòu)件，其焊接變形是不可避免的，有鉸接配合的部位就免不了鏜孔工序，這就需要開動(dòng)思維，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)場(chǎng)需求的工裝。

本次設(shè)計(jì)的工裝生產(chǎn)方便，操作簡(jiǎn)單，可一次裝夾就完成鏜孔工序，且基準(zhǔn)統(tǒng)一，保證了加工質(zhì)量，其設(shè)計(jì)方法為今后的工裝設(shè)計(jì)提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫 躍，李建華.大型結(jié)構(gòu)件鏜孔工裝設(shè)計(jì)[J].金屬加工（冷加工），2014（19）：46-47.

[2]王光斗.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000.

[3]關(guān)慧貞.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.