新型橋殼圓頭加工設(shè)備雙頭鋸床研制與應(yīng)用

陳義柱

（方盛車橋（柳州）有限公司，廣西 柳州 545006）

在汽車車橋橋殼加工工程中，“割兩頭”工序是為了切割橋殼兩頭多余的材料，留適當(dāng)余量給后工序“鏜雙頭”加工。經(jīng)調(diào)研分析傳統(tǒng)的火焰切割設(shè)備，因為切割精度低、穩(wěn)定性差，導(dǎo)致后工序“鏜雙頭”加工余量大，成為生產(chǎn)線的瓶頸工序。此外火焰切割工藝會產(chǎn)生大量的割渣和煙塵，崗位煙塵濃度超出國標(biāo)室內(nèi)煙塵濃度標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響工人身體健康。

本文提供一鐘鋸切加工方式，并研制一套雙頭鋸切設(shè)備，以達(dá)到消除火焰切割產(chǎn)生的煙塵，提升“割雙頭”工序加工精度、穩(wěn)定性，能改善工人工作環(huán)境和有效提升整線產(chǎn)能。

1 加工零件分析

如圖1所示，以橋殼缺口尺寸D為基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)軸，夾具夾緊橋殼左右方截面，加工橋殼左端L1尺寸及右端L2尺寸。原加工工藝采用火焰切割工藝，將橋殼吊裝上火焰切割專機(jī)，定位銷貼緊橋殼缺口邊緣定位基準(zhǔn)軸，卷尺確定L1、L2尺寸，人工點(diǎn)燃、調(diào)節(jié)火焰切割的割焰，按電機(jī)啟動按鈕，電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動火焰割槍旋轉(zhuǎn)360°切割橋殼圓頭，切割完畢按停止按鈕，吊橋下切割專機(jī)，人工清理干凈割渣，該工序加工完畢。原加工設(shè)備如圖2所示。

圖1 橋殼加工示意圖

圖2 原加工設(shè)備圖

此種加工工藝產(chǎn)生大量的割渣粘附在橋殼圓頭內(nèi)腔，需要耗費(fèi)大量的時間人工清理割渣，切割產(chǎn)生大量的切割煙塵污染車間室內(nèi)環(huán)境；火焰切割設(shè)備的加工精度為±3 mm[3]，后工序因加工余量不穩(wěn)定成為生產(chǎn)線瓶頸工序，火焰切割設(shè)備手工作業(yè)用時145 s，自動送用時122 s，屬于單人單機(jī)加工模式，浪費(fèi)企業(yè)用工成本。

2 新加工工藝分析

根據(jù)此道工序加工特點(diǎn)，將火焰切割加工工藝更改為鋸床鋸切的加工方式。新工藝鋸切的過程為電機(jī)帶動鋸條，鋸條以攻進(jìn)的速度將橋殼圓頭余料鋸斷。橋殼的材料為510L GB/T3273-2005，材料抗拉強(qiáng)度為470～670 MPa，硬度為17～23 HRC，屬于鋸切加工性能良好的材料。經(jīng)切割試驗，鋸床切割外徑150 mm，內(nèi)徑120 mm的空心圓鋼的加工時間為181 s，滿足產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍的需求。

鋸床鋸切加工屬于冷加工工藝，加工時基本不會改變原材料的金相組織和力學(xué)性能，加工過程只產(chǎn)生少量的鋸切鐵屑，切屑不會粘附在橋殼圓頭內(nèi)腔，使用氣槍可以輕松清理干凈，因此使用鋸床鋸切工藝代替火焰切割工藝是可行的。

3 雙頭鋸床研制[2]

為了實(shí)現(xiàn)鋸切加工工藝，必須研發(fā)一臺滿足產(chǎn)線節(jié)拍、圖紙精度要求的雙頭鋸床設(shè)備。

雙頭鋸床設(shè)備主要包括：底板裝置、工作臺裝置、GB4235帶鋸床、電氣控制系統(tǒng)。該設(shè)備主要用于鋸切橋殼兩端圓頭多余的物料，雙頭鋸床通過PLC控制開口夾氣缸定位橋殼，然后液壓鉗口夾緊固定橋殼，抱緊氣缸拉動GB4235帶鋸床到L1、L2尺寸位置，GB4235帶鋸床攻進(jìn)鋸切橋殼兩端圓頭，鋸切完畢鋸床各動作自動回到原點(diǎn)。雙頭鋸床設(shè)備總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3 新雙頭鋸床機(jī)構(gòu)示意圖

3.1 鋸床底板裝置

鋸床底板裝置主要作用是承載、定位、鎖死GB4235帶鋸床。鋸床底板本體采用3 600mm*1 900 mm*40mm的整塊板材加工，可保證雙頭鋸床設(shè)備精度、承載能力及可加工性，由于單臺GB4235帶鋸床重量約1 500 kg，且橋殼不同產(chǎn)品左右端L1、L2加工尺寸范圍為0～200 mm，所以選用DA65*1400型號的導(dǎo)軌副和BSE80*400型號的抱緊氣缸。鋸床底板裝置工作原理：PLC控制電磁閥通、斷電，抱緊氣缸拉動兩臺GB4235帶鋸床沿直線導(dǎo)軌副方向移動，通過硬限位螺桿定位GB4235帶鋸床，GB4235帶鋸床移動到位，抱緊氣缸內(nèi)置鎖緊裝置自動鎖死，確保加工尺寸L1和L2穩(wěn)定。鋸床底板裝置機(jī)構(gòu)示意圖（左右對稱）如圖4所示。

圖4 鋸床底板結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 鋸床工作臺[4]

鋸床工作臺裝置主要作用是承載、定位、夾緊橋殼。中分機(jī)構(gòu)是工作臺的核心部件，決定設(shè)備的加工精度和一致性，因此中分機(jī)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)開口夾氣缸組成，該氣缸采用齒輪齒條結(jié)構(gòu)，能同步張開、閉合，氣缸結(jié)構(gòu)緊湊、行程大、重復(fù)定位精度高。工作臺裝置工作原理：PLC控制電磁閥通電，開口夾氣缸同步漲開定位橋殼缺口尺寸D，然后兩個液壓鉗口夾緊橋殼方截面，實(shí)現(xiàn)對橋殼的定位、夾緊。工作臺裝置機(jī)構(gòu)示意圖如圖5所示。

圖5 工作臺結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 G B4235帶鋸床

GB4235帶鋸床是市場上標(biāo)準(zhǔn)的帶鋸床，GB4235帶鋸床自帶控制系統(tǒng)、切屑冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)。雙頭鋸床設(shè)備使用2臺GB4235帶鋸床用于鋸切橋殼左右兩端圓頭，需要將液壓鉗口夾具拆除裝在鋸床工作臺。

3.4 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)由PLC、電磁閥、接觸器、開關(guān)電源、大口徑開口夾氣缸、抱緊氣缸等構(gòu)成。電氣控制采用三菱FX3U系列可編程控制器，可靠性高，由編程收集各限位、動作開關(guān)信號協(xié)調(diào)控制各個相關(guān)動作的自鎖互鎖及報警提示。控制方式分為自動循環(huán)和單點(diǎn)手動。

3.5 雙頭鋸床設(shè)備加工步驟

步驟為：（1）人工用KBK將橋殼放入夾具上→（2）按循環(huán)啟動按鈕→（3）漲芯中分機(jī)構(gòu)自動漲開定位→（4）設(shè)備兩頭液壓鉗口自動夾緊橋殼方截面→（5）GB4235帶鋸床通過導(dǎo)軌滑塊快速定位到切割點(diǎn)→（6）鋸條快進(jìn)到離工件10mm高點(diǎn)位置→（7）鋸條改為攻進(jìn)切割工件→（8）廢料自動排出→（9）切割完后GB4235帶鋸床自動快速退回原點(diǎn)→（10）設(shè)備兩頭夾具機(jī)構(gòu)自動松開→（11）漲芯中分機(jī)構(gòu)自動松開→（12）人工用KBK吊車取下工件。

雙頭鋸床設(shè)備實(shí)物圖如圖6所示。該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)橋殼左右端圓頭同時加工，加工總共用時242 s，滿足整線節(jié)拍要求，其中手作業(yè)用時38 s，自動循環(huán)用時204 s，由于極大縮短手作業(yè)時間，可以將該工序并到前工序，實(shí)現(xiàn)1人雙機(jī)加工模式，有利于企業(yè)減員增效。該設(shè)備的加工穩(wěn)定性高，精度為±1 mm，可以確保后工序加工余量穩(wěn)定，提高后工序的加工效率。加工工件實(shí)物及鋸切面圖如圖7所示。

圖6 雙頭鋸床實(shí)物圖

圖7 加工工件實(shí)物及鋸割面圖

4 結(jié)束語

該設(shè)備成功研制和加工工藝實(shí)施說明：此類采用火焰切割加工零件兩端余料工序，通過鋸床鋸切加工工藝代替火焰切割加工工藝，可以消除火焰切割產(chǎn)生的割渣和煙塵，改善車間室內(nèi)工作環(huán)境，減少工人的清渣難度。新型雙頭鋸床采用PLC控制系統(tǒng)[1]，提升設(shè)備加工精度、穩(wěn)定性，可以極大縮短手作業(yè)時間，提升設(shè)備自動化能力，減輕勞動強(qiáng)度，對于企業(yè)改善工作環(huán)境和減員增效有重要的指導(dǎo)意義。