新型組合裝夾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

羅長江

（中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西寶雞 721006）

0 引言

隨著我國高速鐵路的迅速發(fā)展，高鐵對(duì)高速大號(hào)碼道岔的性能、質(zhì)量等方面要求越來越高，近而對(duì)其生產(chǎn)加工的設(shè)備，工裝夾具等及配套方面都提出了更高要求。

1 尖軌結(jié)構(gòu)及加工分析

XKU9720×520/2 數(shù)控定梁雙龍門移動(dòng)鋼軌銑床是專門用于加工道岔尖軌的專用銑床。其工作臺(tái)長達(dá)56 m，雙龍門上共有4 個(gè)大功率銑削頭，可同時(shí)加工4 根尖軌。放置在其上面加工的尖軌件（道岔產(chǎn)品核心部件）的長度一般要21 m 左右，有的甚至達(dá)到40 多米長。其銑削加工之前形狀如圖1 所示，銑削部位示意圖及實(shí)物圖如圖2 和圖3 所示，如此超細(xì)長桿件怎樣才能在銑床的工作臺(tái)上能很牢靠，很方便的裝夾固定，以保證銑削加工的質(zhì)量，從而要求一種夾具與銑床配套使用來很好完成生產(chǎn)加工。

實(shí)際生產(chǎn)過程中的術(shù)語：①一刨，尖軌非工作邊軌底水平切削；②二刨，尖軌軌頭非工作邊水平切削；③三刨，尖軌軌頭工作邊水平切削；④五刨，尖軌軌頭垂直切削。

圖1 60AT 尖軌進(jìn)行銑削加工之前的形狀

2 傳統(tǒng)裝夾方式

圖2 尖軌銑削部位示意

傳統(tǒng)的尖軌加工裝夾及定位機(jī)構(gòu)如圖4 所示，主要由定位座，電磁吸盤，側(cè)推螺桿座，側(cè)推螺桿等組成。其采用定位座單側(cè)死定位，用強(qiáng)力電磁吸盤吸住（吸力15 kg/cm2）軌底進(jìn)行垂直方向的定位及加緊，水平方向依靠側(cè)推螺桿手動(dòng)夾緊。其完成尖軌的一、二、三，五刨的加工需要進(jìn)行兩次裝夾定位，在加工軌底一刨時(shí)由天車吊料人工將鋼軌倒放（鋼軌頭在下，軌底在上）在電磁吸盤上，軌腰由定位座支撐定位，再由工人手動(dòng)擰緊側(cè)推螺桿夾緊后進(jìn)行切削，當(dāng)加工二、三，五刨時(shí)再將側(cè)推螺桿松開把鋼軌翻過來正放，進(jìn)行定位夾緊后經(jīng)行軌頭部分切削加工。

圖3 尖軌實(shí)物

3 新型組合夾具的裝夾方式

圖4 單側(cè)工作臺(tái)裝夾結(jié)構(gòu)

這種裝夾方式的結(jié)構(gòu)由電控永磁吸盤，導(dǎo)磁塊，上料缸，下料缸和托料缸等組成（圖5）。分別在兩側(cè)工作臺(tái)上各通長布置了電控永磁吸盤和間隔布置上下料油缸及托料油缸，其布置劃分為4 個(gè)區(qū)域，可以實(shí)現(xiàn)各分區(qū)的單獨(dú)控制及聯(lián)合控制，適合所有軌型、各種長度尖軌產(chǎn)品的加工。

該夾具系統(tǒng)工作過程：先將托料缸升起到位→吊車將工件放在托料輥上→上料油缸伸出將軌件推到位后→電控永磁吸盤進(jìn)行充磁，軌腰軌底同時(shí)被導(dǎo)磁塊傳來的吸力吸緊→上料油缸和托料油缸縮回→機(jī)床執(zhí)行加工程序?qū)壍走M(jìn)行銑削完成一刨的加工→軌底加工完成后上料油缸伸出，低壓泵卸荷，高壓泵保壓→機(jī)床開始執(zhí)行鋼軌頭部的加工程序→工件加工完成后托料缸升起→電控永磁吸盤完成退磁→下料油缸將鋼軌推出→托料缸、下料缸退回原位。

4 結(jié)語

電永磁吸盤與液壓缸輔助相結(jié)合的新型夾具系統(tǒng)在道岔加工中的應(yīng)用相比常規(guī)夾具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢。

（1）極大減少生產(chǎn)過程中的輔助時(shí)間，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。原來的裝夾系統(tǒng)需人工手動(dòng)進(jìn)行許多側(cè)推螺桿擰緊或松開費(fèi)時(shí)費(fèi)力；現(xiàn)在的裝夾系統(tǒng)充磁與消磁的轉(zhuǎn)換過程只需（1～2）s，裝夾與松開加工件的效率非常高。

圖5 單側(cè)工作臺(tái)裝夾結(jié)構(gòu)

（2）切削過程中實(shí)現(xiàn)了一次定位裝夾完成對(duì)軌頭工作邊，非工作邊，軌頂及軌底的全部強(qiáng)力銑削加工，避免了鋼軌多次裝夾定位，提高了加工效率，更是提高了產(chǎn)品的加工精度。

（3）夾緊力（吸持力）均勻分布在工件底部和腰部，切削振動(dòng)極小，一方面可使工件表面加工質(zhì)量穩(wěn)定；另一方面可大大降低由于切削振動(dòng)給刀具和機(jī)床造成的損害，從而提高刀具和機(jī)床使用壽命。

（4）基本上不耗能，安全性高。從電磁吸盤和電控永磁吸盤自身特性來看，電磁吸盤是通過電流來形成電磁場來產(chǎn)生吸力，而電控永磁系統(tǒng)的基本工作原理就是利用不同永磁材料的不同特性，通過電控系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部磁路的分布進(jìn)行控制與轉(zhuǎn)換，使永磁磁場在系統(tǒng)內(nèi)部自身平衡，在工作中不需要電能，只靠永磁吸力夾持工件，避免了電磁系統(tǒng)在突然斷電和拖線損壞時(shí)磁力喪失而出現(xiàn)工件脫落的危險(xiǎn)。

基于以上優(yōu)勢，這種新型的利用電控永磁和液壓缸輔助夾具系統(tǒng)將很快在道岔制造行業(yè)中進(jìn)行廣泛應(yīng)用。