萬(wàn)學(xué)榮

(中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司 江蘇 南京 210031)

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淺談SOLALUCE落地鏜床工裝的改進(jìn)

萬(wàn)學(xué)榮

(中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司 江蘇 南京 210031)

就SOLALUCE落地鏜床工裝目前存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，從工件的定位方式、夾緊力作用點(diǎn)的選擇、夾緊力大小的確定等幾方面提出了改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞：SOLALUCE落地鏜銑床；定位方式；夾緊力；改進(jìn)

1 問(wèn)題的提出

中車浦鎮(zhèn)車輛有限公司(以下簡(jiǎn)稱浦鎮(zhèn)公司)在2015年引進(jìn)西班牙SOLALUCE公司落地鏜銑床，其工裝放置加工方式與龍門加工中心工裝放置方式完全不同，是與水平面垂直的，在經(jīng)過(guò)若干次構(gòu)架實(shí)踐加工后，發(fā)現(xiàn)其工裝存在以下問(wèn)題：

(1)裝夾費(fèi)時(shí)費(fèi)力。加工EMU構(gòu)架采用圓柱孔定位，這種定位方式找正時(shí)需要不斷調(diào)節(jié)構(gòu)架位置，將定位軸插進(jìn)定位孔，耗時(shí)很長(zhǎng)，對(duì)操作者的技能水平要求較高，另外裝夾時(shí)操作者需要對(duì)壓緊部位逐個(gè)壓百分表來(lái)控制夾緊力，費(fèi)時(shí)且繁瑣；

(2) 加工過(guò)程中產(chǎn)品位置偏移，鎖緊部位松懈；

(3) 產(chǎn)品質(zhì)量受影響。加工完的構(gòu)架往往在機(jī)床上測(cè)量尺寸合格(未放松裝夾)，到三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上測(cè)量卻尺寸超差。

2 原因分析

(1)定位方式有待優(yōu)化?，F(xiàn)加工產(chǎn)品所用定位方式為4點(diǎn)定位，即在X向及Y向分別有2個(gè)帶孔的定位圓柱頭，它對(duì)應(yīng)著工裝上的4個(gè)定位軸。由于產(chǎn)品空間尺寸較大，所以找正時(shí)需要不斷調(diào)節(jié)構(gòu)架位置，一點(diǎn)點(diǎn)將4個(gè)定位軸插進(jìn)定位孔，這就要求操作者有較高的技能水平。

(2)加工過(guò)程中由于重力、切削力及加工振動(dòng)等因素的影響，導(dǎo)致夾緊裝置無(wú)法正常工作。

(3)產(chǎn)品在裝夾過(guò)程中產(chǎn)生塑性變形，工裝卸壓后產(chǎn)生反彈。

3 改進(jìn)措施

3.1 定位方法的改進(jìn)

采用如圖1所示的平面定位方法，該方法采用6點(diǎn)定位原理：合理設(shè)置6個(gè)支承點(diǎn)，工件的定位基準(zhǔn)與定位元件保持接觸，消除工件的所有6個(gè)自由度，使工件在夾具中有確定的位置。只需將X、Y、Z向支承釘向支承板靠死即可定位，當(dāng)工裝豎立起來(lái)時(shí)，保證B側(cè)的定位支承釘在上方，這樣可以在加工過(guò)程中通過(guò)檢查支承釘與支承板的貼合情況來(lái)判斷產(chǎn)品是否在豎直方向上產(chǎn)生位移。

圖1 工件6點(diǎn)定位

(1)夾緊力作用點(diǎn)的選擇

夾緊力作用點(diǎn)的選擇原則：①應(yīng)作用在夾具定位元件支承表面所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi)；②應(yīng)作用在工件剛性較好的部位上；③應(yīng)盡量靠近工件的加工表面；④夾緊部位應(yīng)盡量分散在產(chǎn)品穩(wěn)固面處(見(jiàn)圖2)。

圖2 構(gòu)架增加的支承點(diǎn)

(2)夾緊力方向的確定

①不應(yīng)破壞工件的既定位置；②應(yīng)使工件所需夾緊力盡可能最小；③應(yīng)使工件的夾緊變形盡可能最小。

(3)計(jì)算分析

所加工產(chǎn)品的受力情況主要有2種：一個(gè)是工件的自重產(chǎn)生的豎直方向向下的力；另一個(gè)是切削時(shí)的產(chǎn)生的切削力，包括各個(gè)方向(銑端面時(shí)為X和Y向，鉆孔時(shí)為Z向)。浦鎮(zhèn)公司的產(chǎn)品為大型構(gòu)架，一般單件達(dá)3 t左右，它在豎直方向上產(chǎn)生的力可達(dá)30 000 N。相對(duì)重力，切削力甚至不到它的1/5，因此主要考慮其重力因素影響。

圖3 工件受力圖(沒(méi)有豎直方向的支承)

目前使用的裝夾主要以水平方向?yàn)橹?，即垂直工作平面，豎直方向上只有部分輔助支承。如圖3所示，這時(shí)壓緊工件需要的水平方向夾緊力可用Fk表示。

(1)

式中：μ1—夾緊元件與工件間的摩擦因數(shù)；μ2—工件與夾具支承面間的摩擦因數(shù)；Fk—壓緊工件需要的水平方向夾緊力，N；K—安全系數(shù)；F—工件在裝夾狀態(tài)下的受力，這里主要指重力，N[1]。

由式(1)可以看出，這種裝夾方式依靠夾緊力產(chǎn)生的摩擦來(lái)克服重力，需要很大夾緊力。

改進(jìn)后的定位方式中，工件受力情況如圖4所示，壓緊工件需要的水平方向夾緊力可用Fk1表示。

圖4 工件受力圖(增加豎直方向支承)

(2)

式中：Fk1—壓緊工件需要的水平方向夾緊力，N；Fk2—壓緊工件需要的豎直方向夾緊力，N[1]。

對(duì)比2個(gè)公式可以看出，圖3中的工件重力主要依靠水平方向夾緊力產(chǎn)生的摩擦力來(lái)克服，圖4中的工件重力則由水平和豎直2個(gè)方向的夾緊力來(lái)克服，這樣水平方向上的夾緊力可以大幅縮小，減小了由水平夾緊力產(chǎn)生的工件變形。

因此，考慮在豎直方向上增加夾緊裝置，要求其強(qiáng)度及剛度應(yīng)盡量大，選用剛性及塑性較好的材料制作，且多加加強(qiáng)筋，以適應(yīng)產(chǎn)品重力大的特點(diǎn)。

3.2 夾緊力大小的確定

夾緊力的大小直接影響夾具使用的可靠性、安全性及工件的變形量，因此，既要有足夠的夾緊力，但又不能過(guò)大，在豎直方向上增加夾緊裝置后，水平方向上的夾緊力就可以大幅減小了。夾緊力大小采用實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)法確定，選擇3～5個(gè)產(chǎn)品，壓緊時(shí)用百分表控制在一個(gè)固定的變形量，記錄下扭力扳手所用的扭力，然后跟蹤產(chǎn)品加工完成后的尺寸狀態(tài)，將記錄下的扭力值作為以后加工的參考夾緊扭力。

3.3 輔助支承的改進(jìn)

生產(chǎn)中，由于工件形狀以及夾緊力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后產(chǎn)生變形或定位不穩(wěn)定，為了提高工件的裝夾剛性和穩(wěn)定性，常需設(shè)置輔助支承。

將所有輔助支承制作成浦鎮(zhèn)公司已普遍使用的自動(dòng)調(diào)節(jié)頂鎬，即自定位支承(浮動(dòng)支承)。 在定位過(guò)程中，自定位支承的位置是隨著定位基準(zhǔn)面位置的變化而自動(dòng)與之適應(yīng)的。因此盡管每一個(gè)自定位支承與工件可能有不止1點(diǎn)接觸，但實(shí)際上它只能限制1個(gè)自由度，即只起1個(gè)定位支承點(diǎn)的作用。這樣可以大大提高工件的裝夾效率，并可以有效避免支承在工件加工過(guò)程中出現(xiàn)振動(dòng)松懈的情況，如圖5所示。

1—彈簧；2—頂柱；3—鎖緊斜塊；4—鎖緊螺栓；5—手柄。圖5 輔助支承

在工件與夾具裝置之間墊一層厚度均勻的橡膠，當(dāng)工件受夾緊力作用時(shí)，橡膠首先被壓縮，工件彈性變形小，從而可以加工出精度較高的形面，松開(kāi)后變形較小。但只能在壓塊與工件間加裝橡膠，在輔助支承與工件間不可加裝，否則影響定位精度。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上方法改進(jìn)后，現(xiàn)在操作者裝夾工件效率明顯提高，半小時(shí)就能裝夾好工件，加工中工件不會(huì)產(chǎn)生位移，且由于減小了夾緊力，工件變形也小，保證了加工后的各部位尺寸。

[1] 楊叔子.機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.□

2095-5251(2016)06-0043-02

2016-04-05

萬(wàn)學(xué)榮(1972-)，男，大專學(xué)歷，技師，從事轉(zhuǎn)向架編程加工工作。

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