篦冷機連接板加工工藝改進

董艷超，周建，楊松

篦冷機連接板加工工藝改進

董艷超，周建，楊松

連接板是四代篦冷機四連桿機構支撐上的一個零件，由于加工工藝設計不合理，加上工裝卡具、刀具不能適應加工要求，導致產品合格率不高，且勞動強度大，生產效率低，無法滿足正常的生產節拍要求。經過改革工裝卡具和工藝，實現批量化生產，提高了產品質量和效率，同時降低了生產成本，滿足了生產裝配需要。

連接板；工藝流程；夾具設計；大批量；錯齒三面刃銑刀

1　引言

我公司是中材裝備集團旗下的水泥裝備制造企業，專業化生產篦冷機、輥磨、輥壓機等高科技新型干法水泥設備。目前我公司篦冷機專業化生產線已基本形成規模，但由于種種原因，現有設備潛在的生產能力沒有充分發揮，在連接板加工過程中出現了一些問題和困難，造成零件加工效率低、不合格率高，滿足不了生產裝配要求。連接板的加工質量和效率成了影響公司篦冷機產能的瓶頸問題。該零件的生產批量較大，質量要求也較高，故對零件的加工工藝進行問題分析和研究，改進了原有的加工工藝，設計制造了零件的加工工裝，優化了生產工藝流程，實現了批量化生產。連接板加工工藝改進后能夠保證零件的加工精度，提升零件的加工質量，降低生產成本，生產效率也大大提高，滿足了公司篦冷機生產線組裝的要求。

2　連接板加工的技術要求

2.1四連桿傳動機構簡介

我公司生產的TCFC第四代行進式穩流篦式冷卻機，采用標準化模塊設計，通過調節篦床模塊的數量，可以適應不同規模水泥生產線的需求。篦床傳動段是水平的，由數列組成，各列相對獨立，每列有前后兩個液壓缸，通過四連桿機構同步液壓驅動，形成步進式運動效果［1］。四連桿機構由連結板、支臂、段節梁、三角架等零件組成，機構巧妙地通過支臂、連結板連接段節梁和三角架，通過三角架的旋擺運動產生篦床的往復直線運動。連結板在此四連桿機構中起著重要作用，該件的加工精度直接影響四連桿機構傳動的精準度。再加上連結板具有批量大、制作工序多、制造難度大的特點，生產過程中需要重點控制零件的加工工藝。

2.2連結板的加工要求

連接板是篦冷機四連桿機構中的重要零件，該零件材料為Q235A普通碳鋼鋼板，重量為5.72kg；外形尺寸200mm×148mm×30mm，六面全加工，除圖中標注的光潔度要求外，其余為12.5，零件加工如圖1所示。該件加工余量單邊3mm左右，厚度30mm，公差要求0～+0.2mm，中間軸孔的公差要求+0.025～+0.064mm，光潔度要求3.2，孔與平面、側面的垂直度、平行度要求0.1mm，兩側面定位銷孔的公差要求0～+0.018mm，中心距公差要求-0.1～+0.1mm，該件的重要控制點為軸孔、定位銷孔的尺寸、位置度及形位公差等。零件的生產批量較大，由于該零件軸孔的精度要求較高，需要在小數控加工中心加工。

3　工藝性分析與改進

3.1傳統工藝加工存在的問題

連接板試制加工過程中，采用傳統的加工工藝加工，存在以下問題：

（1）裝夾校正工序存在裝夾精度低、耗費時間長、產品合格率偏低（僅70%左右）等問題。

（2）連接板上需要打孔的數量較多，孔與孔之間的關聯不好確認，孔的中心很難定位，孔之間的中心距達不到圖紙要求。

（3）加工周期長，生產率低（平均2h/件），按公司每月出產3條生產線，每條生產線需連接板648件計算，共需1 944件連接板，假設產品合格率為100%，生產全部完成需486個班，兩臺設備兩班制生產約需120多天才能完成，難以滿足裝配需求，且生產成本不合算。

圖1　連接板加工圖

3.2問題分析

針對首批產品試制存在的問題我們進行了總結：

（1）連接板六個平面加工時，傳統加工工藝用虎鉗裝卡，用百分表找正，花費時間長，勞動強度大，效率低，不適合批量件的加工，需要改進六面加工的工裝卡具。

（2）連接板加工的孔徑較小，屬于深孔加工，劃線加工過程中鉆頭易抖動偏離中心線，致使加工后孔的對稱度和垂直度不符合圖紙技術要求，造成產品合格率較低。

（3）連接板凹槽的加工，傳統立銑刀加工過程中，形成槽寬尺寸不一致。

根據以上分析，我們認為要提高產品合格率和生產率，須改進工裝卡具，提高裝夾精度，縮短裝夾校正時間，減少加工工序，提高勞動生產率。

3.3改進方案

從以上問題分析中不難看出，連接板加工的瓶頸是沒有合理的加工工藝流程與工裝卡具設計，因此，制定出一套合理、嚴格的工藝流程，設計出一套方便、可靠、簡單實用的工裝卡具是改進的核心內容。根據產品結構特點、精度要求，充分發揮現有設備加工的靈活性，盡可能實現大批量裝夾一次加工，以減少工件的裝夾找正次數，消除因多次裝夾帶來的定位誤差。我們查閱了有關資料，請教了有經驗的師傅，結合工件的技術要求和現有的設備狀況，設計出了3套批量件加工連接板的工裝卡具。

4　工裝夾具結構及工作過程

在改進連接板加工制作方案后，我們編制了合理的加工工藝，設計制作了批量加工的工裝卡具，保證了零件加工的質量，提高了生產效率。

4.1編制合理工藝

原先的連接板加工是在小型立式銑床X52K上加工六面及凹槽，費時費力，加工周期較長，嚴重影響合同交貨期，經研究決定利用現有的雙面銑床、小臥銑、鉆床、小數控加工中心一起組成一個小流水線加工連接板的工藝路線，設計合理高效批量加工的工裝卡具，設計過程中同時設計制作了一批檢驗用樣板，在加工過程中隨時進行自檢，以保證產品質量。小流水線的加工工藝流程為：雙面銑床銑六面-小臥銑銑凹槽-鉆床鉆孔（中間直徑45軸孔預鉆到40）-小數控加工中心鏜銑45軸孔。

4.2工裝夾具結構

連接板平面加工工裝卡具如圖2所示，工裝卡具置于雙面銑床工作臺上，連接板裝夾位置在工裝卡具的兩側，卡具兩側各有10個頂絲和20件定位銷，1個頂絲和2個定位銷組成1件零件裝夾，兩側一次可以裝夾20件，雙面銑床的兩個動力頭同時銑加工，連接板側面的加工和上下平面銑加工相類似。

圖2　連接板平面加工工裝卡具

小臥銑X52W銑連接板凹槽的刀架工裝卡具如圖3所示，刀架工裝由刀桿、隔套及4件直徑φ200mm、厚度20mm的錯齒三面刃銑刀盤組成，連接板凹槽之間5mm的凸臺由刀盤之間的隔套控制，一次加工4個凹槽，考慮到小立銑的負載量和機床刀架的承受力，設計工裝時減少了一半的刀盤數量。如果機床負載許可，可以加粗刀桿直徑，直接裝6把厚度20mm和中間1把厚度40mm的刀盤，一次便可以完成零件7個凹槽的加工，效率會更高。

鉆床鉆孔工裝卡具如圖4所示，工裝卡具由1件凹型鋼板、2件頂絲和1件40mm寬的鍵組成，1個工裝卡具可以裝夾2件連接板，10個工裝卡具組成一個組合，20件連接板為一組固定在鉆床的工裝卡具上，不需劃線，直接鉆孔和鉸制定位銷孔，一次裝卡可以完成20件連接板的鉆鉸孔工作。

4.3加工過程

將連接板平面加工工裝卡具放置于雙面銑床工作臺上，用百分表打表找正工裝，誤差0.1mm以內，將20件連接板零件依次放置在工裝兩側的定位銷上，每2個定位銷上放置1件連接板，旋轉頂絲壓緊連接板，即可進行加工，無須每個連接板都進行校正。實現快速裝夾校正，節省了裝夾校正時間。然后根據連接板加工余量一次進刀到位，控制好尺寸，兩側同時加工，在加工過程中無需再調刀，可一次加工成形，加工后用樣板檢驗，合格后下件清理毛刺，再上20件繼續加工。加工完一個批次后，再以同樣的方式加工另一面，這樣就完成了平面加工的一個工作循環，進入下一個工作循環。

六平面銑完后的連接板轉到立銑工序銑凹槽，20件連接板為一組，裝夾在和臺虎鉗相似的工裝卡具上。加工前先用百分表找正工裝，裝好銑凹槽的刀架工裝，通過對刀塊對刀，直接進刀3mm。進刀到位后，一次加工完成4個20mm的凹槽。移動工作臺，Y軸方向進給95mm，再次加工4個20mm的凹槽，中間40mm長的凹槽通過2次進刀疊加完成。用樣板檢驗合格后進行下一組20件的加工。用類似的方式進行鉆床鉆孔工作，同樣也是每批次20件裝夾加工。最后進入小數控加工中心編程精加工，鏜銑直徑45mm的軸孔，采用一次4組，一組5件裝夾，數控編程一次完成一批次20件的連接板軸孔加工。

5　實施效果

在同樣條件下，我們用這種加工工藝方法連續試驗了200件連接板的加工，均達到預期效果，滿足了圖紙尺寸要求。其優點如下：加工后的連接板尺寸統一，誤差很小，具有嚴格的互換性；加工表面粗糙度值優于圖紙要求；通過工裝卡具裝夾精確定位后無需再打表可以直接加工，加工效率大幅提高，并且減輕了職工的勞動強度，效果十分明顯，現1人可以操作2臺設備。在當前工藝條件下，我公司已能有效保證連接板零件加工的各項技術要求，原1件連接板全序加工平均到1人約需120min，現1人平均約25min便可完成，工效提高5～6倍左右，每月可完成3～4臺套連接板的加工，可與車間生產進度同步，實現了連接板的完全自主加工，結果令人滿意。

［1］陶從喜，孫義飛.TCFC第四代行進式篦冷機的研發及應用［J］.中國水泥，2011，2.

Process Improvement of Grate Cooler Connecting Plates

圖4　連接板鉆孔工裝卡具

圖3　連接板側面凹槽加工工裝卡具

TQ172.622.4

A

1001-6171（2016）03-0081-03

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