周瑞婷 陳 輝 栗明艷

(一拖(洛陽(yáng))開(kāi)創(chuàng)裝備科技有限公司裝備研究所，河南 471004)

火車(chē)側(cè)架是火車(chē)車(chē)輪的支撐架。側(cè)架支撐搖枕，搖枕的上部支撐火車(chē)的整個(gè)箱體及裝箱的貨物。側(cè)架體積龐大，呈長(zhǎng)條不規(guī)則形狀，長(zhǎng)2 413 mm，寬583 mm，高651 mm，材料為B+級(jí)鑄鋼，毛坯重量約600 kg，屬大型殼體類(lèi)零件。這樣大的零件在普通機(jī)床上加工效率很低。因此，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用于加工火車(chē)側(cè)架的組合機(jī)床。

1 機(jī)床總體方案的確定

我公司為客戶(hù)設(shè)計(jì)制造了幾臺(tái)用于加工火車(chē)側(cè)架的組合機(jī)床。其中一臺(tái)機(jī)床用于加工火車(chē)側(cè)架的左右兩側(cè)、前后兩面共8 個(gè)高120 mm 和寬18 mm 的小平面，側(cè)架加工示意圖如圖1 所示。

圖1 側(cè)架加工示意圖Figure 1 Schematic drawing of side frame maching

根據(jù)火車(chē)側(cè)架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工內(nèi)容及生產(chǎn)節(jié)拍(10 min)要求，如果能同時(shí)銑削四面，不僅工件的受力情況較好，而且也較節(jié)省時(shí)間。因此可以在工件的兩端兩側(cè)放置四個(gè)銑頭。根據(jù)工件窄長(zhǎng)及加工部位較窄的特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)在一個(gè)銑頭上平行裝兩把銑刀，同時(shí)銑削工件的兩面。這樣可以節(jié)省兩個(gè)銑頭及裝銑頭的進(jìn)給滑臺(tái)和側(cè)底座。

火車(chē)側(cè)架是鋼件，雖然鋼件的強(qiáng)度、塑性和韌性都比鑄鐵好，但切削性能較差。根據(jù)工件的硬度和硬質(zhì)合金端銑刀的銑削用量表，參考以前側(cè)架銑削機(jī)組的使用情況，確定出合適的切削用量。

在設(shè)計(jì)叉形非標(biāo)銑頭時(shí)，要考慮由一個(gè)電機(jī)同時(shí)帶動(dòng)兩把銑刀，在傳動(dòng)系統(tǒng)的末端，由一路分為兩路，既要保證主軸的剛性，又要使叉形銑頭的前后懸殊不能太大。為了使銑頭看起來(lái)較協(xié)調(diào)，在銑頭的內(nèi)外適當(dāng)位置都加了筋，而且盡可能在內(nèi)部加筋。

2 夾具方案的制定

2.1 主夾緊點(diǎn)的確定

夾具固定在中間底座上，工件以“U”型開(kāi)檔的底面、內(nèi)端面和一側(cè)面為定位基準(zhǔn)。壓緊工件，并在另一內(nèi)端面和另一側(cè)面頂緊。原則上，壓緊點(diǎn)應(yīng)該盡量接近加工面，這樣銑削時(shí)受力狀況最好，可減少工件的震動(dòng)。但由于要讓開(kāi)銑頭，將夾緊點(diǎn)放在“U”型開(kāi)檔的上面是不合適的，那樣將大大增加壓板的長(zhǎng)度。壓板太長(zhǎng)，容易變形，且會(huì)使壓緊力受損失。退而求其次，從兩端的大三角孔里壓緊，壓緊點(diǎn)較接近加工面和定位面，且讓開(kāi)了銑頭，壓板的支撐點(diǎn)也接近工件，可大大縮短壓板長(zhǎng)度。

2.2 輔助夾緊方案的確定

原定方案為:以工件的一側(cè)面定位，在另一側(cè)面夾緊。由于該工件是中間對(duì)稱(chēng)，工件兩側(cè)面都是毛坯面，如果毛坯夾緊點(diǎn)的中心和加工面的中心有偏差(事實(shí)上這是難免的)，將導(dǎo)致加工出的工件不對(duì)稱(chēng)，甚至報(bào)廢。當(dāng)然，定位面可以做成可調(diào)節(jié)的，但調(diào)節(jié)較費(fèi)時(shí)費(fèi)工。而且，為了讓開(kāi)銑頭，定位與夾緊件的支撐點(diǎn)不是要拉遠(yuǎn)，就是要偏向側(cè)架的中間。支撐點(diǎn)拉遠(yuǎn)，勢(shì)必導(dǎo)致夾具變寬。若支撐點(diǎn)偏向側(cè)架的中部，夾緊點(diǎn)盡量靠近加工面和定位面，就成了歪脖定位夾緊，夾緊力會(huì)打折扣，夾緊效果肯定不好，銑削時(shí)難免引起震動(dòng)。因此淘汰了這種定位夾緊方式。

根據(jù)工件的特點(diǎn)及被加工面的對(duì)中性要求，受到虎鉗的啟發(fā)，將壓緊方式改為兩頭虎鉗對(duì)中夾緊的方式，以保證銑面的對(duì)中性。為了增強(qiáng)銑削剛性，虎鉗的夾緊點(diǎn)選在了銑削面的上方。不僅夾緊效果比前述方案好，還節(jié)省了一個(gè)夾緊油缸。由于工件的兩面均為毛面且傾斜，并有斜筋，因此在虎鉗的兩個(gè)鉗口用了可調(diào)支釘，可調(diào)支釘?shù)膴A緊端做成圓弧狀?；Q的位置放在銑刀上方的空檔里。在這個(gè)狹小的空間里放置虎鉗，還要考慮不能和銑頭干涉，不能被銑刀銑住，因此虎鉗結(jié)構(gòu)不僅要結(jié)實(shí)還要盡量縮小尺寸。

工件采用吊裝方式放入夾具，夾緊油缸布置在夾具上，一次裝夾一個(gè)工件。為了增強(qiáng)工件的整體剛性，在工件下面加了兩個(gè)輔助支撐。還針對(duì)工件兩頭較小的部分設(shè)置了可調(diào)支撐結(jié)構(gòu)，以防產(chǎn)生振動(dòng)。圖2 為夾具主視圖。

圖2 夾具主視圖Figure 2 Front view of clamp

3 結(jié)語(yǔ)

該組合機(jī)床很好地滿(mǎn)足了用戶(hù)的生產(chǎn)節(jié)拍要求，保證了火車(chē)側(cè)架加工的工藝要求(尺寸精度、對(duì)中性及光潔度)，已交付用戶(hù)使用近兩年，運(yùn)行狀態(tài)良好。