一次裝夾六件柱帽、柱窩夾具的設制與應用

趙忠剛　紀建忠　沙建磊

【摘 要】本文主要論述了普通在雙柱立車上車削柱帽和柱窩底平面的不科學方式，并闡述了新式一次裝夾六件柱帽或柱窩的夾具設計原理、制做及應用方法和相關注意事項，且該夾具能通過借助不同的墊塊實現同步加工不同類型的柱帽或柱窩。兩臺立車在一起安裝運轉時，使用該工裝夾具可實現人機同工的科學運作模式。

【關鍵詞】雙柱立車；車削；柱帽或柱窩；底平面；墊塊

0.引言

山東能源重型裝備制造集團新汶分公司常年生產各類礦用液壓支架，其結構件頂梁和底座的柱帽和柱窩在拼焊前必須加工底平面和部分側面。公司主要是先在雙柱立車上加工其底平面，然后，在銑床上銑削其側面。但在雙柱立車上加工其底平面時，通常是用卡爪裝夾一件柱帽或柱窩進行車削，只用一側立柱刀架安裝刀具進行加工，加工效率不高。為此，筆者經過多年摸索，設制了一種可一次裝夾六件柱帽或柱窩的通用夾具，并且該夾具可以通過更換墊塊能實現同時車削不同類型柱帽或柱窩的底平面。操作者可以同時開動兩臺機床進行加工柱窩或柱帽的底平面，因為在一臺機床車削工件時，可以在另一臺機床上對工件進行裝夾校正等事項，最大限度地提高了員工的創收效果。

1.夾具的設計思路

根據所加工的各類柱帽和柱窩的最大尺寸進行設計其可以裝夾最大柱帽和柱窩的單個裝夾型腔；結合所應用雙柱立車的最大旋轉直徑設計夾具的最大外徑（留50mm間隙），并計算該夾具可以裝夾柱窩或柱帽的最大數量，確定其主體的實際最大外徑；按照立車卡盤T形槽的布置方式設計夾具在卡盤上的夾緊槽位置和尺寸；依據柱帽和柱窩的最高尺寸設計夾具定位柱窩和柱帽的立板高度；依照柱帽和柱窩的余量大小確定其裝夾時的夾緊力，并選用較大的緊固螺栓和螺母；最后，根據柱帽和柱窩的高度差設計加工不同類型柱帽、柱窩和同時加工不同類型柱帽、柱窩所要更換的不同高度的各種墊塊及校正工件時所用的薄鐵皮。

2.夾具的制做

根據上述對裝夾多件柱帽或柱窩的設計分析，夾具結構如圖1.一次裝夾多件柱窩、柱帽的夾具體所示，它主要由底板1、緊件螺栓2、螺母3、內立板4、連板5和外立板6組成。其各件主要尺寸結合柱帽和柱窩尺寸及雙柱立車旋轉空間設計為圖中標注尺寸，為便于施焊和克服加工工件過程中的震動和噪聲，各板件均選用塑性較好的Q235材質。首先將各件按圖下料，并割出件1底板的緊固槽；其次，將六件外立板3的過螺栓孔劃鉆完成；再次，按照圖示組焊件1底板、件3螺母、件4內立板、件5連板和件6外立板為一體，并做好反變形控制、焊前預熱、焊中保溫及焊后去應力退火處理；然后，將其裝夾在雙柱立車卡盤上，依次車削A面和B面（安裝工件位置的腔體底面），車削各面時只需車刀找平即可，其變形量約為4～6mm；最后，用絲錐再攻一下各個螺母的螺紋孔，涂油后擰上螺栓2。同時，按照所加工柱帽和柱窩的高度差和寬度差制做各類墊塊和墊板備用，各類墊塊須分別制做24件，墊板分別制做6件，為提高其使用壽命最好對其做淬火處理。

3.夾具的應用

首先，將夾具體以A面為基準校正外圓后用螺栓、壓板等通過其緊固槽緊固在雙柱立車卡盤上；然后，按照所加工柱窩或柱帽的高度差在每個工件位置分別布置四個墊塊，并根據所加工柱帽和柱窩的寬度差在外立板內側安放對應的墊板；最后，將柱帽和柱窩吊放在相應位置的墊塊上，此時通常有三塊墊塊支撐受力，測量未受支撐力的墊塊與工件底面間隙，按照間隙的一半厚度在分別其與工件底面之間和對角方位的墊塊與工件底面之間墊等厚的薄鐵皮，用螺栓緊固后即可對刀、車削。對刀時，精加工的刀尖到夾具體B面的高度尺寸=工件圖示高度尺寸+墊塊高度尺寸，用鋼板尺測量校對即可，粗加工刀去工件余量一半。左刀架安裝粗加工刀，右刀架安裝精加工刀，雙刀同步車削工件。此時，員工可以在另一臺立車上裝卸工件并實施對柱窩或柱帽的加工。

注意：如果由于工件側面形狀不規則而引起在旋擰螺栓緊固過程中導致工件發生歪斜而造成加工后工件周邊上下厚度差距較大隱患時，必須在對應螺栓的位置安裝塞鐵，防止工件受偏載力而歪斜的現象，杜絕該隱患的發生；如果工件底面與擋塊接觸部位有高點，必須將其磨去；在螺栓和螺母的螺紋處要經常涂油，當其磨損嚴重后，必須割處組焊新的螺母，保持螺栓的夾緊力；如果“同床”加工的柱帽和柱窩尺寸不同，只需分別安置不同的墊塊以保持其加工面所處的高度與夾具體B面的距離一致即可加工；如果加工過程中有發顫現象，可以在夾具體底面和卡盤之間墊紙板解決。

4.結束語

如果在夾具體的A面按照卡盤的直徑分別組焊上四塊斜形定位塊，在下次裝夾夾具體時會便于在立車卡盤上安置夾具體，直接使夾具體與卡盤同心，可省去校正夾具體與機床卡盤回轉中心同心的工步。該夾具設計科學合理，制做簡單，使用方便，通過更換墊塊能實現同時加工不同型號的柱帽或柱窩的底平面，做到了“人機同工”的效果，較好地提高了柱帽和柱窩的加工效率，值得推廣應用。 [科]

【參考文獻】

[1]成大先.機械設計手冊.化學工業出版社，2008.4.

[2]陳立德.工裝設計.上海交通大學出版社.