邱建設(shè)，沈 波，成榮亮，何守通

（江蘇自動化研究所，江蘇 連云港 222001）

1 問題描述

有一大型鑄件（圖1）為鏤空件，在加工外表面的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)顫刀共振現(xiàn)象，導(dǎo)致鑄件表面存在顫刀紋和嚴重的接刀痕。原有的加工工藝為在鑄件內(nèi)腔焊接加強筋（圖2）或者采用AB膠粘貼加強筋的方法（圖3～4），但在加工前、后過程中或者去除加強筋后存在焊接應(yīng)力導(dǎo)致鑄件變形以及AB粘膠難以快速粘貼和去除的問題，加工過程中加強筋由于震動出現(xiàn)掉落從而產(chǎn)生顫刀紋（圖5～6）因而導(dǎo)致加工輔助時間長，人工勞動強度大以及質(zhì)量不容易得到保證的問題。

圖1 鏤空大型鑄件

圖2 鑄件內(nèi)腔焊接圖

圖3 AB膠粘貼加強筋圖

圖5 強筋后因震動出現(xiàn)掉落產(chǎn)生的顫刀紋

2 原工藝方案分析

原有的加工工藝為在鑄件內(nèi)腔焊接加強筋或者采用AB膠粘貼加強筋，具體分析如下：

2.1 鑄件內(nèi)腔焊接加強筋存在的問題

（1）需要提前準備加強筋，以前用過的加強筋由于在后續(xù)機加工后長度變短，部分需要重新下料。

（2）鉗工劃線完畢，周轉(zhuǎn)至焊接處進行焊接，同時需要兩人配合完成，完畢周轉(zhuǎn)至本工序。

（3）加工過程中由于共振的存在，存在出現(xiàn)焊接加強筋斷裂的問題，從而在加工過程中出現(xiàn)顫紋。

（4）加工完畢，需要進行機加工去除加強筋的工作，由于焊接應(yīng)力的存在，導(dǎo)致鑄件加工完成后發(fā)生局部變形，質(zhì)量不可控。

2.2 鑄件內(nèi)腔AB膠粘貼加強筋存在的問題

（1）需要提前準備大量AB膠，產(chǎn)生大量有毒有害氣體，同時AB膠很容易在空氣中硬化，導(dǎo)致粘貼困難。

（2）由于鑄件體積過大，粘膠過程中要不斷調(diào)整鑄件的方向，人工操作強度大，輔助時間過長。

（3）由于AB膠表面固化時間一般在1～2小時，完全固化一般在12～24小時，一般我們選擇在4小時之后進行機加工的工作，導(dǎo)致加工周期延長。

（4）由于在加工過程中存在共振，存在出現(xiàn)粘貼的加強筋掉落的問題，從而在加工過程中出現(xiàn)顫紋。

（5）加工完畢，需要進行機加工去除加強筋的工作，還需要后道工序進行殘余AB膠的去除，通過用鏟刀、角磨機等工具進行去除，同時AB膠在打磨過程中會產(chǎn)生有毒有害氣體，影響個人身體健康。

圖4 加筋后鑄件變形圖

圖6 鑄件外表出現(xiàn)的接刀痕

因此，我們需要改進裝夾支撐方式，解決鑄件外表面加工后留下的顫刀紋以及嚴重的接刀痕問題，降低人工勞動強度，提高效率，保證質(zhì)量。

3 新工藝方案確定

3.1 設(shè)計方案確定

提出制作一種可調(diào)式快夾快拆并剛性支撐的方法來替代原有方案，既能保證裝夾過程中的可靠支撐，又能快速裝夾，快速去除，單人操作，同時減少工序和周轉(zhuǎn)，降低人工勞動強度同時保障工人身心健康。我們利用鑄件內(nèi)腔存在不少的加強筋和凸臺，在此上做文章，利用這個加強筋和凸臺來確定支撐和夾緊機構(gòu)，經(jīng)過多次驗證和結(jié)構(gòu)修改，針對市面上的工具進行改進和優(yōu)化，最終確定裝夾方案（圖7～8）：兩側(cè)采用大力鉗夾緊，中間用一剛性焊接連接在一起（也可做成雙向可調(diào)長度桿），加強整體剛性；同時兩側(cè)的鉗口可以進行大小調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同的內(nèi)腔凸臺或者加強筋。

圖7 新工藝方案設(shè)計出的鑄件結(jié)構(gòu)圖

圖8 鑄件生產(chǎn)裝夾方案圖

3.2 剛性支撐夾持裝置的使用方法

（1）根據(jù)凸臺或者加強筋的大小以及位置進行鉗口的調(diào)整，通過尾部螺釘進行調(diào)整。

（2）鉗口咬住凸臺之后，進行夾緊，再微調(diào)螺釘進行，直到夾緊力合適即可，然后夾緊。

（3）同樣方法進行另外一側(cè)的夾緊工作。

（4）根據(jù)實際情況進行裝置的添加或者減少。

（5）加工完畢，撥動中間小杠桿進行鉗口的快速張開，取出支撐桿即可。

原方案和新方案對比如下：

表1 鑄件框架類工件加工中原方案與新方案對比

加工前我們可以提前將剛性支撐裝置夾緊在內(nèi)腔凸臺或加強筋上（圖9），在數(shù)控臥式銑鏜床上（圖10），進行加工，加工完畢效果見（圖11～12）。

圖9 鉗口夾緊在內(nèi)腔凸臺的示意圖

圖10 數(shù)控臥式銑鏜床示意圖

圖11 鑄件完成加工效果圖

圖12 完成加工未出現(xiàn)顫紋問題鑄件

4 結(jié)語

通過自制此剛性支撐夾持工裝，我們解決了大型鑄件的顫紋問題，消除焊接變形，同時提高裝夾效率，降低人工勞動強度，減少工序和周轉(zhuǎn)，提高加工質(zhì)量，輔助時間較之前的兩種工藝減少至少1小時，對比其他外單位在可調(diào)式支撐夾緊方面的方法，還是具有絕對優(yōu)勢。我們將此方法運用到其他鑄件框架類工件中，經(jīng)過實際應(yīng)用，我們覺得此方法既經(jīng)濟又適合我們現(xiàn)有的加工情況。