某型車頂推架加工工藝分析及工裝設計

李龍

摘? 要：頂推架是某型車的重要組成部分，不過在進行機械加工時，其最常用的檢測工具找正比較困難，而且需要耗費大量的時間和精力，在真正進行機械加工的過程中，必須針對某型車頂推架的結構的特點以及功能性要求，并考慮加工結構的加工基準要求，來分析其機械加工工藝，并且可以通過現場驗證的形式來設計工裝，在工裝設計中加入夾持設計、增加輔助定位等結構設計，促使其定位更加準確，可靠，同時真正定位起來非常迅速，并且實用性非常強，滿足頂推架批量生產的要求。

關鍵詞：頂推架;工裝設計;機加工藝

1 引言

某型車的結構件主要包含了工作裝置、回裝平臺以及推土裝置，推土裝置主要由頂推架、鏟刀等組成。其中，頂推架是某型車的重要組成部分，是某型車在工作中的主要受力部件，其質量直接影響某型車的整體性能，外觀質量、工作可靠性以及制造成本。頂推架屬于典型的弓形箱體異形結構焊接件，外形尺寸大、重量大，焊接成型后，通過機加鏜內孔、銑端面加工出與其他部件連接的鉸接孔。這些鉸接孔的尺寸精度以及位置精度要求比較高。

目前對頂推架進行機加時，由于待加工位置存在垂直方向與平行方向兩個位置，加工必須采用數控龍門鏜銑加工中心或二次裝夾進行加工，由于找正難度大，費時費力且機加時難以找正定位基準，導致加工效率低下，加工成本高，因此，本文主要針對頂推架機械加工找正困難、耗時費力，加工成本高的缺陷，設計一套頂推架機加工裝。

2 頂推架加工工藝性分析

頂推架屬于弓形箱體異形件，其結構如圖1所示，其加工的部位主要包括各鉸接孔及其端面，且各孔之間都有平行度、垂直度、對稱度以及同軸度要求，各相應孔的平行度為0.6mm，各孔的同軸度為0.5mm，以及對稱度0.5mm等尺寸要求。具體加工工藝步驟如下：

（1）將工件吊至工作臺并夾緊。

（2）找正孔2的下底面往上110mm位置處與孔3和孔7的中心重合，調整壓緊裝置保證其偏差在0.5mm范圍內，通過找正孔4、孔6的中心與孔1的中心重合，調整左右壓緊裝置保證其偏差在0.5mm范圍內，并兼顧開檔尺寸和端面加工余量，夾緊工件。

（3）試加工：以建立的坐標系為原點，按圖紙尺寸坐標偏移機床主軸，對待加工孔和面進行試切（試切深度為0.2mm），檢查各孔各面加工余量;如果余量不均勻或無余量，可在適當調整機床G54坐標系原點的位置，確保各面加工余量均勻，調整量在1mm以內。

（4）粗鏜孔：對孔8、孔9、孔3、孔7、孔5、孔4，孔6、孔1，孔2位置依次進行粗鏜孔。

（5）精鏜孔：對孔8、孔9、孔3、孔7、孔5、孔4，孔6、孔1，孔2位置依次進行精鏜孔，保證孔直徑及位置尺寸要求。

（6）銑端面：對孔1、孔2、孔4、孔6、孔3、孔7、孔8、孔9、孔5的端面銑削加工。

（7）反刮端面：對孔1、孔4、孔6、孔3、孔7、孔8、孔9、孔5的內端面進行銑削，保證其開檔尺寸及位置尺寸要求。

（8）倒角。對所有孔進行倒角。

（9）自檢機加處是否有毛刺，對尖角處理毛刺，涂防銹油。

以上步驟是目前頂推架的機加過程，現場實際生產過程中，工件找正裝夾占用了整個機加過程中相當大一部分時間，因此對本次工裝夾具的設計提出更高要求，要求能便捷、快速、一次裝夾精確找正工件，并能使用臥式加工中心進行加工。

3 頂推架夾具的設計

工裝夾具作為頂推架加工的重要組件，需要根據頂推架加工工藝、加工設備和加工要求等綜合考慮，最后設計出符合機械加工要求的工裝夾具。

3.1 工裝設計方案的確定

為滿足工裝在使用過程中快速，便捷，精確找正的要求，頂推架需要限制六個自由度。

為了保證加工精度，減少因基準不統一引起的誤差和保證工件的穩定，選擇頂推架孔2下底面往上110mm的平面與孔3和孔7的中心連線建立定位基準平面。利用定位軸、定位支撐、壓緊裝置、壓板、定位塊等限制頂推架六個自由度，完成定位。

定位完成之后，夾緊裝置應當保證定位穩定，防止頂推架在加工過程中發生位移和振動，夾緊力要充足，夾壓點需要合理布置，使合力在定位平面內。利用壓緊裝置對頂推架四周進行夾緊，夾緊力充分，夾持可靠。

根據定位夾緊方案進行夾具的結構設計，如圖2所示。工裝整體結構分為兩個部分，一部分是頂推架定位底座本體主要用于固定在加工中心工作臺上，另一部分是定位夾緊裝置（主要由定位支撐、壓緊裝置、定位軸等組成，定位支撐1居中布置，其他裝置均為左右對稱布置），主要是用固定頂推架及找正頂推架。

3.2 頂推架機加工裝工作過程

頂推架機加采用DB130C臥式加工中心進行加工，其加工示意如圖3所示;具體步驟如下。

1、將工件吊裝至工裝上，將孔2與定位支撐1的軸（位于工件中心）對正，然后將定位支撐1的軸旋入孔2進行定位（此時不松吊鏈）;

2、通過擺動工件將孔6與定位支撐2的軸對正，再將定位支撐2的軸旋入孔6（定位支撐2的軸為菱形，僅定位X方向）;此時已經限制了工件X、Y方向的自由度，然后將定位支撐3的軸（定位支撐的軸比孔4直徑小2mm）旋入孔4。如果能夠旋入，則找正了工件，并將頂推架X、Y方向的自由度進行了限制;

3、通過兩個壓板1和兩個壓板2將頂推架孔2下端面貼緊定位塊1，孔3和孔7的下端面貼緊定位支承（定位支承處允許加1～2mm調整墊片），限制工件的Z方向自由度。

4、將定位軸穿入定位座和孔8、孔9進行定位（如果定位軸能夠放入，則證明工件已經找正，裝不進則需要校正工件）。

5、工件合格后，用壓緊裝置1、2、3、4、5將頂推架固定，并將定位支撐的軸旋出，然后拆除定位軸及定位座，最后松開吊鏈，開始進行加工。

3.3 工裝方案設計的特點

（1）設計的工裝的機加基準與測量基準、鉚焊基準統一，有利于加工精度的提高。

（2） 實現了一套工裝多種功能。 頂推架機加工裝可以當做檢驗工裝使用。工件吊裝上工裝后，將定位支撐1的軸旋入后，再穿入定位軸，便可以對鉚焊件進行檢驗，檢驗其是否合格，合格后可以進行加工，不合格則可以記錄超差的數據，然后進行校正。

（3）整體方案設計結構簡單實用，成本低廉，機加空間安全可靠。充分考慮機加工人的吊裝拆卸的空間、效率，結合人機工程學，選擇最有利的工作條件是使工人在進行擰緊壓緊裝置有足夠的空間;提高機加人員安全及裝配質量;并可以使頂推架夾緊穩固安全可靠、運行平穩、受力平穩，拆裝方便自如安全性高。

4 結束語

該工裝夾具的設計制造對于頂推架機加效率的提升十分重要，采取上述方法，解決了無法裝夾加工的難點，克服了裝夾加工找正困難的問題，它降低了工件機加的前找正的要求，現在工裝增加了找正機構，無需占用機床的加工時間，而且能夠輕松、快速的完成工件的找正工件。實現了一次裝夾保證加工質量的目的;該工裝經使用驗證，確實可快速、便捷的找正。目前，該工裝已投入生產中使用。產品經檢驗，其設計尺寸公差控制在產品加工要求的范圍內，提高了生產效率，降低了生產成本，為大批量生產和確保質量準備了技術條件。