批量生產中一種快速換型專用組合機床的應用

■ 山東汽車制造有限公司 （山東煙臺 264000） 于春莉

■ 山東大柴缸體缸蓋股份有限公司 （山東煙臺 264000） 李慧泉

在發動機氣缸體批量生產中，經常會存在不同型號的類似產品共線生產的情況。為了節省資源，降低制造成本，大多數企業會采用主軸箱兼顧多種機型、更換機床刀具和更換夾具定位零件的形式來實現。此方案存在如下弊端：不同產品加工面上的孔由于相互干涉，還需另外安排設備加工。這樣既增加了設備投入，又因工序的增加而增加了人員投入，從而提高了產品的制造成本。

1. 方案初想

公司需批量生產CC和YC兩種氣缸體。根據現有車間布局，兩種產品需共線生產。但是兩種產品側面孔系卻相差很大，很難實現共用專用組合機床，如果要把兩種產品的側面加工完需投入多臺專機。公司希望通過設計一機多用的專用組合機床，快速換型，減少換線時間和設備投入。

2. 機床設計

為了實現兩種外形差異較大氣缸體共用一臺專用組合機床來加工側面孔，且快速換型及減少換線時間、設備投入，我們需要考慮主軸箱是否能兼顧、是否不更換機床刀具和夾具定位零件。由于兩種氣缸體的側面形狀差別較大，孔系也很復雜，我們選擇先設計一臺加工氣缸體側面孔的專用組合機床。

首先，為了實現在一臺專用組合機床上最大限度的多加工孔，我們考慮一臺機床多個主軸箱的方案。

方案一：主軸箱平行布置，即用兩工位的加工方式。這種布置要求工件必須是通過式的，機床需橫跨輥道線，而且機床的寬度會增加一倍，主軸箱也會增大一倍多。

方案二：主軸箱一字布置，用傳動系統左右各帶一個主軸箱，通過旋轉主軸箱機構，用不同的主軸箱來加工不同型號的氣缸體。滿足工件輸送為推拉式的要求，而且機床寬度小，減少底座、夾具體的寬度，節省空間和制造成本。另外單個主軸箱自帶鉆模板，解決不同型號產品孔系不一樣的問題。

根據公司生產實際情況選擇方案二。

3. 結構解析

機床外觀如圖1所示。整個機床由兩個側底座、一個中間底座、兩個滑臺、兩個回轉工作臺、兩套主軸箱系統、兩套刀具和一套夾具組成。

圖1 機床外觀

首先，確定機床總體方案，上料高度為1 000mm，上料方式為推拉式，采用一面兩銷的定位方式，手動插銷，頂面液壓夾緊。加工不同型號的產品時通過回轉工作臺來自動更換主軸箱。

（1）主軸箱系統 本機床共有兩套主軸箱系統，左右各一個。每個主軸箱系統由兩個主軸箱、一個動力箱組成。左側主軸箱系統由YC-70、75、CC-70組成，右側主軸箱系統由YC-71、75、CC-71組成。YC-70、CC-70、YC-71、CC-71為主軸箱，75為動力箱，如圖1所示。

由于主軸箱為一字排列，動力箱電動機無法與主軸平行放置，因此采用頂置方式放置，利用傘齒輪傳動，通過兩根傳動軸降速后輸出動力。動力箱前后端面與主軸箱用螺栓聯接，兩套定位銷定位。傳動軸采用埋頭傳動軸，避免與主軸箱傳動軸干涉，具體結構如圖2所示。因為氣缸體加工孔系加工的主軸轉速一般為700r/min，降速后輸入主軸箱的轉速為電動機轉速的一半，所以在設計主軸箱傳動系統時減少了降速的環節，從而減少了傳動軸的數量，降低了機床的制造成本。動力箱與回轉工作臺聯接，實現主軸箱的回轉。

主軸箱由箱體、前蓋、主軸、傳動軸、齒輪及附加機構組成。如圖3所示。

主軸箱內自帶潤滑泵，通過分油器將潤滑油噴濺在主軸箱內的各個傳動齒輪上，進行潤滑。

（2）夾具 夾具采用一面兩銷，手動插銷，液壓夾緊的方式。夾緊油缸布置在夾具上蓋上，上蓋與夾具體用4根支柱支撐如圖4所示。

圖2 動力箱

圖3 主軸箱

為了實現不同型號產品的快速換線，鉆模板用兩根定位軸固定在主軸箱前蓋上，隨主軸箱一起旋轉。通過前蓋上定位軸的安裝孔的鏜孔坐標、前蓋定位銷孔的鏜孔坐標、鉆模板上定位軸的安裝孔的鏜孔坐標和鉆模板上加工孔的鏜孔坐標的位置度，保證主軸孔與鉆模板上加工孔的位置精度如圖5所示。

鉆模板上鏜定位孔，夾具體上有兩個定位支座，支座上布置兩個定位銷，滑臺工進時定位銷插入鉆模板上定位孔內的定位套內，實現鉆模板與夾具的定位。如圖6所示。

夾具體上的定位塊保證與手動插銷銷孔的位置度，從而保證了鉆模板上的鏜孔與工件的位置度。

夾具體上根據產品尺寸布置兩套定位銷。加工不同產品時，將其中一套定位銷撤掉。

（3）刀具 加工不同型號的氣缸體時，主軸箱上配備相應的刀具。更換品種時不必調整刀具。

4. 結語

通過這種快速換型專用組合機床的應用，不僅實現了不同產品型號的氣缸體共線生產，減少機床的結構尺寸，而且還能最大限度的在一道工序上完成多孔加工，減少生產線設備和人員投入，降低了產品加工成本。

圖4 夾具

圖5 前蓋與鉆模板的聯接

圖6 鉆模板與夾具定位