陳湘萍 艾宗良

(一拖(洛陽(yáng))開創(chuàng)裝備科技有限公司研究所，河南471004)

臥式單面雙工位銑鉆組機(jī)的設(shè)計(jì)

陳湘萍 艾宗良

(一拖(洛陽(yáng))開創(chuàng)裝備科技有限公司研究所，河南471004)

針對(duì)火車側(cè)架加工的需要，設(shè)計(jì)了臥式單面雙工位銑鉆組機(jī)，介紹了組機(jī)的結(jié)構(gòu)、所采用的刀具和夾具方案。

銑鉆組機(jī)；火車側(cè)架；加工；設(shè)計(jì)

側(cè)架是火車上的主要支承件之一，側(cè)架支承搖枕，搖枕的上部支撐貨車的整個(gè)廂體及裝箱的貨物。側(cè)架體積龐大，呈長(zhǎng)條不規(guī)則形，長(zhǎng)2 222 mm，寬420 mm，高610 mm，材料為B級(jí)鋼(ZG25MnTi)，毛坯重量578 kg，屬大型殼體類工件。工件在機(jī)床上裝夾比較困難。為了提高生產(chǎn)效率，減少裝夾次數(shù)，客戶要求一次裝夾加工支承件側(cè)架的龍門兩側(cè)面及兩側(cè)面上的4個(gè)?20.6 mm的孔，加工節(jié)拍為15 min/件。加工示意圖見圖1。

河南汝洲天瑞鑄造有限公司是我國(guó)鐵道部定點(diǎn)生產(chǎn)側(cè)架的一家民營(yíng)企業(yè)，多年來一直為鐵路車輛生產(chǎn)廠家供應(yīng)側(cè)架鑄件。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵路的貨運(yùn)量和速度都在不斷提高，對(duì)側(cè)架的生產(chǎn)質(zhì)量、數(shù)量及供貨的及時(shí)性都提出了新的要求。因此，該企業(yè)針對(duì)目前的加工生產(chǎn)現(xiàn)狀，決定對(duì)側(cè)架龍門兩側(cè)面及鉆孔加工設(shè)備進(jìn)行專項(xiàng)科研攻關(guān)，以盡快滿足市場(chǎng)需求。

圖1 加工示意圖Figure 1 Schematic drawing of machining

1 銑鉆組機(jī)的設(shè)計(jì)

1.1 總體方案

要銑削的兩側(cè)面屬于不通過式，一次大銑刀銑削后，留下一些面積不能加工，必須通過二次小銑刀銑削。加工的四孔位置與要銑削的面垂直(見圖1)。將銑、鉆放在同一臺(tái)機(jī)床加工具有很大的難度。該廠以前加工這些內(nèi)容都是利用兩臺(tái)組機(jī)，一臺(tái)銑削加工，另一臺(tái)鉆削加工。加工節(jié)拍高達(dá)20 min/件。經(jīng)過認(rèn)真分析研究，為了滿足加工要求，采用臥式單面雙工位的布局形式，如圖2所示。Ⅰ工位雙面兩軸大銑刀銑削。Ⅱ工位采用雙工步：①工步雙面四軸小銑刀銑削，利用轉(zhuǎn)塔頭進(jìn)行①、②工步間切換；②工步完成雙面四軸鉆削。夾具采用液壓夾緊，上、下料采用人工吊裝。

1.2 刀具及切削參數(shù)

1.2.1 刀具

銑刀采用整體硬質(zhì)合金端面面銑刀，鉆頭采用硬質(zhì)合金鉆頭，該刀具委托洛陽(yáng)硬質(zhì)合金工具廠進(jìn)行專項(xiàng)非標(biāo)設(shè)計(jì)。大銑刀刀盤直徑?247 mm，刀齒16個(gè)，刀體厚度52 mm。小銑刀刀盤直徑?90 mm，刀齒6個(gè)，刀體厚度50 mm。銑刀均采用鍵聯(lián)接，螺釘壓緊。鉆頭采用剛性聯(lián)接，螺釘壓緊。

1.2.2 切削參數(shù)的合理確定

銑、鉆組機(jī)的大銑削電機(jī)功率為7.5 kW，銑削面積247 mm×220 mm。轉(zhuǎn)塔滑臺(tái)電機(jī)功率3 kW，銑削面積60 mm×60 mm，鉆孔直徑?20.6 mm。其切削參數(shù)的選擇綜合考慮了多方面的因素，并經(jīng)試驗(yàn)確定，如表1所示。

1—主滑臺(tái) 2—雙面四軸小銑頭3—轉(zhuǎn)塔頭 4—雙面四軸鉆削頭5—小滑臺(tái) 6—雙面兩軸銑削頭 7—夾具

1.3 夾具方案

夾具的技術(shù)方案是臥式單面雙工位銑鉆組機(jī)研制項(xiàng)目中的關(guān)鍵，關(guān)系到機(jī)床總體設(shè)計(jì)布局是否能切實(shí)得以實(shí)現(xiàn)。為此，我們優(yōu)選了定位、夾緊點(diǎn)及相應(yīng)的定位夾緊方案，并設(shè)計(jì)手動(dòng)輔助支承，保證了定位夾緊可靠，降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了機(jī)加的輔助時(shí)間。定位夾緊方案如圖3所示。

表1 切削參數(shù)

1—壓板 2—可調(diào)支承 3—側(cè)壓板 4—支承板 5—頂緊缸 6—支承板 7—可調(diào)支承

1.3.1 夾具的定位及結(jié)構(gòu)方案

支架的銑鉆工序的加工為第二道工序，其定位點(diǎn)和夾緊點(diǎn)為毛坯面或加工面。為保證加工內(nèi)容的要求，夾具的六點(diǎn)定位是：

以支架兩端的承臺(tái)(加工面)作為主定位面，對(duì)工件進(jìn)行三點(diǎn)定位，限制三個(gè)方向的自由度(見圖3)，在夾具的左右兩端采用兩個(gè)等高的定位支承板來滿足定位的要求；以支架右端的導(dǎo)框面(加工面)作為定位點(diǎn)，對(duì)工件進(jìn)行一點(diǎn)定位，限制一個(gè)方向的自由度，右導(dǎo)框采用支承板定位，通過頂緊缸以保證貼緊支承板；以支架側(cè)面(毛坯面)作為定位點(diǎn)，對(duì)工件進(jìn)行兩點(diǎn)定位，限制兩個(gè)方向的自由度，前側(cè)面采用兩個(gè)可調(diào)支承定位，對(duì)于不同的毛坯通過調(diào)節(jié)可調(diào)支承以保證定位的準(zhǔn)確性，通過側(cè)壓板以保證工件貼合可調(diào)支承；通過調(diào)整可調(diào)支承保證零件定位，支承可靠，減小振動(dòng)，以提高零件加工質(zhì)量。

1.3.2 夾具壓板設(shè)計(jì)

夾具壓板采用鉸鏈?zhǔn)匠槔瓑喊?見圖4)，具有壓緊可靠、裝卸零件方便等優(yōu)點(diǎn)。夾具壓板由壓板體、連接銷、壓板、支承銷四部分組成。壓板通過銷子2與壓板體連接，壓緊時(shí)壓板繞銷子轉(zhuǎn)動(dòng)。由于壓緊面為非加工面，采用鉸鏈壓緊可保證壓緊可靠。銷子4是壓緊杠桿支承點(diǎn)，同時(shí)又是壓板移動(dòng)導(dǎo)向銷，當(dāng)裝卸零件時(shí)，將壓板沿銷子后拉，裝卸零件非常方便。

1.3.3 夾具的夾緊

由于該設(shè)備用于銑削和鉆削龍門兩側(cè)面，切削力較大，同時(shí)該零件又屬于殼體類零件，所以在考慮夾緊時(shí)，首先要選擇最佳夾緊點(diǎn)，既要保證夾緊力，又要防止零件變形。經(jīng)過分析和計(jì)算，選擇左右三角孔作為夾緊點(diǎn)，采用中壓油缸(缸徑?100 mm，桿徑?55 mm，行程為30 mm，油壓可在14 MPa以內(nèi)進(jìn)行調(diào)整)，以滿足銑削所需夾緊力的需要。

1.4 其他

1—壓板體 2—銷子 3—壓板 4—銷子

該機(jī)床主滑臺(tái)在Ⅰ工位、Ⅱ工位零位左端共需三個(gè)死擋鐵，普通滑臺(tái)只有兩個(gè)死擋鐵，通過分析在Ⅱ工位處采用上下可移動(dòng)的油缸死擋鐵，滿足了設(shè)計(jì)需要。該機(jī)床銑削頭和鉆削頭在滿足剛度、強(qiáng)度等要求的情況下，箱體采用焊接件，縮短了制造周期，大大降低了成本。

2 工作循環(huán)

上料→夾緊→主滑臺(tái)送工件至Ⅰ工位→Ⅰ工位小滑臺(tái)進(jìn)給→雙面兩軸大銑刀銑削→Ⅰ工位小滑臺(tái)退回→主滑臺(tái)送工件至Ⅱ工位→Ⅰ工步轉(zhuǎn)塔滑臺(tái)進(jìn)給→雙面四軸小銑刀銑削→轉(zhuǎn)塔頭進(jìn)行Ⅰ、Ⅱ工步間切換→Ⅱ工步轉(zhuǎn)塔滑臺(tái)前進(jìn)到位，主滑臺(tái)左右進(jìn)給完成雙面四軸鉆削→主滑臺(tái)返回原位→下料。

3 結(jié)束語(yǔ)

臥式單面雙工位銑鉆組機(jī)突破常規(guī)，在同一機(jī)床上完成了銑鉆復(fù)合加工，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。從河南汝洲天瑞鑄造有限公司鑄鋼廠機(jī)加車間的實(shí)際使用情況來看，加工側(cè)架各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到研制要求。該項(xiàng)目的研制成功，標(biāo)志著我們?cè)诖笮蜌んw類側(cè)架的加工工藝上取得了可喜的突破。

The Design for Horizontal Single Side Milling-Drilling Group Machine with Double Working Position

ChenXiangping,AiZongliang

The horizontal single side milling-drilling group machine with double working position is designed for the requirement of machining train side frame.This paper introduces the structure of group machine and applied tools and clamps scheme.

milling-drilling group machine; train side frame; machining; design

TG541+.3

B

2010—05—06

陳湘萍，女，工程師，從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作。

艾宗良，男，高級(jí)工程師，從事機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝及管理工作。

編輯 杜青泉

中國(guó)科技核心期刊《機(jī)械制造與自動(dòng)化》雜志征訂啟事

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