□ 黃軍軍 □ 王立夫 □ 勾 波 □ 程 浩 □ 桑弘鵬 □ 楊 毅

唐山軌道客車有限責(zé)任公司制造技術(shù)中心 河北唐山 063035

夾具在制造過(guò)程中起著重要的作用,夾具的結(jié)構(gòu)、功能直接影響加工產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率與成本，制約新產(chǎn)品上市時(shí)間。

本公司近年來(lái)先后研發(fā)了時(shí)速250 km平臺(tái)等動(dòng)車組以及多種類型城軌項(xiàng)目。這些軌道車輛的車頂邊梁、地板焊前件、底架邊梁等長(zhǎng)大型材件結(jié)構(gòu)差異較大，斷面型材種類多，工件種類達(dá)50多種，這些工件加工部位各不相同，加工定位壓緊的方式也各不相同，針對(duì)小批量加工件生產(chǎn)特點(diǎn)，為了提高加工效率，筆者運(yùn)用基于事例的推理方法［1］，通過(guò)對(duì)夾具相似性的分析，設(shè)計(jì)了一種能適用多種型材斷面的通用工裝，滿足多車型、小批量加工工藝要求。

1 加工件工藝分析及問(wèn)題提出

軌道車輛的底架邊梁、車頂邊梁、地板焊前件等三大類長(zhǎng)大型材長(zhǎng)度尺寸在7～24 m不等，每種加工件均是左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，加工工藝性相同。因此，考慮設(shè)計(jì)一套加工工裝能同時(shí)滿足左、右加工件的裝夾，以提高加工效率。圖1為之前用的加工工裝結(jié)構(gòu)。

圖1 某長(zhǎng)大型材通用機(jī)械加工工裝簡(jiǎn)圖（部分）

該工裝安裝在兩條縱梁上且與橫梁垂直，而橫梁則平行布置在機(jī)床基礎(chǔ)導(dǎo)軌上，整個(gè)工裝安裝多個(gè)夾裝單元，并左右對(duì)稱布置，根據(jù)不同車型不同型材的加工工藝特點(diǎn)，布置數(shù)量不等的夾裝單元對(duì)工件進(jìn)行裝夾。

上述組合工裝斷面圖主要包含以下幾個(gè)特點(diǎn)［2］:（1）復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)，由倒L型壓臂構(gòu)成，下端通過(guò)鉸接軸件與基礎(chǔ)座連接且設(shè)置有定位銷；（2）壓板式垂直壓緊機(jī)構(gòu)，由支架件和水平壓板件組成；（3）側(cè)向夾緊機(jī)構(gòu)，采用的是倒L型結(jié)構(gòu)進(jìn)行側(cè)向夾緊。

從上述工裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以看出，該組合式機(jī)械加工工裝存在一定不足，主要表現(xiàn)在該工裝基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)橫梁、縱梁的位置和數(shù)量均是根據(jù)型材加工工藝特點(diǎn)進(jìn)行布局的，因此其結(jié)構(gòu)為固定式，不能根據(jù)不同車型、不同加工件進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，因此，該組合式機(jī)械加工工裝有待進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)。

2 基于事例的工裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)夾具結(jié)構(gòu)特征和夾具功能分析以及企業(yè)中存在大量相似結(jié)構(gòu)特征的工件事實(shí)，在保持原有工裝特點(diǎn)的情況下對(duì)工裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)膬?yōu)化改進(jìn)，提供一種通用性更強(qiáng)的機(jī)械加工工裝來(lái)滿足上述各項(xiàng)要求，工裝適應(yīng)性得到較大程度的提高，圖2所示為邊頂加工工裝截面圖。

在加工中心的基礎(chǔ)導(dǎo)軌上布置相同的平行可移動(dòng)式橫梁，橫梁兩側(cè)均帶手動(dòng)鎖緊裝置，橫梁上方分布4條T型槽，用于在橫梁上安裝工裝基礎(chǔ)座所用。圖2為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的工裝結(jié)構(gòu)截面視圖，圖中工裝橫梁上對(duì)稱布置兩套工裝以滿足左右件的同時(shí)裝夾、找正、加工。下面以邊頂加工工裝進(jìn)行闡述該工裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)的特點(diǎn)，該工裝結(jié)構(gòu)分為4個(gè)部分，分別為可移動(dòng)式橫梁、垂直壓緊裝置、支撐座組成、側(cè)向調(diào)整裝置。

圖2 邊頂加工工裝截面圖

（1）可移動(dòng)式橫梁。在加工中心導(dǎo)軌上布置可移動(dòng)式橫梁，根據(jù)待加工件長(zhǎng)度通常采用5～8組即可，橫梁上設(shè)置有T型槽，用于安裝垂直壓緊裝置、支撐座組成等，側(cè)向安裝4個(gè)手動(dòng)鎖緊裝置，用于對(duì)橫梁位置的鎖緊。每組橫梁上可安裝左右兩套加工工裝，便于對(duì)稱件的裝夾加工。

（2）垂直壓緊裝置。采用一倒L型壓臂及垂直壓緊機(jī)構(gòu)，增加了倒L型壓臂連接底座，采用兩排銷孔定位，壓臂長(zhǎng)度可根據(jù)工件特點(diǎn)及加工工藝要求自行調(diào)整設(shè)計(jì)，在工件上方可墊壓夾墊塊，防止工件上壓夾位置產(chǎn)生壓痕。

（3）支撐座組成。由支撐座和支撐塊組成。支撐座采用鋼板焊接而成，上下表面需精加工，底座長(zhǎng)×寬尺寸為：700 mm×140 mm,底座上有雙排6個(gè)螺紋孔與橫梁的T型槽通過(guò)螺栓固定；支撐座上安裝有定位支撐塊，通過(guò)定位銷連接，每個(gè)定位塊采用2個(gè)定位銷，斜對(duì)角布置；定位支撐塊采用聚四氟乙烯材質(zhì)制作，按照待加工工件外形輪廓加工出定位面，側(cè)向加工出一立面，用來(lái)工件的側(cè)向定位，定位高度根據(jù)工件外形尺寸特點(diǎn)而定，通常30～50 mm即可。

（4）側(cè)向調(diào)整裝置。在支撐座上安裝側(cè)向鎖緊裝置，將原倒L型結(jié)構(gòu)側(cè)向調(diào)整改為安裝座結(jié)構(gòu)，安裝座與底座采用螺栓連接，上端焊接一帶內(nèi)螺紋圓管，通過(guò)調(diào)整螺桿達(dá)到對(duì)工件側(cè)向的微量調(diào)整；側(cè)向調(diào)整裝置中螺桿側(cè)向壓夾角度可根據(jù)工件特點(diǎn)單獨(dú)設(shè)計(jì)；側(cè)向調(diào)整裝置只需在工件端部的兩根工裝橫梁支撐座上分別安裝1個(gè)即可，即可達(dá)到調(diào)整工件裝夾的不平行度要求。

在加工不同車型、不同截面尺寸的加工件時(shí)，只需要對(duì)支撐座上的定位支撐塊或側(cè)向調(diào)整裝置進(jìn)行拆裝即可滿足多種車型、不同截面尺寸的長(zhǎng)大型材的加工，由于定位支撐塊采用定位銷定位，拆裝方便，較大程度上提高了裝夾效率，節(jié)省了工位，降低了工裝成本。

3 應(yīng)用實(shí)例及使用方法

以某型動(dòng)車組邊頂加工為例來(lái)說(shuō)明本工裝的使用方法。通常該類加工件需要去除端部、型槽及其它加工部位等。因此，工裝橫梁根據(jù)工件長(zhǎng)度大致均勻布置即可，以型槽朝上壓夾，將工件吊至工裝上，手動(dòng)推工件側(cè)面與工裝塊側(cè)向立面密貼，然后預(yù)壓緊垂直壓緊裝置，側(cè)向調(diào)整裝置對(duì)工件側(cè)向進(jìn)行預(yù)緊，測(cè)量工件與工作臺(tái)的不平行度，調(diào)整側(cè)向裝置對(duì)工件側(cè)向進(jìn)行微調(diào)，然后壓緊垂直壓緊裝置，對(duì)工件進(jìn)行壓緊。然后銑削工件，加工完成后松開側(cè)向調(diào)整裝置、上部壓緊裝置，清除鋁屑吊出工件至存儲(chǔ)區(qū)域。裝夾、加工效果如圖3所示。

圖3 邊頂裝夾、加工效果圖

4 工裝展望

結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的工裝達(dá)到模塊化設(shè)計(jì)的要求，裝夾單元安裝在可移動(dòng)的橫梁上，橫梁位置調(diào)整非常靈活，通過(guò)更換支撐座上的定位支撐塊，可使裝夾裝置適應(yīng)多種斷面結(jié)構(gòu)的型材加工，同時(shí)也可適應(yīng)多種截面的長(zhǎng)大組焊件的加工。因此，該工裝結(jié)構(gòu)大大擴(kuò)展了加工件范圍，對(duì)于多種加工件均可靈活改造使用。圖4所示為該工裝結(jié)構(gòu)改造為B型地鐵側(cè)墻組成加工的截面示意圖。

圖4 B型地鐵側(cè)墻組成加工工裝截面圖

B型地鐵側(cè)墻組成采用通長(zhǎng)型材組焊而成，長(zhǎng)度為19 600 mm，需切割為3種模塊長(zhǎng)度的短側(cè)墻，為此整體裝夾布置10組橫梁。從圖4可看出，支撐座、壓緊裝置均不需改變，僅需更換定位支撐塊即可滿足不同型材截面的加工要求，在定位支撐塊上按照工件輪廓加工出定位基準(zhǔn)面，側(cè)向加工出1個(gè)立面用來(lái)側(cè)向定位，取代了側(cè)向定位裝置。工裝結(jié)構(gòu)達(dá)到了模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)定位支撐塊的改造可以適應(yīng)多種型材件、組焊件的加工，該改進(jìn)方法可大大降低工裝成本。

本工裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝夾方便，適用性廣，可大大節(jié)省工位，提高設(shè)備利用率，降低生產(chǎn)成本，提高加工效率，目前已完成多列動(dòng)車組、地鐵車輛等軌道車輛長(zhǎng)大型材、組焊件等加工件的加工，加工效果很好，有較好的應(yīng)用前景。

［1］ 王琪，廖文和，黃翔，等.基于事例的夾具設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),2003（5）.

［2］ 李秀艷.高速動(dòng)車組長(zhǎng)大型材通用機(jī)械加工工裝[J].內(nèi)燃機(jī)車,2011（6）.