某橫梁專(zhuān)用鉆孔工裝的設(shè)計(jì)

李碧云，王剛，李永康，呂曉珍

某橫梁專(zhuān)用鉆孔工裝的設(shè)計(jì)

李碧云，王剛，李永康，呂曉珍

（陜西重型汽車(chē)有限公司車(chē)架廠，陜西 西安 710200）

某橫梁在批量生產(chǎn)之后進(jìn)行了優(yōu)化，產(chǎn)品增加了4個(gè)安裝孔。為了快速體現(xiàn)產(chǎn)品最新?tīng)顟B(tài)，作者從工藝和模具方面進(jìn)行了方案分析，最終確定設(shè)計(jì)一套鉆孔工裝實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品新?tīng)顟B(tài)。文章從工作原理、加緊方式、定位方式和工裝結(jié)構(gòu)等方面對(duì)此鉆孔工裝作了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程闡述。通過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)加工方案驗(yàn)證，最終設(shè)計(jì)的鉆孔工裝操作簡(jiǎn)單且能保證穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。此專(zhuān)用鉆孔工裝對(duì)行業(yè)同類(lèi)橫梁產(chǎn)品的加工都具有指導(dǎo)和借鑒意義。

橫梁；定位；加緊

引言

重型汽車(chē)的橫梁是車(chē)架的重要組成部分，橫梁的主要作用是聯(lián)接左右兩根縱梁，構(gòu)成一個(gè)完整的框架，以保證車(chē)架有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)也滿(mǎn)足底盤(pán)零件安裝需求。

1 研究對(duì)象

重型汽車(chē)的某橫梁產(chǎn)品如圖1所示。在批量生產(chǎn)之后，為了更好地滿(mǎn)足客戶(hù)需求，進(jìn)行了產(chǎn)品優(yōu)化，橫梁的彎面增加了2×￠15和2×￠10.5四個(gè)孔。從工藝裝備、現(xiàn)有設(shè)備及加工水平等方面進(jìn)行了分析，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品新?tīng)顟B(tài)共有三種方案：（1）在現(xiàn)有沖孔模具上加四個(gè)孔，沖孔后壓型。（2）設(shè)計(jì)一套新的沖孔模具，壓型后再?zèng)_四個(gè)孔。（3）設(shè)計(jì)一套專(zhuān)用鉆孔工裝，鉆四個(gè)孔。

1.1 第一種方案

優(yōu)點(diǎn)：在沖孔模具上加孔周期短，易于實(shí)現(xiàn)，不改變現(xiàn)有的橫梁加工工藝。缺點(diǎn)：由于2×￠15的孔位于彎面的最大變形區(qū)，沖孔后再壓型，圓孔會(huì)變形成橢圓孔影響底盤(pán)支架的裝配，或者圓孔直接被拉裂（如圖2），此時(shí)制件無(wú)法使用只能報(bào)廢。

圖1 橫梁

圖2 圓孔拉裂

1.2 第二種方案

優(yōu)點(diǎn)：橫梁壓型后再?zèng)_孔，孔位精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。缺點(diǎn)：加孔新模具制造成本高，生產(chǎn)加工周期長(zhǎng)，不能及時(shí)體現(xiàn)新?tīng)顟B(tài)。

1.3 第三種方案

優(yōu)點(diǎn)：鉆孔工裝設(shè)計(jì)制造成本低，加工裝配周期短。加工孔位精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，且能快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品新?tīng)顟B(tài)。缺點(diǎn)：和模具加工對(duì)比，加工效率低。

經(jīng)綜合分析，為了快速體現(xiàn)產(chǎn)品新?tīng)顟B(tài)最終選擇了第三種方案，設(shè)計(jì)一套鉆孔工裝實(shí)現(xiàn)橫梁新?tīng)顟B(tài)。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 方案設(shè)計(jì)一

根據(jù)橫梁產(chǎn)品特點(diǎn)，以2×￠60大孔定位，利用￠60的定位銷(xiāo)作為橫梁的安裝孔，用三個(gè)快速夾鉗加緊橫梁，利用車(chē)間已有通用性工裝改裝，鉆孔工裝如圖3所示。

圖3 鉆孔工裝

對(duì)此工裝我們進(jìn)行了50件驗(yàn)證，兩個(gè)工人各加工25件，第一個(gè)工人20件合格，合格率80％；第二個(gè)工人22件合格，合格率88％?，F(xiàn)場(chǎng)加工如圖4所示。

分廠要求的橫梁產(chǎn)品合格率≥98％，我們對(duì)產(chǎn)生不合格的原因進(jìn)行了分析，橫梁靠￠60的定位支撐，2×￠15和2×￠10.5的孔中心距折彎線(xiàn)尺寸為80 mm，孔中心距邊為25 mm。這種裝夾方式下鉆孔的面處于懸空狀態(tài)，鉆孔時(shí)在進(jìn)給力的作用下此面發(fā)生彎曲變形，導(dǎo)致鉆孔質(zhì)量不穩(wěn)定，鉆孔加工合格率低。

圖4 驗(yàn)證加工圖

為了減少鉆孔時(shí)加工面的變形，我們采取的措施是給鉆孔面增加支撐件，于是設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易剛性?xún)?nèi)支撐，如圖5所示。

圖5 支撐件

加工時(shí)放置在鉆模板和鉆孔面之間，有效地防止此面鉆孔時(shí)受力變形，從而減少不合格品，降低不合格率。安裝內(nèi)支撐后的現(xiàn)場(chǎng)加工如圖6所示。

圖6 現(xiàn)場(chǎng)加工圖

圖6所示的鉆孔工裝，在橫梁加工前需手動(dòng)加緊和放置內(nèi)支撐，在橫梁加工后又需松開(kāi)加緊裝置和去掉內(nèi)支撐，手動(dòng)效率低，整個(gè)加工過(guò)程花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。試用了兩周不能滿(mǎn)足大批量加工需求，鉆孔工序成為生產(chǎn)瓶頸。

2.2 方案設(shè)計(jì)二

為了提高效率，滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)需求，我們需要設(shè)計(jì)自動(dòng)加緊型專(zhuān)用鉆孔工裝。該鉆孔工裝需滿(mǎn)足以下條件：加工過(guò)程產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性高，橫梁裝卸過(guò)程速度快，操作便捷效率高。

2.2.1 工作原理

橫梁2×￠60的大孔作為定位孔，4個(gè)立式筋板焊接成一體用于橫梁的支撐座，用壓縮空氣控制兩個(gè)夾鉗，實(shí)現(xiàn)橫梁的自動(dòng)加緊與松開(kāi)兩種狀態(tài)。鉆孔工裝設(shè)計(jì)三維圖如圖7所示。

圖7 三維圖

2.2.2 定位方式

橫梁采用內(nèi)扣式放置，設(shè)計(jì)定位與加緊一體式結(jié)構(gòu)，以產(chǎn)品2×￠60的大孔作為定位孔，定位夾鉗安裝在2×￠ 60的孔位置，與4點(diǎn)定位貼合，夾鉗易卡緊，定位穩(wěn)定性高。定位方式如圖8所示。

圖8 定位方式

2.2.3 加緊方式

采用氣動(dòng)加緊方式：用腳踩式踏板控制兩位五通閥，通過(guò)兩個(gè)氣缸同向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)夾鉗對(duì)工件的加緊與松開(kāi)兩種狀態(tài)。氣管路設(shè)計(jì)如圖9所示。

圖9 氣管路設(shè)計(jì)圖

2.2.4 結(jié)構(gòu)方式

氣缸活塞桿上安裝夾鉗，借助鉸鏈機(jī)構(gòu)，通過(guò)氣缸兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)夾鉗對(duì)工件的加緊與松開(kāi)兩種狀態(tài)。夾鉗結(jié)構(gòu)圖如圖10所示。

圖10 夾鉗結(jié)構(gòu)圖

2.2.5 注意事項(xiàng)

自動(dòng)加緊專(zhuān)用鉆孔工裝的應(yīng)用如圖11所示，此專(zhuān)用工裝零件裝卸方便，使用操作簡(jiǎn)單，加工效率高。

圖11 自動(dòng)加緊專(zhuān)用鉆孔工裝

由于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)空間受限，氣管路無(wú)保護(hù)裝置，一直處于外露狀態(tài)，易被鐵屑劃破漏氣。使用注意事項(xiàng)：

（1）在使用前檢查氣管路是否漏氣，如有漏氣需及時(shí)更換氣管。

（2）使用后及時(shí)清理鉆孔工裝上的鐵屑，盡量避免劃傷氣管。

（3）氣管的更換需要聯(lián)系專(zhuān)業(yè)設(shè)備維修人員更換。

3 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)方案一的鉆孔工裝：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，手動(dòng)加緊，適合小批量橫梁鉆孔；設(shè)計(jì)方案二的鉆孔工裝：自動(dòng)加緊，操作方便，適合大批量橫梁鉆孔加工。兩種方案對(duì)同類(lèi)橫梁產(chǎn)品的加工都具有指導(dǎo)和借鑒意義。

Design of Special Drilling Tool for a Beam

LI Biyun, WANG Gang, LI Yongkang, LV Xiaozhen

( Shaanxi Heavy-duty Truck Co., Ltd., Frame Factory, Shaanxi Xi'an 710200 )

A crossbeam was optimized after mass production, with four mounting holes added. In order to quickly reflect the latest state of the product, we have carried out program analysis from the process and mold, and ultimately determine the design of a set of drilling tools to achieve the new state of products. This paper describes the design process of the drilling fixture in detail from the aspects of working principle, tightening method, positioning method and fixture structure. Through many on-site machining programs, the final design of drilling tooling operation is simple and can ensure stable product quality. This special drilling fixture has guidance and reference significance for the processing of similar beam products in the industry.

Beam; Location; Intensify

U466

B

1671-7988(2021)20-170-03

U466

B

1671-7988(2021)20-170-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.020.043

李碧云，工程師，就職于陜西重型汽車(chē)有限公司車(chē)架廠，從事工藝技術(shù)工作。