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气动研具的设计与分析 ● 沈阳机床股份有限公司沈一车床厂 辽宁1 1 o 1 4 2 金丽英薛亮 摘要 刮研是机床装 配工艺中常 见的工序。为 了减小机床运转 时的振 荡，提高两接触 面的接触率，刮研工序是必不可 少的。 在 大型工件反复刮研接 触的过程 中劳动强度极 大，单单靠人力是 无法完成 的，要借 用车间现有设备及专用工装才能实现。本 文就此难题介 绍了一种为c w重型车床刮研序设计的专用气动研具 ，并从结构上分析其可行性 ，通过计算验证其可靠性。 为 了提 高 产 品质 量 ，我厂 在 车床 的装 配中常 设 有刮研 工序 ，以提高受力部件之 间的接触率 ，增 强机床 的稳定刚性。此序劳动强度极大 ，除 了刮 削 外 ，还要 让两工件之间往复运动刮研接触 。对于轻 型车 床主要刮研的大件有床头箱与床身 的把合面 ； 床 鞍、尾台体与床身导轨接触面 ，因工件较轻 ，让 其 往复运 动较容易些 ，但对于重型车床而言就并非 易事 。C W 重型车床主要 刮研面有 床头箱底座 与 床身 、床头箱与床头箱底座把合面 ，尾 台底座 、床 鞍 与床身导轨接触面等处 ，刮削 强度无可 厚非 ，推 动工件之间相对往复运动就是一个相 当大的难题 ， 本文就此问题设计 了气动研具 。下面对 此研具 进行 论述与分析。 1 ． 研具设计的 目的 我厂最大C W重型车床床头 箱质量可达3 ． 5 t ，研 序原操作方式是用 自身机床床鞍 在丝杠 副带动下利 用木棒推动其 向前运动 ，再 用天 吊向 回拉的方式实 现往复运动检验接触率 。 由于此种办法受力方 向不 一 致 、移动范 围小 ，研 出的接触率不真实 ，其他接 触面研 的方式 与此 大相径 庭。因此 ，利用车 间现有 的气源 系统 设计一 套专用的气动研具是必要的 ，让 工件在水平 力的作用下往复运动6 0 m m左右 。 2 ． 研具的结构分析 该 气动研具 总体方案为 ，将研具体落在床 身上 表 面 ，以小 山导轨为导 向，通过T 形螺 栓连接 用压 板锁紧床身底牙 固定在床身上 ，并在研具体上 设置 可调整高度的 固定式结构 ，利用 气缸 间接连接 各需 5 8 一 参I } 冷 加 工 的刮研部件。在使用后 只需松开两带 肩螺母 ，让压板 自然落在限位螺母台肩上并绕连接轴旋转 ，这时压板 脱离T 形螺栓使研具体与床 身分 离 ，可以整体将 其 吊 离工作区域 见图1 。 7 6 5 4 3 2 1 图1 气动研具固定锁紧图 1 ．床身 2 ． T 形螺栓 3 ． 压板 4 ． 限位螺母 5 ． 连接轴 6 l研具体 7 ． 带肩螺母 由于CW重型车 床需要刮研面较 多 ，因此该研具 的设计要从在此机床上使用的通 用性考虑 。根据床头 箱底座 、床头箱 、尾台底座及床鞍 等件需要推移高度 不同，要将该研具设计为气缸高度可调节形式 。故 ， 该研具 在 固定的研具 体上把合4 根立柱 ，并 以其为导 向 ，用锁 紧螺母锁紧开 口弹性锥套结构 ，将支承 板锁 紧固定在某高度 ，保证 了气缸 固定在稳定的框架 体结 构上 。用一对 圆锥滚子轴承将丝杆竖直固定在研具 体 上 ，通过其旋转 ，由固定在支承板上的丝母带动研具 的上半部 整体移动 ，实现 了高度的调整。 另外 ，在每 个弹性 锥套下边都设有弹簧 ，当锁紧螺母松开时研具 上部 可保持 平稳 。 由于该研具 的高度调 整范 围可 达 2 3 0 mm左右 ，弹簧的可压缩长度远远满足不 了此调整 量 ，这时就用增减开 13隔套 的方式来弥补此弊端 见 图 2。 由于各零部件尤其是床头箱 质量都是相 当大 的， 所以选用的是Q G B Z 系列重型气缸。为 了气缸能与支承板稳 固连接选 用了后法兰把合方式 。又因需刮研件在床 身上的 位置和质量的差 异 ，选用大小不同两个气缸 分别通过过渡 件将尾部把合在 支承板两端 ，并将两套手动换向阀、消音 器也 固定在此件上表面 ，与其形成一体。研 床头箱 底座 、 床头箱 为气缸5 ，研尾 台底 座、床鞍为气缸 1 0 。为 了消除 支承板调整高度误差 ，利 用连杆一端与气缸活塞杆螺纹联 接 ，另一端以插销间隙配合且垂直方 向为长孔的形式与联 接板联接 。由于床头箱与床头 箱底座 、床头箱底座与床身 之 间都是螺纹联接 ，因此通过改变联接板2 的形状用固定在 其上的定位销插入把合螺钉过孔内，由气缸5 分别带动床头 箱底座 、床头箱做往复等距离移动 。同理 ，尾台底座也是 用插定位销形式 由气缸 1 0 来完成。 床鞍直接落在床身上没有可利 用的孔 ，其牵 引方式如 图3 所示。利用床鞍燕尾导轨处的铸造工艺洞 ，在定位支钉 限制左右位 置的情况下 ，锁紧带肩螺 母 ，将 固定在转轴上 的压板勾住 工艺洞的低牙 ，联接板压紧燕尾上面 ，使床鞍 与联 接板成 为一体 。松开带肩螺母转动固定在转套上的手 柄 ，让转套转动螺钉所限制的角度范围 ，即可将压板从长 图2 气动研具整体结构图 1 ． 定位销 2 、1 2 ．联接板 3 、l 5 ． 插销 4 、l 1 ． 连杆 5 、1 O ． 气缸 6 ．支承板 7 ． 丝母 8 ． 锁紧螺母 9 ．弹性锥套 1 3 ． 尾台底座 l 4 ．定位销 l 6 ． 弹簧 l 7 ． 隔套 l 8 ． 丝杆 l 9 ． 圆锥滚子轴承 2 O ．研具体 2 1 ．立柱 2 2 ． 床身 2 3 ． 床头箱底座 图3 锁紧床鞍示意图 1 ． 插销 2 、3 、6 ． 螺钉 4 ． 转套 5 ．带肩螺母 7 ． 手柄 8 ． 固定座 9 ．定位支钉 l 0 ．联接板 l 1 ． 转轴 1 2 ．压板 1 3 ． 床鞍 1 4 ． 连杆 1 5 ．气缸 工艺洞 内拿出 ，拆卸下这套锁紧装置。在此装置 中用第2 枚螺钉 限制了转轴上下 的移动 距离 ，利 用第3 枚螺钉 限制 了转套的轴 向位 置，且 能在 固 定座内 自如转动 ，省去 了其他一些转动结构的繁 琐。 综上所述，此套研具安装方便，操作简单。 使用时 ，只需将研具 体固定在床身上后 ，利用插 销通过连杆过渡将联接板装 置与气缸部 分组装为 一 体 ，接 上气源 即可 实现工 件的等 距离 往复运 动 。 3 ． 验证研具的可靠性 判断此套研具是 否可行 ，除了考虑结构合理 性 、安装操作方便性 ，还要考虑气缸规格的可靠 性 。下面通过计算来验证所选气缸是否可以克服 工件之间接触所产生的静摩擦力 。 已知 ，现场 气源的气压p 5 ． 71 0 P a ，静摩 擦系数 0 ． 2 ，气缸输 出力效率为8 5 ％。 首先验证 气缸5 的可靠性 气缸 5 一 侧床 头 箱 质量 远远 大 于 床头 箱 底 座 ，故用床头 箱来验证 ，其 质量约为ml 3 ． 5 t ，气 缸直径D． 1 6 0 mm，活塞杆直径d l 4 0 mm。 则 ，气缸的推 力为 。 竿 8 5 ％ 5． 7l 0 s Pa．0 6 0 x 1 0 -3 m f zc 8 5 ％ 4 ≈9 7 4l N 气缸 的拉力为 。 8 5 ％ 5 ． 7 l 0 s P a I 兰 二 8 5 ％ 4 9 l 3 3 N 需克服静摩擦 力 Fl Ps ml g 0 ． 23 ． 51 0 9 ．8 N 68 6 0N 因此 ，气缸5 所选规 格可满足床头 箱及其底 座的往复运动 。 气缸 1 0 一侧床鞍重于尾 台底座 ，故用床鞍来 验证 ，其 质量m 2 8 1 3 k g ，气缸直径D2 1 0 0 mm， 活塞杆直径d 2 2 5 mm。 则 ，气缸的推力为 X8 5 ％ 参磊 冷 加 工 w w w ．me t o l wo r k l n ll g 萋 O ． c 嬲 om 59 长轴吊杆的加工与工装设计 ■ 东方电气集团东风 电机有限公司 I l J I I 乐山6 1 4 0 0 0 李卫东蒋建华阎玉辉 摘要吊杆工件长度超出车床很多，卧式车床单卡盘装夹，工件形成悬臂支承，会使工件的转动轴线与车床主轴的转动轴线 产生偏斜而不同轴 ，车床主轴与工件处于长时间的跳动与窜动之中，而损坏机床 ，工件加工也很难达到产品要求 。在车床床 头箱主轴尾部增加央持工装与辅助支承 ，能够将工件与车床主轴组成稳定的同轴组合体 ，使得工件运转平稳，无径向摆动 与 窜动，进而保证工件的加工质量 ，对机床的性能影响也较 小。 吊 杆 是 两 端 螺 杆 M 2 4～ M9 0 ，轴长4 0 0 0～1 4 O 0 0 mm等 多种规格 的工件 。对于过长 的 吊 杆 ，在卧式 车床上加工 ，长 度超 出车床很 多 ，因此简单 地利用卧 式车床加 工 吊杆很难达 到产 品要 求。加工这 一类的超长 轴工件一 般是采 用双 头卡盘的专 用车床 ， 这种专 用车 床是在卧 式车床 的床 头箱两端 均设制卡盘 ，即在卧式 车床 的床头 箱尾部非 操作端部 增 设一 卡盘 ，利用专 用车床的双 卡 盘将 工件夹紧 ，使 工件与车 床的 主轴 形成一个 整体 ，工件 伸出车 床之外的部分 采用辅助 支承 可 酌情设制 多点 ，以避 免工件 因 悬置过长而产生变形。 双 卡 盘 装 夹 的 优 点是 ， 由 于 双 点 装 夹 ，将 工 件 与 车 床 主 轴 组 成 了 稳 定 的 同轴 组 合 体 ， 因此在加 工中床头箱 内部 及外部 夹持两端较 近的 区域 ，工件转动 轴线与车 床主轴转动轴 线基本做 到 同轴 ，使得工件运转 平稳 ，无 径 向摆动 与窜动 ，能够保证工件 的加工 质量 ，对机 床的性能影 响 较小 。与之相 反 ，简单地使 用卧 式车 床加工超长 轴类 ，车床 为单 卡盘 装夹 ，工件 装夹形成 悬臂支 承 。 尽 管这种加 工也会采 用在车 床之 外增加 多点辅助支承 ，因工 件 除单卡盘装 夹处 ，其余部 位不 能 严格地限制 工件 ，由于长 轴的 直 线度超差 及过长的悬 臂使 工件 刚性 变差 ，使工件的转 动轴 线与 车 床主轴 的转动轴线产生 偏斜而 不 同轴 ，因此在工件 的加工端 会 产生径 向摆 动旋转与 窜动 ，既影 5． 71 o Pa0 01 0- 3 m 2 “． 8 5 ％ 4 3 8 0 5 N 气缸的拉 为 、 8 5 ％ 5 - 7 1 0 s PaI 兰 二 8 5 ％ 4 ≈3 5 6 7 N 需克服静摩擦 力 m2 g 0． 2X81 3X9． 8 N l 5 9 3 N 因此 ，气缸 l o N选规格 可满足床 鞍及尾 台底座 的往复运动。 因该研具 行程较 小 ，无需 验证活 塞杆长度 的合 理性 ，故通过以 匕 计算验证该气动研具所选气缸规格 60 磊 - ． 冷 加 工 完全可以满足各个零件的研序要求 。 4 ． 结语 经生产实践 证 明，这 套研具 不但结构 精巧 、拆 装便捷 ，而且操作简单 ，很受操作者欢迎 ，也简化了 C W重型车床装配 中刮研序存 在的难题 ，提高 了工作 效率及刮研序质量 ，收到了满意的效果 。 参考文献 【 1 】 王秀伦． 机床夹具设计手册【 M】 ． 北京中国铁道出版 社，1 9 8 4 ． [ 2 】 机械设计手册编委会． 机械设计手册[ M】 ． 北京械工 业出版社，2 0 0 6 ． MW 收稿 日期 2 0 1 5 0 3 l 2