大型立架加工方案剖析

2012-12-31 00:00:00趙忠剛遲敏會方瑾

中國高新技術企業 2012年11期

摘要：文章通過分析26000kN液壓支架試驗臺主要結構件立架的關鍵尺寸及要求，總結出了一套科學的加工思路，研究、設制了一系列裝卡立架的工藝裝備，闡述了立架的具體加工流程和工藝裝備的應用技巧與關鍵點。

關鍵詞：立架；鏜銑；輔助裝卡平臺；彎板；定位銷軸；基準同一

中圖分類號：TG536 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）16-0066-03

我們公司在承攬26000kN液壓支架試驗臺制造過程中，由于其主要結構件立架加工的復雜性和公司當前設備加工能力的局限性，我們遇到了前所未有的加工難題。為此，結合公司現有設備的加工能力，經過對工件加工方案的反復分析、論證，摸索出一套卓有成效的加工方案，為公司鏜銑超大型結構件開辟了新的思路。

1 工件主要部位加工要求

工件主要尺寸如圖1中的立架所示，其高度為11030mm，寬度為5400mm，厚度為635mm，加工前重達48.5噸。主要加工5400mm兩側面滑道、635mm左端B面及其右端滑道、11030mm左端C面及2×13-φ246mm、定位槽及其端面、連接絲孔等。

該件的上、下定位槽必須同一中心線，2×13-φ246mm孔的中心線必須與定位槽的中心線垂直，且以D面中心線對稱，誤差不得大于0.5mm。

2 設備選擇原則與工件加工工藝分析

根據該件加工尺寸的形位精度要求和結構特征，選擇了公司最大鏜銑設備WRD150Q型落地式數控加工中心，該設備橫向行程為12米，縱向行程為0.9米，加工高度為3米。從圖1中可看出，由于立架寬度大大超出該設備工作臺寬度，根本無法直接在該設備工作臺上裝夾、校正，必須通過輔助裝卡平臺來完成工件的裝卡、校正及加工。由于該件部分尺寸必須按圖1方式鏜銑，此時需以5400mm側面為水平基準進行裝卡，因5400mm側面為滑道，面積較小，所以必須在5400mm側面點焊輔助基準塊。

其加工步驟：點焊點焊輔助基準塊，劃出各中心線及加工尺寸線，加工5400mm兩側滑道及輔助基準塊、下部的635mm左端面及各孔、定位槽等、上部的635mm左端面及各孔、定位槽等。

因車間內行車起吊高度為7500mm，該件只能按圖1裝卡方式加工635mm左端面及各孔、定位槽等。由于工件太重，采用通常吊裝方式，工件棱角會把鋼絲繩割斷，為此，工件按圖1示狀態吊裝時必須先將吊裝棒銷穿入工件的孔中，掛上鋼絲繩后再插上端頭銷即可。由于該件寬度大于設備加工高度，該件必須倒個分別加工下部的635mm左端面及各孔、定位槽等、上部的635mm左端面及各孔、定位槽等。為防止工件在加工過程中產生震動，需設計兩個直角彎板以加固工件。為保證工件倒個后在整體高度范圍內Z向加工的尺寸統一，可以在工件B面左端銑削一道倒個校正基準。為保證倒個后13-φ246mm孔的中心線與定位槽的中心線垂直，在加工完成一側13-φ246mm孔后，在工件D面兩端中心處分別鉆鉸一個小孔，倒個后校正其小孔等高，并以其小孔作為加工后續的基準，以保證基準的同一性。由于量具無法測量準確5400±0.5mm尺寸，其一側面加工后，再加工另一側面時，很難知道具體的加工余量，為此，可以在輔助裝卡平臺一端（5400＋銷軸半徑）mm處加工一個孔，裝入定位銷軸，作為工件的定位基準，其另一端面便是加工工件5400mm的對刀基準。

3 工藝裝備設計原理

根據上述加工工藝分析和設備狀況，我們設制了圖1所示的輔助裝卡平臺、定位銷軸、定位鍵、吊裝棒銷、彎板、支撐墊塊、墊鐵等。定位鍵是用來定位輔助裝卡平臺的，支撐墊塊主要是用來支持輔助裝卡平臺懸浮在機床工作臺以外部位的。輔助裝卡平臺作為裝卡工件的主要部件，并配合定位銷軸確定工件Z軸方向上的坐標位置，因工件寬度5400mm無法測量，在加工防止裝卡平臺時，提前將該位置尺寸加工好，只需以防止裝卡平臺另一端面對刀即可。立架在Y軸方向位置由輔助裝卡平臺上平面確定，彎板主要是支護立架以防止歪倒的，墊鐵主要是支撐工件的，以使工作臺均勻受力，墊鐵與方式裝卡平臺高度一致。

4 工件的具體加工流程剖析與工裝的應用技巧

4.1 加工5400兩側的滑道及輔助基準塊

首先，將輔助裝卡平臺如圖1所示裝卡在機床工作臺上，在其底部按圖1方式塞實支撐墊塊，并將定位銷軸安裝在輔助裝卡平臺的定位孔中。

其次，將焊好輔助基準塊并劃完線的立架以B面為基準吊裝在輔助裝卡平臺上。測量D面中心線至定位銷軸的距離，如果有誤差，必須將工件重新吊裝，此時可以在距離稍小的一端定位銷軸與工件之間墊厚度與距離差相等鐵片。

再次，以輔助裝卡平臺為基準，校正A面中心線、內襠中心線、E面中心線必須等高。將工件裝卡牢固后鏜銑工件5400mm近機床一側的滑道及輔助基準塊端面至尺寸。

最后，松開壓板，將工件調轉180°，使已加工的滑道面靠實輔助裝卡平臺上的定位銷軸，校正A面中心線、內襠中心線、E面中心線必須等高后將工件裝卡牢固。以輔助裝卡平臺近機床的端面為基準進行對刀，鏜銑工件近機床一側的滑道及輔助基準塊端面至尺寸。

關鍵點：（1）輔助裝卡平臺安裝定位銷軸的孔壁至輔助裝卡平臺另一端面的最小距離必須等于5400mm；（2）工件兩次裝卡前，其A面中心線、內襠中心線、E面中心線必須等高；（3）工件第二次裝卡時，已加工滑道面必須靠實定位銷軸；（4）工件往定位銷軸上靠時，不得撞擊，要輕輕的靠，防止將其撞彎。

4.2 加工B面

首先，按圖1方式將輔助裝卡平臺裝卡牢固，同時將墊鐵放在機床工作臺上，再將直角彎板吊裝在輔助裝卡平臺上，校正其端面后壓緊。

其次，將工件吊裝在輔助裝卡平臺上，使D面靠在直角彎板上，使B面對著機床主軸。校正C面中心線及內襠中心線后將工件緊固在直角彎板及機床工作臺上。按線加工工件下部B面635尺寸處，并在B面中心部位兩端分別銑削一個基準面，記下此基準面與已加工B面在Z向上的差距。

再次，將工件倒個，在以上述方式將工件吊裝在輔助裝卡平臺上，使D面靠在直角彎板上。校正C面中心線及B面中心部位兩端分別銑削的基準面后將工件緊固。在B面中心部位銑削的基準面上對刀，并按此基準面與已加工B面在Z向上的差距退回機床主軸一段距離，加工剩余B面下部至尺寸要求。此時，可以保證B面上、下部分的加工面在一個平面內，即B面上、下部分的加工面“共面”。

關鍵點：（1）兩次加工前必須校正C面中心線；（2）B面中心部位兩端分別銑削的基準面必須在一個平面內，即機床主軸不得在Z向上發生變化；（3）必須記準B面中心部位基準面與已加工B面在Z向上的差距。

4.3 加工D面滑道、φ246內孔及定位槽等

首先，按圖1方式將工件吊裝在輔助裝卡平臺上，使已加工B面靠實放在直角彎板上的平鐵上，校正C面中心線后將工件裝卡牢固。

其次，在定位槽中心線與D面中心線相交處和工件右端D面中心線上分別鉆一小孔，作為顛倒后的校正基準。

再次，加工下部D面滑道、φ246內孔及定位

槽等。

最后，將工件倒個，校正C面中心線及上述所鉆的基準孔后，加工其下部各尺寸。此時可以在工件底部塞鐵片，必須使中心基準孔等高。同樣以定位槽中心線與D面中心線相交處孔作為工件在X、Y軸方向上的定位基準，在Z軸方向上以已加工的B面作為基準。

關鍵點：（1）兩次加工前必須校正C面中心線；（2）倒個前后的公共基準必須皆為定位槽中心線與D面中心線相交處和工件右端D面中心線上的小孔及已加工的B面；（3）必須使中心基準孔等高，否則，將使定位槽中心線傾斜；（4）加工定位槽時，必須以其中心線對稱銑削，并按其公差上限加工。

5 結語

該立架的加工思路奇特，其工藝裝備的設計與應用技巧在機械加工業內具有一定的創新作用，在機械加工工藝裝備的設計與應用范圍方面有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1] 鞏云鵬，田萬祿，等．機械設計課程設計[M]．沈陽：東北大學出版社，2000．