一種新型定位裝夾回轉(zhuǎn)工裝

郭昂， 杜可普， 程傳靜， 榮曉玲， 楊延娟， 徐鳳瓊

（南陽(yáng)二機(jī)石油裝備集團(tuán)股份有限公司，河南南陽(yáng)473000）

0 引 言

在金屬加工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)有平面較大、切削余量較大的被加工件需要進(jìn)行銑削加工。本文以切削加工4個(gè)面的被加工件中的銑削工序?yàn)槔M(jìn)行闡述。該類(lèi)零件原加工方案中的銑削工序是在X2012龍門(mén)銑床上進(jìn)行加工，每次定位裝夾只能進(jìn)行一個(gè)平面的銑削加工，換面加工時(shí)，均需天車(chē)配合起吊換面并做較長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)整，且需按已加工平面進(jìn)行重新打表找正，會(huì)在很大程度上增加非加工時(shí)間。尤其是被加工件的分階段加工過(guò)程中（分粗加工階段和精加工階段），起吊調(diào)整工件體位、打表找正和裝夾次數(shù)也加倍。在編制加工工藝時(shí)，也需要較多的工藝語(yǔ)言來(lái)描述各工序及其工序的內(nèi)容，尤其是銑削工序，在被加工件的加工制作過(guò)程中，需要工人進(jìn)行更多的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)被加工件的成型。銑削加工的過(guò)程非常繁瑣，且很多重復(fù)勞動(dòng)均為非加工時(shí)間，使得生產(chǎn)進(jìn)度受到影響[1-2]。

為了解決以上問(wèn)題，結(jié)合本單位機(jī)加車(chē)間現(xiàn)有的設(shè)備的實(shí)際情況，以及對(duì)有較大平面的銑削加工工序的被加工件進(jìn)行分類(lèi)分析和總結(jié)，設(shè)計(jì)制造一套專(zhuān)用的工裝。通過(guò)使用工裝來(lái)促使以上的問(wèn)題得到解決。該新型定位裝夾回轉(zhuǎn)工裝能夠大大減少天車(chē)配合起吊的次數(shù)和裝夾定位的次數(shù)，通過(guò)工裝的回轉(zhuǎn)支撐實(shí)現(xiàn)工件的回轉(zhuǎn)動(dòng)作，定位銷(xiāo)可以使工件回轉(zhuǎn)后快速實(shí)現(xiàn)定位，螺桿和螺帽能夠使工件定位后在很短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)工件固定。新型定位裝夾回轉(zhuǎn)工裝很好地解決以上所述的重復(fù)起吊換面、微調(diào)、重復(fù)打表找正等重復(fù)勞動(dòng)，特別是對(duì)于分階段進(jìn)行粗精加工的零件來(lái)說(shuō)，可以?xún)?yōu)化原有的工藝，簡(jiǎn)化操作工的操作步驟，大大減少非加工時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)被加工件的高質(zhì)量、高效率、低成本的生產(chǎn)。

1 工作原理及特點(diǎn)

1）工作原理。新型定位裝夾回轉(zhuǎn)工裝結(jié)構(gòu)如圖1所示，將被加工件置于工裝的臺(tái)面上，臺(tái)面4與工裝的回轉(zhuǎn)支撐7之間用螺栓進(jìn)行連接，工裝的回轉(zhuǎn)支撐帶動(dòng)工裝的臺(tái)面可以人力實(shí)現(xiàn)工件的360°旋轉(zhuǎn)，可以使被加工工件旋轉(zhuǎn)到任意角度進(jìn)行裝夾定位，然后進(jìn)行加工。連接盤(pán)9上的4個(gè)孔及配套的定位銷(xiāo)5可通過(guò)數(shù)控機(jī)床加工出來(lái)，定位銷(xiāo)插入孔中即可實(shí)現(xiàn)4個(gè)面的快速定位。被加工工件及臺(tái)面4定位之后通過(guò)螺母1、壓板2、和螺桿3實(shí)現(xiàn)被加工件的固定，再通過(guò)T形螺栓和螺母實(shí)現(xiàn)工裝整體與機(jī)床的臺(tái)面的固定，然后進(jìn)行銑削加工即可。另外，本工裝可以通過(guò)改制連接盤(pán)9實(shí)現(xiàn)工件上任意角度的面的定位裝夾加工。

2）各構(gòu)件的特點(diǎn)及作用。新型定位裝夾回轉(zhuǎn)工裝回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)方案如下：由壓板、螺桿、臺(tái)面、連接盤(pán)、定位銷(xiāo)、楔塊、回轉(zhuǎn)支撐、底座等組成，總體質(zhì)量約為420 kg。臺(tái)面尺寸為650 mm×550 mm，沿長(zhǎng)度方向布置4道28 mm寬T形槽，中心位置加工M30螺紋孔。

圖1 新型定位裝夾回轉(zhuǎn)工裝

主要構(gòu)件的作用：被加工件特點(diǎn)為較大平面、較大切削量的工件，需進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的切削加工的工件；臺(tái)面為帶T形槽的加工平臺(tái)，被加工件通過(guò)螺桿、壓板和螺母固定于臺(tái)面上；連接盤(pán)帶有4個(gè)圓弧槽使工裝可以整體固定在機(jī)床臺(tái)面，起連接回轉(zhuǎn)及固定的作用；回轉(zhuǎn)支撐為標(biāo)準(zhǔn)件，使臺(tái)面和底座帶動(dòng)被加工件做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)人力回轉(zhuǎn)工件；螺桿兩端均帶螺紋，與壓板及臺(tái)面配合兩端擰緊進(jìn)而壓住被加工件；壓板帶中間孔，與螺桿配合壓緊被加工件；定位銷(xiāo)插入連接盤(pán)和底座實(shí)現(xiàn)被加工件的快速定位，同時(shí)確保被加工件及臺(tái)面的固定；楔塊起沖出定位銷(xiāo)的作用；底座連接回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈置于機(jī)床平臺(tái)上，T形螺栓卡進(jìn)機(jī)床平臺(tái)的T形槽內(nèi)，用螺母壓緊連接盤(pán)，使工裝可以達(dá)到整體固定于機(jī)床加工平臺(tái)的目的，避免加工受力時(shí)出現(xiàn)位移或者傾斜，造成加工精度不夠。

2 主要操作技術(shù)

以圖1中銑削四面的被加工件為例。在工裝的使用時(shí)，首先用4個(gè)T形螺栓及螺母擰緊將工裝整體固定于機(jī)床平臺(tái)上，根據(jù)被加工件的特點(diǎn)選擇長(zhǎng)度規(guī)格合適的螺桿將被加工件固定于臺(tái)面上，根據(jù)被加工件需加工面的特點(diǎn)進(jìn)行定位裝夾，對(duì)相應(yīng)平面進(jìn)行加工后，旋松T形螺栓的螺母，并移開(kāi)T形螺栓，利用楔塊將定位銷(xiāo)沖出，轉(zhuǎn)動(dòng)連接盤(pán)使被加工件轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)90°后，插入定位銷(xiāo)即可快速完成換面加工的定位裝夾，可用百分表進(jìn)行找正檢驗(yàn)，然后移回T形螺栓，對(duì)工裝進(jìn)行固定，即可保證被加工件相鄰兩面的加工精度，其他的調(diào)整和后續(xù)的精加工也可以通過(guò)上述方法進(jìn)行人力快速回轉(zhuǎn)裝夾定位，使被加工件快速完成銑削加工[3-4]。

操作步驟如下：T形螺栓和螺母固定連接盤(pán)→定位銷(xiāo)固定工裝臺(tái)面→吊裝被加工件并找正→螺桿、螺母和壓板固定被加工件→銑削加工完成→松開(kāi)T形螺栓和螺母并移開(kāi)→楔塊起出定位銷(xiāo)→人力旋轉(zhuǎn)工裝及工件90°→插上定位銷(xiāo)，打表找正檢查→重新固定T形螺栓和螺母→銑削加工完成→…… →工件銑削加工完成。

3 工裝設(shè)計(jì)制造難點(diǎn)與解決方案

在工裝的設(shè)計(jì)、制造和使用過(guò)程中，均有要保證工件加工精度的難點(diǎn)存在，難點(diǎn)及解決方案簡(jiǎn)述如下：

1)設(shè)計(jì)制造難點(diǎn)。圖1中底板6內(nèi)腔高度應(yīng)略低于回轉(zhuǎn)支撐7整體高度，同時(shí)在設(shè)計(jì)制造時(shí)應(yīng)該考慮回轉(zhuǎn)支撐的軸向間隙和徑向間隙。

解決方案：對(duì)回轉(zhuǎn)支撐7進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，得到回轉(zhuǎn)支撐各處間隙和整體高度的全部數(shù)值，通過(guò)總體分析確定底板6內(nèi)腔的具體尺寸，然后對(duì)底板進(jìn)行加工，保證底板6內(nèi)腔高度較回轉(zhuǎn)支撐7整體高度低1 mm。

2）制造難點(diǎn)。底板6和連接盤(pán)9的4個(gè)銷(xiāo)孔的定位精度和加工精度要滿(mǎn)足工件回轉(zhuǎn)后裝夾的要求，在要求的位置上可以順利地插進(jìn)銷(xiāo)軸進(jìn)行定位并固定。

解決方案：底板6和連接盤(pán)9的4個(gè)銷(xiāo)孔應(yīng)嚴(yán)格按照要求進(jìn)行劃線，并在同一臺(tái)數(shù)控加工中心上經(jīng)精確地坐標(biāo)定位后進(jìn)行加工。

3）使用過(guò)程中的難點(diǎn)。在工裝使用過(guò)程中，工裝及工件回轉(zhuǎn)后的固定不能做到精確定位裝夾固定，尤其是工件需平面與以加工表面的垂直度的保證。

解決方案：在工裝使用過(guò)程中，工裝及工件整體回轉(zhuǎn)后，可通過(guò)多次的找正，通過(guò)調(diào)節(jié)T形螺栓的松緊和連接盤(pán)的位置，進(jìn)行工件定位精確性的確定及驗(yàn)證，保證工件裝夾時(shí)的精度，進(jìn)而保證工件的加工精度。

4 使用工裝前后的對(duì)比

針對(duì)本單位已進(jìn)行分類(lèi)和總結(jié)的被加工件來(lái)說(shuō)，一些被加工件的銑削加工是分階段進(jìn)行的，粗、精加工分開(kāi)，使用工裝更能夠減少非加工時(shí)間，另外，本工裝在工件的鉆、鏜工序均能夠使用，更能體現(xiàn)工裝的價(jià)值和效益。就銑工序使用工裝前后的效率進(jìn)行比較，具體所得數(shù)據(jù)如表1所示。

5 結(jié) 語(yǔ)

新型定位裝夾回轉(zhuǎn)工裝的使用可以?xún)?yōu)化工件加工工藝，使操作工的工作更加簡(jiǎn)單化。不僅可以實(shí)現(xiàn)被加工工件的快速裝夾定位，還可以實(shí)現(xiàn)快速拆卸，減少非加工時(shí)間，從而提高工件的生產(chǎn)效率，保證工件的質(zhì)量，減少輔助設(shè)備的使用次數(shù)及頻率，降低機(jī)械加工成本。

該新型定位裝夾回轉(zhuǎn)工裝能夠方便快捷、保質(zhì)保量地完成生產(chǎn)任務(wù)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)，該工裝還可以根據(jù)被加工件的加工要素進(jìn)行改制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被加工件的鉆、銑、鏜等多種工序的快速回轉(zhuǎn)裝夾定位和加工。目前，該工裝已獲得實(shí)用新型專(zhuān)利[5]，具有很好的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

表1 使用工裝前后效率對(duì)比表