謝麗麗

(山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司機(jī)電總廠)

山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司機(jī)電總廠是一個(gè)制造、修理礦用采煤設(shè)備的企業(yè),近年來隨著市場需求的變化,各種大中小型液壓支架已成為該廠的主要產(chǎn)品。在液壓支架的生產(chǎn)中需要大量、經(jīng)常性的加工柱窩,柱窩通常焊接在液壓支架頂梁、底座兩大組件上,與液壓立柱連接。通過立柱的伸縮帶動(dòng)頂梁等組件的動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)液壓支架的安全防護(hù)作用。因此,柱窩的加工質(zhì)量就顯得尤為重要,特別是焊接在頂梁上的柱窩,它與液壓立柱連接的可靠性及立柱回轉(zhuǎn)的靈活性,主要就是依靠其兩耳子上孔的尺寸來確定的,孔的加工是柱窩在整個(gè)加工過程中的一個(gè)關(guān)鍵工序。因此,該廠設(shè)計(jì)制作了頂梁柱窩鉆孔工裝,有效保證了加工質(zhì)量,提高了生產(chǎn)效率。

1 加工分析

1)零件圖樣與使用設(shè)備分析。該廠生產(chǎn)某類型液壓支架中的頂梁柱窩見圖1。該柱窩的加工內(nèi)容有左右、前后四端面、底平面及耳子上的孔,并且底平面和耳子上的孔的加工基準(zhǔn)都是SR90球窩中心,而球窩中心與兩耳子的中心一致,但與底平面不垂直。如果以底平面為定位基準(zhǔn)將柱窩安裝后,耳子與機(jī)床主軸不垂直,加工后的孔不能達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。其次,有些柱窩的外形尺寸較大,該廠現(xiàn)有最大的鉆孔設(shè)備為Z3080搖臂鉆床,由于其帶有工作臺(tái)的尺寸較小,且不能轉(zhuǎn)動(dòng)角度。因此,根本無法將柱窩安裝夾緊在工作臺(tái)上進(jìn)行加工。

圖1 液壓支柱頂梁柱窩示意圖

2)零件工藝分析。從圖1中可看出,柱窩底平面和耳子上的孔都是以SR90球窩中心為基準(zhǔn)。在實(shí)際的使用中柱窩球心與底平面的尺寸如果過大會(huì)使液壓立柱不能伸展,如果過小立柱的受力點(diǎn)將轉(zhuǎn)移到與柱窩聯(lián)結(jié)銷軸上,嚴(yán)重影響安全系數(shù)。柱窩球心與耳子上孔的尺寸精度,對(duì)后續(xù)的裝配工作和實(shí)際使用有著較大的影響。因此,將柱窩加工工藝確定為,以柱窩SR90球窩中心為基準(zhǔn),劃底平面銑削線及左右、前后四端面銑削線,以所劃線找正銑削底平面和兩端面,保證各刀檢面互為垂直。平面加工完畢后,將底平面放在劃線平臺(tái)上,以球窩中心為基準(zhǔn)劃兩耳子上孔線。再以底平面、右端面為基準(zhǔn),采用工裝定位夾緊柱窩,按所劃孔線找正鉆削孔。

根據(jù)柱窩結(jié)構(gòu)、設(shè)備的現(xiàn)狀及工藝方案,確定設(shè)計(jì)制作鉆孔工裝,保證柱窩耳子上孔的加工質(zhì)量。

2 工裝的設(shè)計(jì)

1)確定工裝結(jié)構(gòu)。由于柱窩毛坯屬鑄鋼件,體積和重量都比較大。因此,在設(shè)計(jì)工裝時(shí),對(duì)零件技術(shù)要求、實(shí)際使用情況及工裝使用性能以及材料成本等進(jìn)行了分析核算。要求設(shè)計(jì)出的工裝結(jié)構(gòu)在保證零件加工精度的前提下,要結(jié)構(gòu)簡單輕便、使用方便,降低職工操作時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省生產(chǎn)制造成本。因此,該廠將工裝定為組焊件,見圖2。

圖2 鉆孔工裝示意圖

根據(jù)對(duì)柱窩零件圖及其加工工藝安排的分析,以已加工的柱窩底面為底面為主定位基準(zhǔn),設(shè)計(jì)鉆孔工裝見圖2。鉆孔工裝由三部分組成:定位擋板、定位板和工裝底板。首先將定位板上平面和工裝底板的上下平面在銑床上銑平后,按照柱窩零件圖中底面與球窩心的夾角焊接在一起,再與定位擋板1組焊在一起,以定位板為基準(zhǔn),刨削定位擋板,保證定位擋板與定位板的垂直度要求。加工后的工裝必須保證柱窩以底面定位放在工裝上,能夠使耳子與鉆床主軸垂直。

2)工裝的安裝?？紤]到工裝安裝的方便、能可靠的安裝在機(jī)床工作臺(tái)上,在工裝底板上設(shè)計(jì)了兩排通孔,使得工裝用幾根螺栓即可方便的安裝在鉆床的工作臺(tái)上。

3)夾緊方案的設(shè)計(jì)。由于受到柱窩的結(jié)構(gòu)和加工機(jī)床的限制,采用原有的一些夾緊裝置不能可靠的壓緊零件,操作者在安裝上存在困難,使用不方便。經(jīng)過研究分析,決定在鉆孔工裝的定位板上直接設(shè)計(jì)螺紋孔,這樣安裝后的夾緊裝置與工件的垂直,可以可靠的將零件夾緊在工裝上。所以要求在工裝整體焊接完畢后,再加工定位板上的螺紋孔,而且要保證螺紋孔中心與定位板垂直。

3 工裝尺寸的確定

在工裝設(shè)計(jì)時(shí),不僅要有合理的結(jié)構(gòu),還要有合理的尺寸設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中,通過大量的計(jì)算和對(duì)分廠現(xiàn)有設(shè)備具有的加工精度等多方面的可行性分析,將工裝整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為長575 mm,寬694 mm,高228 mm。為了保證精度將鉆孔工裝的定位擋板與定位板設(shè)計(jì)了一定的垂直度技術(shù)要求?？紤]到工裝在加工中安全可靠性,通過計(jì)算和驗(yàn)證,將鉆孔工裝的安裝孔設(shè)計(jì)為d26,將壓緊柱窩用的螺紋孔設(shè)計(jì)為M24,保證工裝能被牢固的安裝在機(jī)床的工作臺(tái)上,能有足夠的夾緊力夾緊零件。

4 工裝的使用

在鉆削柱窩耳子上的孔時(shí),先將工裝安裝在搖臂鉆床工作臺(tái)的側(cè)面,再以柱窩底平面為基準(zhǔn)定位,安裝夾緊在工裝上。這樣就能使所要加工的孔與機(jī)床主軸相垂直,再以所劃孔線找正鉆削,從而保證孔的加工精度。

5 使用效果

經(jīng)實(shí)際檢測,使用該工裝加工后,孔的尺寸完全符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。與原加工相比較生產(chǎn)效率提高了30%,產(chǎn)品合格率達(dá)到了99%,節(jié)約了大量的資金。而且工裝的使用大大降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度,為今后的液壓支架柱窩的生產(chǎn)積累了經(jīng)驗(yàn)。