某型車頂推架加工工藝分析及工裝設(shè)計(jì)

李龍

摘? 要：頂推架是某型車的重要組成部分，不過(guò)在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，其最常用的檢測(cè)工具找正比較困難，而且需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，在真正進(jìn)行機(jī)械加工的過(guò)程中，必須針對(duì)某型車頂推架的結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及功能性要求，并考慮加工結(jié)構(gòu)的加工基準(zhǔn)要求，來(lái)分析其機(jī)械加工工藝，并且可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的形式來(lái)設(shè)計(jì)工裝，在工裝設(shè)計(jì)中加入夾持設(shè)計(jì)、增加輔助定位等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，促使其定位更加準(zhǔn)確，可靠，同時(shí)真正定位起來(lái)非常迅速，并且實(shí)用性非常強(qiáng)，滿足頂推架批量生產(chǎn)的要求。

關(guān)鍵詞：頂推架;工裝設(shè)計(jì);機(jī)加工藝

1 引言

某型車的結(jié)構(gòu)件主要包含了工作裝置、回裝平臺(tái)以及推土裝置，推土裝置主要由頂推架、鏟刀等組成。其中，頂推架是某型車的重要組成部分，是某型車在工作中的主要受力部件，其質(zhì)量直接影響某型車的整體性能，外觀質(zhì)量、工作可靠性以及制造成本。頂推架屬于典型的弓形箱體異形結(jié)構(gòu)焊接件，外形尺寸大、重量大，焊接成型后，通過(guò)機(jī)加鏜內(nèi)孔、銑端面加工出與其他部件連接的鉸接孔。這些鉸接孔的尺寸精度以及位置精度要求比較高。

目前對(duì)頂推架進(jìn)行機(jī)加時(shí)，由于待加工位置存在垂直方向與平行方向兩個(gè)位置，加工必須采用數(shù)控龍門鏜銑加工中心或二次裝夾進(jìn)行加工，由于找正難度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且機(jī)加時(shí)難以找正定位基準(zhǔn)，導(dǎo)致加工效率低下，加工成本高，因此，本文主要針對(duì)頂推架機(jī)械加工找正困難、耗時(shí)費(fèi)力，加工成本高的缺陷，設(shè)計(jì)一套頂推架機(jī)加工裝。

2 頂推架加工工藝性分析

頂推架屬于弓形箱體異形件，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其加工的部位主要包括各鉸接孔及其端面，且各孔之間都有平行度、垂直度、對(duì)稱度以及同軸度要求，各相應(yīng)孔的平行度為0.6mm，各孔的同軸度為0.5mm，以及對(duì)稱度0.5mm等尺寸要求。具體加工工藝步驟如下：

（1）將工件吊至工作臺(tái)并夾緊。

（2）找正孔2的下底面往上110mm位置處與孔3和孔7的中心重合，調(diào)整壓緊裝置保證其偏差在0.5mm范圍內(nèi)，通過(guò)找正孔4、孔6的中心與孔1的中心重合，調(diào)整左右壓緊裝置保證其偏差在0.5mm范圍內(nèi)，并兼顧開檔尺寸和端面加工余量，夾緊工件。

（3）試加工：以建立的坐標(biāo)系為原點(diǎn)，按圖紙尺寸坐標(biāo)偏移機(jī)床主軸，對(duì)待加工孔和面進(jìn)行試切（試切深度為0.2mm），檢查各孔各面加工余量;如果余量不均勻或無(wú)余量，可在適當(dāng)調(diào)整機(jī)床G54坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置，確保各面加工余量均勻，調(diào)整量在1mm以內(nèi)。

（4）粗鏜孔：對(duì)孔8、孔9、孔3、孔7、孔5、孔4，孔6、孔1，孔2位置依次進(jìn)行粗鏜孔。

（5）精鏜孔：對(duì)孔8、孔9、孔3、孔7、孔5、孔4，孔6、孔1，孔2位置依次進(jìn)行精鏜孔，保證孔直徑及位置尺寸要求。

（6）銑端面：對(duì)孔1、孔2、孔4、孔6、孔3、孔7、孔8、孔9、孔5的端面銑削加工。

（7）反刮端面：對(duì)孔1、孔4、孔6、孔3、孔7、孔8、孔9、孔5的內(nèi)端面進(jìn)行銑削，保證其開檔尺寸及位置尺寸要求。

（8）倒角。對(duì)所有孔進(jìn)行倒角。

（9）自檢機(jī)加處是否有毛刺，對(duì)尖角處理毛刺，涂防銹油。

以上步驟是目前頂推架的機(jī)加過(guò)程，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，工件找正裝夾占用了整個(gè)機(jī)加過(guò)程中相當(dāng)大一部分時(shí)間，因此對(duì)本次工裝夾具的設(shè)計(jì)提出更高要求，要求能便捷、快速、一次裝夾精確找正工件，并能使用臥式加工中心進(jìn)行加工。

3 頂推架夾具的設(shè)計(jì)

工裝夾具作為頂推架加工的重要組件，需要根據(jù)頂推架加工工藝、加工設(shè)備和加工要求等綜合考慮，最后設(shè)計(jì)出符合機(jī)械加工要求的工裝夾具。

3.1 工裝設(shè)計(jì)方案的確定

為滿足工裝在使用過(guò)程中快速，便捷，精確找正的要求，頂推架需要限制六個(gè)自由度。

為了保證加工精度，減少因基準(zhǔn)不統(tǒng)一引起的誤差和保證工件的穩(wěn)定，選擇頂推架孔2下底面往上110mm的平面與孔3和孔7的中心連線建立定位基準(zhǔn)平面。利用定位軸、定位支撐、壓緊裝置、壓板、定位塊等限制頂推架六個(gè)自由度，完成定位。

定位完成之后，夾緊裝置應(yīng)當(dāng)保證定位穩(wěn)定，防止頂推架在加工過(guò)程中發(fā)生位移和振動(dòng)，夾緊力要充足，夾壓點(diǎn)需要合理布置，使合力在定位平面內(nèi)。利用壓緊裝置對(duì)頂推架四周進(jìn)行夾緊，夾緊力充分，夾持可靠。

根據(jù)定位夾緊方案進(jìn)行夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖2所示。工裝整體結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)部分，一部分是頂推架定位底座本體主要用于固定在加工中心工作臺(tái)上，另一部分是定位夾緊裝置（主要由定位支撐、壓緊裝置、定位軸等組成，定位支撐1居中布置，其他裝置均為左右對(duì)稱布置），主要是用固定頂推架及找正頂推架。

3.2 頂推架機(jī)加工裝工作過(guò)程

頂推架機(jī)加采用DB130C臥式加工中心進(jìn)行加工，其加工示意如圖3所示;具體步驟如下。

1、將工件吊裝至工裝上，將孔2與定位支撐1的軸（位于工件中心）對(duì)正，然后將定位支撐1的軸旋入孔2進(jìn)行定位（此時(shí)不松吊鏈）;

2、通過(guò)擺動(dòng)工件將孔6與定位支撐2的軸對(duì)正，再將定位支撐2的軸旋入孔6（定位支撐2的軸為菱形，僅定位X方向）;此時(shí)已經(jīng)限制了工件X、Y方向的自由度，然后將定位支撐3的軸（定位支撐的軸比孔4直徑小2mm）旋入孔4。如果能夠旋入，則找正了工件，并將頂推架X、Y方向的自由度進(jìn)行了限制;

3、通過(guò)兩個(gè)壓板1和兩個(gè)壓板2將頂推架孔2下端面貼緊定位塊1，孔3和孔7的下端面貼緊定位支承（定位支承處允許加1～2mm調(diào)整墊片），限制工件的Z方向自由度。

4、將定位軸穿入定位座和孔8、孔9進(jìn)行定位（如果定位軸能夠放入，則證明工件已經(jīng)找正，裝不進(jìn)則需要校正工件）。

5、工件合格后，用壓緊裝置1、2、3、4、5將頂推架固定，并將定位支撐的軸旋出，然后拆除定位軸及定位座，最后松開吊鏈，開始進(jìn)行加工。

3.3 工裝方案設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

（1）設(shè)計(jì)的工裝的機(jī)加基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)、鉚焊基準(zhǔn)統(tǒng)一，有利于加工精度的提高。

（2） 實(shí)現(xiàn)了一套工裝多種功能。 頂推架機(jī)加工裝可以當(dāng)做檢驗(yàn)工裝使用。工件吊裝上工裝后，將定位支撐1的軸旋入后，再穿入定位軸，便可以對(duì)鉚焊件進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)其是否合格，合格后可以進(jìn)行加工，不合格則可以記錄超差的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行校正。

（3）整體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，成本低廉，機(jī)加空間安全可靠。充分考慮機(jī)加工人的吊裝拆卸的空間、效率，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)，選擇最有利的工作條件是使工人在進(jìn)行擰緊壓緊裝置有足夠的空間;提高機(jī)加人員安全及裝配質(zhì)量;并可以使頂推架夾緊穩(wěn)固安全可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、受力平穩(wěn)，拆裝方便自如安全性高。

4 結(jié)束語(yǔ)

該工裝夾具的設(shè)計(jì)制造對(duì)于頂推架機(jī)加效率的提升十分重要，采取上述方法，解決了無(wú)法裝夾加工的難點(diǎn)，克服了裝夾加工找正困難的問(wèn)題，它降低了工件機(jī)加的前找正的要求，現(xiàn)在工裝增加了找正機(jī)構(gòu)，無(wú)需占用機(jī)床的加工時(shí)間，而且能夠輕松、快速的完成工件的找正工件。實(shí)現(xiàn)了一次裝夾保證加工質(zhì)量的目的;該工裝經(jīng)使用驗(yàn)證，確實(shí)可快速、便捷的找正。目前，該工裝已投入生產(chǎn)中使用。產(chǎn)品經(jīng)檢驗(yàn)，其設(shè)計(jì)尺寸公差控制在產(chǎn)品加工要求的范圍內(nèi)，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，為大批量生產(chǎn)和確保質(zhì)量準(zhǔn)備了技術(shù)條件。