通過(guò)自制工裝解決大型鑄件加工顫刀問(wèn)題

邱建設(shè)，沈 波，成榮亮，何守通

（江蘇自動(dòng)化研究所，江蘇 連云港 222001）

1 問(wèn)題描述

有一大型鑄件（圖1）為鏤空件，在加工外表面的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)顫刀共振現(xiàn)象，導(dǎo)致鑄件表面存在顫刀紋和嚴(yán)重的接刀痕。原有的加工工藝為在鑄件內(nèi)腔焊接加強(qiáng)筋（圖2）或者采用AB膠粘貼加強(qiáng)筋的方法（圖3～4），但在加工前、后過(guò)程中或者去除加強(qiáng)筋后存在焊接應(yīng)力導(dǎo)致鑄件變形以及AB粘膠難以快速粘貼和去除的問(wèn)題，加工過(guò)程中加強(qiáng)筋由于震動(dòng)出現(xiàn)掉落從而產(chǎn)生顫刀紋（圖5～6）因而導(dǎo)致加工輔助時(shí)間長(zhǎng)，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大以及質(zhì)量不容易得到保證的問(wèn)題。

圖1 鏤空大型鑄件

圖2 鑄件內(nèi)腔焊接圖

圖3 AB膠粘貼加強(qiáng)筋圖

圖5 強(qiáng)筋后因震動(dòng)出現(xiàn)掉落產(chǎn)生的顫刀紋

2 原工藝方案分析

原有的加工工藝為在鑄件內(nèi)腔焊接加強(qiáng)筋或者采用AB膠粘貼加強(qiáng)筋，具體分析如下：

2.1 鑄件內(nèi)腔焊接加強(qiáng)筋存在的問(wèn)題

（1）需要提前準(zhǔn)備加強(qiáng)筋，以前用過(guò)的加強(qiáng)筋由于在后續(xù)機(jī)加工后長(zhǎng)度變短，部分需要重新下料。

（2）鉗工劃線(xiàn)完畢，周轉(zhuǎn)至焊接處進(jìn)行焊接，同時(shí)需要兩人配合完成，完畢周轉(zhuǎn)至本工序。

（3）加工過(guò)程中由于共振的存在，存在出現(xiàn)焊接加強(qiáng)筋斷裂的問(wèn)題，從而在加工過(guò)程中出現(xiàn)顫紋。

（4）加工完畢，需要進(jìn)行機(jī)加工去除加強(qiáng)筋的工作，由于焊接應(yīng)力的存在，導(dǎo)致鑄件加工完成后發(fā)生局部變形，質(zhì)量不可控。

2.2 鑄件內(nèi)腔AB膠粘貼加強(qiáng)筋存在的問(wèn)題

（1）需要提前準(zhǔn)備大量AB膠，產(chǎn)生大量有毒有害氣體，同時(shí)AB膠很容易在空氣中硬化，導(dǎo)致粘貼困難。

（2）由于鑄件體積過(guò)大，粘膠過(guò)程中要不斷調(diào)整鑄件的方向，人工操作強(qiáng)度大，輔助時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

（3）由于AB膠表面固化時(shí)間一般在1～2小時(shí)，完全固化一般在12～24小時(shí)，一般我們選擇在4小時(shí)之后進(jìn)行機(jī)加工的工作，導(dǎo)致加工周期延長(zhǎng)。

（4）由于在加工過(guò)程中存在共振，存在出現(xiàn)粘貼的加強(qiáng)筋掉落的問(wèn)題，從而在加工過(guò)程中出現(xiàn)顫紋。

（5）加工完畢，需要進(jìn)行機(jī)加工去除加強(qiáng)筋的工作，還需要后道工序進(jìn)行殘余AB膠的去除，通過(guò)用鏟刀、角磨機(jī)等工具進(jìn)行去除，同時(shí)AB膠在打磨過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體，影響個(gè)人身體健康。

圖4 加筋后鑄件變形圖

圖6 鑄件外表出現(xiàn)的接刀痕

因此，我們需要改進(jìn)裝夾支撐方式，解決鑄件外表面加工后留下的顫刀紋以及嚴(yán)重的接刀痕問(wèn)題，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率，保證質(zhì)量。

3 新工藝方案確定

3.1 設(shè)計(jì)方案確定

提出制作一種可調(diào)式快夾快拆并剛性支撐的方法來(lái)替代原有方案，既能保證裝夾過(guò)程中的可靠支撐，又能快速裝夾，快速去除，單人操作，同時(shí)減少工序和周轉(zhuǎn)，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度同時(shí)保障工人身心健康。我們利用鑄件內(nèi)腔存在不少的加強(qiáng)筋和凸臺(tái)，在此上做文章，利用這個(gè)加強(qiáng)筋和凸臺(tái)來(lái)確定支撐和夾緊機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證和結(jié)構(gòu)修改，針對(duì)市面上的工具進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，最終確定裝夾方案（圖7～8）：兩側(cè)采用大力鉗夾緊，中間用一剛性焊接連接在一起（也可做成雙向可調(diào)長(zhǎng)度桿），加強(qiáng)整體剛性；同時(shí)兩側(cè)的鉗口可以進(jìn)行大小調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同的內(nèi)腔凸臺(tái)或者加強(qiáng)筋。

圖7 新工藝方案設(shè)計(jì)出的鑄件結(jié)構(gòu)圖

圖8 鑄件生產(chǎn)裝夾方案圖

3.2 剛性支撐夾持裝置的使用方法

（1）根據(jù)凸臺(tái)或者加強(qiáng)筋的大小以及位置進(jìn)行鉗口的調(diào)整，通過(guò)尾部螺釘進(jìn)行調(diào)整。

（2）鉗口咬住凸臺(tái)之后，進(jìn)行夾緊，再微調(diào)螺釘進(jìn)行，直到夾緊力合適即可，然后夾緊。

（3）同樣方法進(jìn)行另外一側(cè)的夾緊工作。

（4）根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行裝置的添加或者減少。

（5）加工完畢，撥動(dòng)中間小杠桿進(jìn)行鉗口的快速?gòu)堥_(kāi)，取出支撐桿即可。

原方案和新方案對(duì)比如下：

表1 鑄件框架類(lèi)工件加工中原方案與新方案對(duì)比

加工前我們可以提前將剛性支撐裝置夾緊在內(nèi)腔凸臺(tái)或加強(qiáng)筋上（圖9），在數(shù)控臥式銑鏜床上（圖10），進(jìn)行加工，加工完畢效果見(jiàn)（圖11～12）。

圖9 鉗口夾緊在內(nèi)腔凸臺(tái)的示意圖

圖10 數(shù)控臥式銑鏜床示意圖

圖11 鑄件完成加工效果圖

圖12 完成加工未出現(xiàn)顫紋問(wèn)題鑄件

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)自制此剛性支撐夾持工裝，我們解決了大型鑄件的顫紋問(wèn)題，消除焊接變形，同時(shí)提高裝夾效率，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少工序和周轉(zhuǎn)，提高加工質(zhì)量，輔助時(shí)間較之前的兩種工藝減少至少1小時(shí)，對(duì)比其他外單位在可調(diào)式支撐夾緊方面的方法，還是具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。我們將此方法運(yùn)用到其他鑄件框架類(lèi)工件中，經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用，我們覺(jué)得此方法既經(jīng)濟(jì)又適合我們現(xiàn)有的加工情況。