蔣 曄

（常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213164）

中國制造業(yè)的有效出路之一就是是實行產(chǎn)業(yè)升級，珠三角、長三角目前的生產(chǎn)成本已開始超過許多東南亞國家，對傳統(tǒng)勞動密集型產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大影響。由于制造業(yè)的相對落后，國家著力促進先進裝備制造業(yè)的發(fā)展。而流水線生產(chǎn)恰恰可以彌補企業(yè)面臨用工荒、用人成本高等問題，迎合了國家制造業(yè)發(fā)展的大趨勢。

流水線生產(chǎn)是指按工藝順序排列的若干自動機床和設(shè)備，用自動裝卸傳遞裝置和自控裝置聯(lián)系起來的自動作業(yè)線。采用流水線加工生產(chǎn)可以縮短生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率。最重要是可以將員工從繁重的體力勞動中解放出來。全自動流水生產(chǎn)線的設(shè)計在中國尚屬新興產(chǎn)業(yè)，在未來的加工領(lǐng)域有很好的前景。

1 加工零件工藝分析

加工的零件為連桿架，屬于紡織機械中經(jīng)編機上的一個關(guān)鍵零件，具體現(xiàn)狀如圖一所示，該流水線為常州潤源機械有限公司開發(fā)，能實現(xiàn)五種連桿架的加工，總投資500多萬。整個流水線上共有30個工位，所有工位均為自動化數(shù)控加工，現(xiàn)舉其中的兩個范例說明。

（1）每種連桿架都有14°的斜面，并且在斜面上有4個M12和8個M8的螺紋孔。所以該階段的加工工藝為：銑削14°斜面——鉆M8螺紋底孔—攻絲M8螺紋——鉆M12螺紋底孔—攻絲M12螺紋。

（2）兩個Φ15的豎直孔需要鉆削，在流水線上加工時也采用橋梁式外形結(jié)構(gòu)。

圖1 連桿架的外形

2 機床結(jié)構(gòu)分析

在所有工位的機床底座兩側(cè)均有安裝的方箱，和機床底座連成一體，鑄造而成。在方箱上可安裝機床立柱，在立柱上安放框形主橫梁。在框形主橫梁上再安裝分橫梁、動力頭和電機等部件。

針對范例1，設(shè)計機床結(jié)構(gòu)如圖2所示，數(shù)個工位連成一排，由于兩頭都有定位，每個框形橫梁的定位面共有4個，所以機床的剛性好，受切削力的影響小，從而提高了加工的形狀精度和位置精度。

圖2 五工位機床外形圖

在框形主橫梁和分橫梁上分2組安裝高精度和大載荷的線性導(dǎo)軌，主軸頭可以實現(xiàn)兩軸聯(lián)動。立柱和橫梁均采用高質(zhì)量鑄鐵，在加工中有很好的吸振效果。由于加工的面和孔均有14°的斜度，所以在框形主橫梁上均設(shè)計有斜度部分。具體形狀見圖3所示，如果加工零件均為水平面和豎直孔，可直接將框形主橫梁設(shè)計為水平結(jié)構(gòu)。

圖3 14°斜度銑削工位圖

針對范例2，由于只需要做兩個孔，直接做成一軸聯(lián)動，在水平框形橫梁下安裝一組線性導(dǎo)軌即可完成。在鉆孔采用液壓鉆孔動力頭，動力頭本身有一定行程的進給，所以結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，具體如圖4所示。

圖4 豎直孔的鉆削工位

3 受力分析

通過簡單比較懸臂梁和簡支梁的受力情況，可以獲得傳統(tǒng)的懸臂梁機床結(jié)構(gòu)受的最大扭矩是橋梁式龍門機床結(jié)構(gòu)的兩倍左右。將基于Kane方程的Huston方法推廣應(yīng)用于空間懸臂梁的動力學(xué)分析，建立其動力學(xué)方程，并針對該方程數(shù)值求解的困難，進行有限元強度校核，發(fā)現(xiàn)如果將懸臂梁作為由若干梁單元組成多體系統(tǒng)的彈性件的話，在受切削振動力的影響時，懸臂梁的最大應(yīng)力變形是簡支梁的兩倍以上。因此橋梁式龍門機床結(jié)構(gòu)極大提高了機床的加工精度。

4 結(jié)語

橋梁式龍門機床結(jié)構(gòu)適用于機械加工流水線上主軸處于立式或傾斜的所有工序，應(yīng)用面廣，強度高，具有極大的推廣價值。

［1］趙洪志，楊剛.球頭碗球面加工組合機床設(shè)計［J］.工藝與裝備，2007，（1）.

［2］談國華，陸志明.談自動化生產(chǎn)流水線的設(shè)計與應(yīng)用［J］.雷達(dá)與對抗，1993，（1）.

［3］西門子公司.先進數(shù)控機床的線性技術(shù)［J］.產(chǎn)品聚焦，2005，（2）.

［4］馬吉勝.空間懸臂梁的動力學(xué)分析與迭代求解［J］.力學(xué)與實踐，1998，（2）.