一種無尾架型叉車平衡重的工裝工藝開發

李飛，孫浩，胡平

（安徽合力股份有限公司合肥鑄鍛廠，合肥 230000）

0 引言

臥式加工中心簡稱臥加，自問世以來發展迅速，涉及的行業有汽車、航空航天、電力、塑料機械、工程機械等。臥加作為機床的一種其發展始終圍繞精度和效率兩個主題，文獻[1]指出臥加的定位精度可達±0.0025 mm，精度重復性可達±0.0015 mm。精度是發展機床的基本目標，而效率則是發展機床的初衷[2]，精度與效率的結合使得臥加有著廣泛的應用前景。

叉車平衡重的作用主要是為了使叉車在作業時后橋有足夠的載荷，保證叉車不朝前傾翻[3]，即保持良好的縱向穩定性。平衡重在成型之后需要進一步地加工以完成裝配，平衡重由于體積大、質量大，運輸、裝夾較為困難，且配重的表面大多為不規則的曲面，定位比較麻煩[4]，因此平衡重的加工至今未能實現全部的機械化及自動化[5]。叉車平衡重的加工路線主要有兩個：一是使用鏜床及鉆床加工；二是使用加工中心加工。在機械化快速發展的今天，更多的廠家選擇臥式加工中心作為配重的加工設備，以此來提高產能和產品質量。

1 背景技術

無尾架型叉車平衡重是我公司平衡重的系列產品，主要用于叉車后置配重，圖1所示的是無尾架平衡重的示意圖和主要加工部分。從圖中可以看出，平衡重涉及的加工有銑面和鉆孔，加工內容有：圖1（b）中的銑平面和鉆孔，加工孔的規格有φ35、M8、M24等；圖1（c）中的銑面和鉆孔，加工孔的規格有φ38、M16、M6；圖1（d）中的銑面和鉆孔，加工孔的規格有M24和M6。從圖中可以看出，該平衡重的加工精度要求較高，各面加工均有平面度要求，孔加工有位置度要求。

圖1 無尾架平衡重

圖2所示的是該平衡重的鏜床加工工藝，鏜床加工時需用到行車、千斤頂及高度尺，分兩序加工。使用行車將平衡重移動到工作臺上，使用可調節高度的千斤頂和高度尺使平衡重保持水平，手動移動鏜刀逐一銑面。

圖2 鏜床加工工藝

圖3所示的是該平衡重在鉆床加工時所使用的鉆模，將鉆模固定在平衡重的待加工表面后，再用鉆頭引孔，接著打孔、攻絲。加工過程需要將鉆模準確定位，使用直尺校準左右及上下位置。

圖3 鉆床加工用鉆模

2 問題發現

從圖1可以看出，該平衡重的加工精度要求較高，并且同時有位置度和平面度要求。鉆床加工時，鉆模位置的變化會影響孔的位置度，所以每次裝夾需要校準鉆模的位置，且校準為手工校準，需要用到直尺等精度不高的工具，且鉆模的定位面為毛坯面，一致性較差，所以鉆床加工的孔的位置度精度不高。鏜床加工時，工件同樣需要手工校準，平面度不能保證。且在鏜床和鉆床加工時工件的定位工裝，一序工裝如圖5（a）所示，二序工裝如圖5（b）所示，工裝實物圖如圖6所示。

圖5（a）中共有4個工件的前后定位擋塊1，焊好之后在臥加上銑面，保持平面度；用直尺量出工件裝夾時的校準平臺2，與工件兩翼的間隙，以此檢驗工件是否水平放置；在定位樁3上放置螺栓，可通過調整螺栓的長度來調節水平；件4為前后位置的抵頭和上下位置的壓板，當工件未能與定位面完全接觸時，可通過旋緊抵頭來移動工件，裝夾和定位步驟較多，過程較慢，根據統計，鉆床和鏜床一個班次平均都只能加工7件產品，生產效率較低，人力耗費嚴重。

綜上所述，無尾架平衡重在鉆床和鏜床加工時成品的加工精度較差、生產效率較低，且由于平衡重的體積大、質量大，移動翻轉工件的過程極為麻煩，需要采用新的加工設備和工藝來提高產品質量和提升生產效率。

3 技術方案

圖4所示的是我公司引進的臥式加工中心，這套設備采用雙交換工作臺，可以實現產品的連續加工，且刀具交換系統的穩定性較好，該設備的主要參數如表1所示。

圖4 臥式加工中心

表1 臥式加工中心的主要參數

圖5所示的是無尾架平衡重在臥加加工時所使用的固定其位置，壓板壓緊后保證在加工過程中工件不發生縱向的移動。圖5（b）中二序工件的定位可通過在一序加工好的螺紋孔內放置定位銷，直接將工件移動到孔1內，以此來實現前后左右的定位，再在圓柱2上加壓板，來實現穩定的定位。具體裝夾方式如圖6所示。

圖5 無尾架平衡重的臥加工裝

圖6 無尾架平衡重臥加工裝實物圖

該平衡重在臥加上可實現鉆銑結合，分兩道工序。一序加工的是后視圖中的面和孔以及上視圖中的面；二序加工的是上視圖中的孔以及下視圖中的面和孔。根據統計，該配重在臥加上加工時每班次平均可生產7件，比鏜床和鉆床分開加工效率提升了1倍。且在試制過程中尚存在問題點，后續解決之后可進一步提升效率。

無尾架型叉車平衡重在臥加上加工的工藝改善點主要有3點：1）合理吊具的設計。試制過程中由于暫時沒有合適的吊具，因此使用行車加繩索的吊裝方式，這種方式需要保證在移動過程中工件不發生傾斜，且工件的放置較為麻煩，若使用吊具則可以將工件快速地移動到工裝上，省時省力。2）程序的優化。加工過程中由于存在空行程和重復的定位，導致加工時間的延長，可通過分析加工過程的走刀軌跡來優化加工程序。3）刀具系統的改良。螺紋孔的加工分為引孔、倒角和攻絲，且臥加的換刀過程較慢，因此可將引孔和倒角的工序整合，購買帶有倒角的鉆頭則可減少換刀次數，節約時間，且銑面過程較慢，可使用加工面積較大的盤銑刀來減少加工時間。

圖7、圖8所示的是無尾架平衡重改良的工裝以及吊具的設計思路。與現在的工裝相比，該工裝可實現一序加工完成，且裝夾過程更為簡便，使用吊具將工件移動到工裝內，僅僅使用7根螺栓即可將工件完全定位。

圖7 無尾架平衡重的吊具

工件加工時的位置如圖8（b）所示，該工裝設計的亮點是將原本二序加工的面挖了一個刀具可進入的缺口，通過轉動工作臺即可用一道工序完成。工件的前后位置使用4個圓柱平臺定位，左右和上下位置各使用2個圓柱平臺定位，裝夾過程簡便。

圖8 改良的無尾架平衡重工裝

根據統計，該平衡重在臥加加工時比在鏜床、鉆床加工時效率提升了1倍，1個班次可生產7件，且臥加只需單人操作，裝夾工件過程較為簡便，減少人工、減輕工作量。同時配合設計合理的工裝可提高產品的加工精度，減少了手工校準帶來的誤差，使產品的質量得到進一步的提升。

4 結論

通過將無尾架平衡重轉移到臥加加工可明顯提高產量和產品質量，設計合理的吊具、工裝及加工程序可節約人力、最大化發揮臥加的能力，這次試產為后續的產品轉移提供了寶貴的經驗。