王德軍/WANG De-jun

（山河智能裝備股份有限公司，湖南 長沙 410199）

在工程機械制造領域，經常要制造大型的構件，有的十分復雜，還需要有足夠的強度；構件一般要設計鉸接孔，用來完成一些動作，需要按照圖紙進行機加工來實現構件的形位公差精度，才能實現設計目的；機加工過程復雜，需要大量時間調整、對正，工作效率低，設備利用率就更低；機加工裝備不僅包括加工機床、刀具、量具，還包括專用的機夾具。機床的選用和機夾具的設計直接關系到動臂的加工質量和生產效率。

本文主要是以雙軸加工中心加工挖掘機動臂為例論述在加工中心上面實現半自動快速機加工的制造工藝。

雙軸加工中心大多配有2個工作臺，可以交換使用，尤其善于對稱配置孔的蹚、銑、削加工，適用于長桿狀結構件的機械加工，例如挖掘機的動臂。結構件不一樣，所以每加工一件時都要重新調整，設備大部分時間處于待加工狀態(tài)，在結構件定位時，不但要保證前后對正，也要保證上下對正，為了達到圖紙機加工要求，往往需要有較高技能的操作者，但仍無法避免在每一枚產品加工完以后實際尺寸有很大區(qū)別的現象，偏鏜和鏜偏的現象經常發(fā)生。所以在調整時，只好利用百分表、標尺等，進行反復的校正，才可獲得需要的加工位置，這樣就延長了加工時間。另外在工件調整過程中，操作員要近距離反復接觸工裝，行走于工裝和加工中心的平臺中，如遇夜間上班，安全可靠性差，有的工廠已經出現把人擠壓到設施里面的事故。

圖1 目前使用的機加工工裝

1 雙軸加工中心加工動臂普遍采用的制造工藝

當前加工中心使用的工裝如圖1，主要采取螺桿定位，液壓油缸夾緊的方式，在動臂的側面通過螺桿夾緊定位，前端通過塔形件夾緊定位，中間部分通過月牙板夾緊定位，尾部通過后側板夾緊定位；需要不斷調整構件的位置，由于每個

2 機加工定位原則

當前廣泛采用的機加工定位方法是：為了預留機加工進刀的空間位置，采取定位位置與加工位置不一致的工藝方法。這也是行業(yè)內鏜孔工裝一直采取的裝夾定位方法。而結構件在焊前組對時，采用后期要機加工的位置進行定位是最佳定位，此處正是結構件尺寸相差最小的位置。為了機加工進刀，不得不放棄這些定位位置。本文探討的工藝裝備，正好推翻了原來的定位方法，提出了一個新的機加工定位原則，即采取定位位置與機加工位置相統(tǒng)一的機加工定位原則。通過合理設計，避開定位占用機加工刀具位置的矛盾，從而實現組焊與機加使用一個定位位置，達到縮短時間的目的。

3 結構件半自動快速機加工工藝裝備的結構

3.1 裝置的整體結構及組成

半自動機加工工藝裝備如圖2所示，包括快速前定位、快速中定位和快速后定位；快速前定位與前定位支座對接，快速中定位與中定位支座對接，快速后定位與后定位支座對接。

圖2 半自動機加工工藝裝備圖

圖3為前、中、后快速定位裝置，其中快速前定位包括前底板、前動板和前動力裝置，前底板上設有前軌道，前動板上設有前箱體、前行走裝置，前頂油缸設計在前箱體上，箱體兩側配有前定位塊；中定位包括中底板、中動板和中動力裝置，中底板上設有中軌道，中動板上設有中行走裝置和2個中定位塊；后定位包括后底板、后動板和后動力裝置，后底板上設有后軌道，后動板上設有后行走裝置和2個后定位塊。

3.2 快速定位裝置的定位原理

圖3 前、中、后快速定位裝置

前動力裝置的前進給油缸的一端固定在前底板上，另一端固定在前動板的下方，前導向定位軸設有燕尾狀滑道并固定安裝在前動板上，前頂油缸的一端與前導向定位軸連接另一端與前箱體連接；在前動力裝置的前進給油缸作用下，前動板可以沿前軌道前后移動，可以應對不同機型的位置，在前頂油缸的作用下定位塊開始移動實現對動臂前部支撐的定位，同樣可以在定位塊上更換不同厚度的墊塊實現不同機型的定位，對于工裝本身也獲得了一個可以調整精度的定位裝置。

中動力裝置的中進給油缸的一端安裝在中底板上，另一端安裝在中動板上，中橫油缸通過中橫油缸座安裝在中動板上，在中進給油缸的作用下中動板可以沿中軌道移動，在中橫油缸中定位塊可以水平伸縮，從而實現動臂中部支撐的定位。

后動力裝置的后進給油缸的一端安裝在后底板上，另一端安裝在后動板上，后橫油缸通過后橫油缸座安裝在后動板上，在后進給油缸的作用下后動板可以沿后軌道移動，在后橫油缸的作用下定位塊可以水平伸縮從而實現動臂后支撐的定位。

在前中后定位完成以后，上下左右鎖緊定位裝置跟進，在不影響刀具進給的位置鎖緊動臂，實現終極定位，隨后油缸系統(tǒng)加緊，至此獲得了一個可靠的待機加工的位置；隨后前中后快速定位裝置撤出，從而完成快速定位全過程。

4 快速定位裝置的半自動化

以上裝置使用控制線路，驅動電磁閥，控制油缸改變推進方向，實現定位裝置的遙控動作?？刂圃砗唸D如圖4，此為半自動控制裝夾定位裝置，與現有技術相比，本裝夾原則帶來的有益效果是：雙軸加工中心使用半自動快速定位，重新啟用組焊時的定位位置，實現組焊定位位置與機加工定位位置相統(tǒng)一的系統(tǒng)定位原則。在公差范圍內實現快速定位，解決了現有技術中調整、對正時間長的問題，并通過無線遙控裝置的使用，實現雙軸加工中心工裝遠距離裝夾，從而解決了雙軸加工中心操作安全性低的問題。使用本裝置以后只需要5min左右便可以完成調整、對正過程，操作過程簡單，易于掌握，工作效率大大提高。也為全自動裝置奠定基礎。通過快速定位裝置的使用，可以讓一個零件安裝，另一個零件在加工，可節(jié)省零件的安裝、檢測時間。

圖4 遙控實現簡圖

5 半自動快速定位裝置的使用方法

半自動快速定位裝置的使用方法，包括下列步驟。

1）將所述快速前定位、快速中定位和快速后定位分別固定安裝在機加工工裝的相應位置，連接液壓油管線、壓力油泵站及相關配電線路。

2）將被加工結構件——如挖掘機動臂放到工裝里面，機加工工裝將結構件導入預定位置(誤差在2mm的范圍內)。

3）驅動前進給油缸將快速前定位的前動板沿前軌道送入定位位置，啟動前頂油缸，使前箱體沿前導向定位軸向下移動，迫使兩個前定位塊對稱頂出，對挖掘機動臂的前鍛件執(zhí)行前端定位。

4）驅動后進給油缸將快速后定位的后動板沿后軌道送入定位位置，啟動后橫油缸，推動后定位塊對挖掘機動臂的后鍛件執(zhí)行后端定位。

5）驅動中進給油缸將快速中定位的中動板沿軌道送入定位位置，啟動中橫油缸，推動中定位塊對中鍛件執(zhí)行定位。

6）隨后啟動結構件機加工工裝，對結構件位置進行確定(誤差在0.5mm的范圍內)、鎖死。

7）將快速前定位的前定位塊、快速中定位的中定位塊、快速后定位的后定位塊退出。

6 結 論

1）通過快速定位裝置實現定位位置與機加工位置相統(tǒng)一的機加工定位原則。

2）整個制造過程采取組焊定位位置與機加工定位位置相統(tǒng)一的系統(tǒng)定位原則。

3）快速定位裝置，實現了機加工件校正依賴機床主軸的現狀，可以直接在工作臺上面裝夾，不占用機加工時間，提高了機床的利用率。

[1] 左延紅，張克仁．數控落地鏜銑床在挖掘機超長臂機加工的應用[J]．制造技術與機床，2010，(8)：111-114．

[2] 葉道軍．挖掘機結構件機械加工工藝探討[J]．公用工程設計，2008，（8)：82-84．

[3] 王德軍，洪 峰．動態(tài)快速定位裝置[P]．中國專利：ZL201220428053，2013-04-24．