基于CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)應(yīng)用的抱軸瓦工裝設(shè)計(jì)

田建忠

摘 要：DF4型內(nèi)燃機(jī)車抱軸瓦為簿壁剖分式結(jié)構(gòu)，主要用于牽引電動(dòng)機(jī)軸頸的支承與潤(rùn)滑。為解決抱軸瓦加工過程中因定位、夾緊不當(dāng)造成變形及尺寸超差等技術(shù)問題，通過以產(chǎn)品模型為基體，運(yùn)用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)三維軟件進(jìn)行可視化的工裝設(shè)計(jì)，進(jìn)行相互位置的工藝驗(yàn)證和可靠性分析，實(shí)際應(yīng)用后解決了產(chǎn)品加工過程中的工藝技術(shù)問題，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)；抱軸瓦；工裝設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM922.72 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）19-0110-03

DF4型內(nèi)燃機(jī)車抱軸瓦是牽引電動(dòng)機(jī)的重要組件之一，抱軸瓦為上、下兩半剖分式結(jié)構(gòu)型式，主要用于內(nèi)燃機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)軸頸的支承與潤(rùn)滑，通過軸承蓋與電動(dòng)機(jī)機(jī)體相連接，與抱軸瓦組成潤(rùn)滑油箱，依托彈簧盒使毛線墊從下軸瓦的長(zhǎng)方口油窗中壓向軸頸，使其保持常態(tài)化接觸并進(jìn)行不間斷潤(rùn)滑，以減緩傳動(dòng)軸由于周期性交變循環(huán)疲勞受力造成的劇烈磨損，因此抱軸瓦加工質(zhì)量對(duì)內(nèi)燃機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)的正確使用以及安全運(yùn)行都具有十分重要的作用。

1 抱軸瓦加工工藝分析[1]

抱軸瓦的瓦背采用錫青銅ZQSn6-6-3鑄造而成，瓦體內(nèi)表面掛有巴氏合金ChSnSb11-6，抱軸瓦具體結(jié)構(gòu)尺寸見圖1所示。

由圖1可以看出，抱軸瓦作為剖分式半瓦結(jié)構(gòu)，其中下軸瓦部分在45°處開有油窗，通過安裝在軸承蓋內(nèi)的彈性油刷裝置對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)軸頸進(jìn)行不間斷潤(rùn)滑，鍵槽部分的作用是為了確保抱軸瓦安裝時(shí)的定位要求。由于抱軸瓦屬于薄壁套筒類零件，加之為剖分式結(jié)構(gòu)，使得加工過程中極易產(chǎn)生變形造成尺寸超差導(dǎo)致廢品，因此確定合理的工藝流程和加工方案，確保產(chǎn)品在加工過程中的準(zhǔn)確定位與可靠夾緊，有效防止加工時(shí)的變形問題就顯得尤為重要。

為滿足加工精度達(dá)到產(chǎn)品圖樣規(guī)定的要求，宜采取的工藝路線為：銑半瓦結(jié)合面——半瓦大端加工——整瓦小端外圓加工——整瓦內(nèi)孔粗加工——內(nèi)孔掛巴氏合金——精加工整瓦內(nèi)孔——銑鍵槽——銑油窗及油槽——銑倒角。

為了直觀地顯示出抱軸瓦的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行三維造型和渲染，生成圖2所示的抱軸瓦三維效果圖[2]。

2 運(yùn)用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)三維軟件進(jìn)行抱軸瓦工裝設(shè)計(jì)[3]

針對(duì)抱軸瓦的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工精度要求，特別是剖分式薄壁結(jié)構(gòu)帶來的定位困難和加工過程中易變形的工藝技術(shù)難點(diǎn)，必須確定合理的加工方案，而工裝設(shè)計(jì)的合理性與有效性是確保產(chǎn)品質(zhì)量的重要前題，為此利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)三維軟件，通過所見即所得的設(shè)計(jì)理念對(duì)工裝結(jié)構(gòu)的相互尺寸進(jìn)行工藝驗(yàn)證和可靠性分析，以達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。

2.1 抱軸瓦半瓦結(jié)合面銑夾具

抱軸瓦半瓦結(jié)合面銑夾具的三維結(jié)構(gòu)見圖3所示。

使用時(shí)，將V形鐵3放置在銑床工作臺(tái)1上，V形鐵下部導(dǎo)向鍵鑲?cè)牍ぷ髋_(tái)T形槽內(nèi)，工件小端放置于V形鐵上，用劃針盤找正抱軸瓦結(jié)合面位置后，通過T形螺栓2及夾板4將工件夾緊壓牢，之后調(diào)整好刀具的切削高度，分兩次將結(jié)合面余量加工到位。

2.2 抱軸瓦半瓦大端車床夾具

抱軸瓦半瓦大端車床夾具的三維結(jié)構(gòu)見圖4所示。

使用時(shí)先卸掉車床卡盤，通過法蘭盤2與車床主軸前端相連接。將銑完結(jié)合面的抱軸瓦安裝在夾具體1的定位止口內(nèi)，小端端面貼靠在法蘭盤的側(cè)端面上，用兩件六角螺栓5將工件夾緊壓牢。車大端端面及大端外徑，作為調(diào)頭加工小端時(shí)的基準(zhǔn)。車另一半抱軸瓦時(shí)的尺寸應(yīng)與以上加工尺寸相一致，加工后的兩半抱軸瓦應(yīng)編號(hào)配對(duì)，不得混裝。

2.3 抱軸瓦小端外圓車夾具

抱軸瓦小端外圓車夾具的三維結(jié)構(gòu)見圖5所示。

通過車床四爪卡盤將已編號(hào)的兩半抱軸瓦夾緊并找正位置，為保證加工時(shí)的平穩(wěn)性要求，在瓦身距外端約1/3處加裝卡箍2，用兩件六角螺栓3將工件夾緊，車出小端端面及止口，之后卸掉卡箍，在止口處安裝套箍5，將抱軸瓦小端外徑、根部圓角及大端側(cè)面加工到位。

2.4 抱軸瓦整瓦內(nèi)孔車夾具

抱軸瓦整瓦大端車夾具的三維結(jié)構(gòu)見圖6所示。

將工件小端裝入工裝夾具體2的筒身內(nèi)，工件小端端面貼靠在法蘭盤1的側(cè)端面，為了避免在夾緊時(shí)不使工件表面損傷，通過兩件六角螺栓3推動(dòng)彈性夾緊片4將工件夾緊壓牢，圖6中夾具體剖去1/4，可以直觀地顯示出該處的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。車大端端面、外徑及內(nèi)孔溝槽，之后松開六角螺栓3，將兩半抱軸瓦從工裝內(nèi)取出。加工后的工件內(nèi)孔處掛巴氏合金，之后重新裝入抱軸瓦整瓦大端車夾具筒身內(nèi)對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行精加工，達(dá)到產(chǎn)品圖樣規(guī)定的尺寸要求。

2.5 抱軸瓦銑鍵槽夾具

抱軸瓦銑鍵槽夾具的三維結(jié)構(gòu)見圖7所示。

將銑鍵槽工裝放入銑床工作臺(tái)上，導(dǎo)向鍵1鑲?cè)牍ぷ髋_(tái)T形槽內(nèi)，用千分表校驗(yàn)使夾具處于正確位置后緊固之，為了提高效率，將兩件工件分別裝入夾具體2內(nèi)，旋緊手輪8，通過壓板7將工件夾緊。啟動(dòng)銑床，按對(duì)刀塊6位置分別將兩件工件鍵槽加工到規(guī)定的尺寸要求。

2.6 抱軸瓦銑油窗及油槽夾具

抱軸瓦銑油窗及油槽夾具的三維結(jié)構(gòu)見圖8所示。

將回轉(zhuǎn)工作臺(tái)緊固在銑床工作臺(tái)上并進(jìn)行固定聯(lián)接，導(dǎo)向心軸4裝入回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心孔內(nèi)，銑油窗夾具安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，工件大端放置于夾具體1的環(huán)形槽內(nèi)，鎖緊裝置7推動(dòng)工件大端端面一側(cè)，促使工件另一端端面與定位鍵2可靠接觸，通過六角螺母6和壓板8將工件夾緊壓牢。對(duì)好銑刀位置，通過升降工作臺(tái)和搖動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)手柄將油窗四周分兩次加工到位。

旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，使銑刀對(duì)正油槽位置，上、下移動(dòng)工作臺(tái)，分別將兩處油槽加工完畢。

2.7 抱軸瓦銑倒角夾具

抱軸瓦銑倒角夾具的三維結(jié)構(gòu)見圖9所示。

將抱軸瓦銑倒角夾具緊固于銑床工作臺(tái)上，導(dǎo)向鍵6鑲?cè)牍ぷ髋_(tái)T形槽內(nèi)，工件裝入夾具體1內(nèi)并緊固。對(duì)好銑刀，通過升降工作臺(tái)，一次銑出一端3×45°倒角，松開工件，工件旋轉(zhuǎn)90°后繼續(xù)夾緊，按同樣方法加工出另一端3×45°倒角。

3 結(jié)束語

通過CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)三維軟件對(duì)簿壁剖分式抱軸瓦進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)，形象、直觀地反映了產(chǎn)品加工的實(shí)時(shí)狀況，加工方案擯棄了傳統(tǒng)工藝在加工簿壁套筒套零件時(shí)的常規(guī)手段，結(jié)構(gòu)上采用了大膽、新穎的套箍筒狀類加工定位方式，有效地解決了簿壁工件的變形難題，具體實(shí)施后，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，滿足了用戶的需求，具體來講有以下幾下特點(diǎn)：

（1）以產(chǎn)品模型為基體進(jìn)行工裝的三維設(shè)計(jì)，可視化直觀性優(yōu)點(diǎn)明顯，能夠預(yù)判結(jié)構(gòu)的合理性與有效性，不會(huì)顧此失彼。

（2）通過裝配干涉檢查，判斷各組裝件之間的關(guān)系并進(jìn)行可靠性分析，可減少制造過程中由設(shè)計(jì)誤差造成的返工和浪費(fèi)現(xiàn)象，減少了經(jīng)濟(jì)損失，節(jié)約了制造成本。

（3）對(duì)加工工裝進(jìn)行三維虛擬裝配，直觀地加深了設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品加工特點(diǎn)的理解和認(rèn)知，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和工作效率，滿足了產(chǎn)品加工質(zhì)量的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張耀宸.機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：航空工業(yè)出版社，1987.

[2]尚鳳武.CAXA創(chuàng)新三維CAD教程[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，2004.

[3]上海柴油機(jī)廠工藝設(shè)備研究所.金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984.