冲焊桥镗孔车端面组合机床总体布局及夹具方案设计.pdf

第 9期 2 0 1 1年 9月 组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术 M o dul a r M a c h i ne To o l Au t o m a t i c M a nu f a c t ur i ng Te c h ni q ue NO ． 9 Se p．2 0 1 1 文章 编 号 1 0 012 2 6 5 2 0 1 1 0 90 1 0 30 3 冲焊桥镗孔车端面组合机床总体布局及夹具方案设计 郭越峰 ， 郑先道 三 门峡豫 西机 床有 限公 司研 究 所 ， 河 南 三 门峡4 7 2 1 4 3 摘要 冲焊桥镗车加工是桥壳加工的重点工序 ， 文章对桥 壳镗 车专机的设计过程做 了探讨， 重点对机 床 的 总体 布局 、 机床 的 动作 、 夹具 总体 布局 以及 结构 形 式进行 了 阐述 ， 对 同类 型 的机床 设 计 有 一定 的 参考 价值 。 关键 词 冲焊桥 ； 组 合机 床 ； 总体 布局 ； 精镗 夹具 中 图分类 号 T H1 6 ； T G 6 5 文献 标识 码 A The Fi xt ur e St r uc t u r e De s i g n o f M od ul a r M a c h i ne To o l f o r Th e Pun c h i ng we l d i ng Re a r Ax l e’ S Bo r i ng a nd Tur ni n g The End GUO Yu e f e n g，ZHENG Xi a n d a o Yu x i Ma c h i n e T o o l s C o’ L t d，S a n me n x i a He n a n 4 7 2 1 4 3，Ch i n a Abs t r a c t Ab s t r a c t Th i s pa pe r f o c us e s o n t h e pr o d uc ing pr o c e s s o f Pu n c h i ng - we l d i n g Re a r Ax l e ， wh i c h c a n be pr o d u c e d i n l a r g e a n o u nt s Th e P un c h ing - we l di n g Re a r Ax l e ’ S bo r i n g a n d t u r n i n g t h e e n d i s t h e k e y p r o c e d u r e The r e f o r e we di s c us s e d t h e d e s i g n o f t he P un c hi n g - we l d i n g Re a r Ax l e ’ S b o r ing a nd t u r n i n g ma c hi n e e s pe c i a l l y， e mph a s i z i n g o n t h e o v e r a l l s t r uc t u r e of ma c hi n e t o ol s ， a n d l o c a t i o n， c l a mpi ng a nd g u i d i ng d e vi c e o f wo r k pi e c e s ． W e b i l i e v e t h a t t hi s r e s e a r c h c a n pr ov i d e u s e f u l r e f e r e n c e s t o t he d e ve l o pme n t o f u n i t b u i l t bo r ing ma c h i n e of t h e s a me ki n d． Ke y wo r d su n c h i n g - we l d i n g ； r e a r a x l e ； o ve r a l l s t r uc t ur e ； bo r i n g a nd t u r ni n g ；fix t u r e O 引 言 冲 焊桥镗 车组 合 机床 是 豫 西 机床 为 福 建 武夷 汽 车制 造有 限 公 司 设 计 制 造 的专 用 机 床 ， 为 立 式 单 面 单工 位 ， 被 加工 零 件 为 4 5 7桥兼 顾 1 5 3和 1 0 8 0冲焊 桥 ， 材 质 1 6 M n ， 属 大批 量 生 产 ， 主要 加 工 桥 壳 琵 琶孔 以及上下两端面 ， 单面加工余量 3 ra m， 由于桥壳结构 复杂 ， 上 面焊 的挂 件较 多 ， 结 构 件 夹压 不 当易 引起 变 形， 所 以达到工件要求 的平面度 、 位置度和上下孔 的 同轴度 有 一定 的难 度 ， 另 外 桥壳 一 般 较 重 ， 加工 时所 需 夹具 较 多 ， 需 要考 虑 上 料 和排 屑 问题 ， 为 此我 设 计 了一 台 冲焊桥 镗 孔 车 端 面 专 用 组 合 机 床 ， 既 保 证 了 零 件 的加 工 精 度 和 位 置 精 度 、 又 方 便 操 作 、 排 屑 顺 畅 ， 运 行效 果 良好 。 1 机床 的总体设计方案 1 ． 1 冲焊桥 镗 车组合 机床 加工 方 案的确 定 图 1所示 为 被加 工工 件 的工序 图 。 桥 的材质为 1 6 M n ， 在本序之前半 壳 以两 端 圆弧定 位 ， 铣 平面及倒 角 ， 加强 圈的加 工面与桥壳 本体贴 合后 进行 了焊接并按 J B ／ Z Q 4 0 0 0 ． 3 - 8 6进行 了检查 。 图 1加 7 - 工 序 图 本 工 序 的 加 工 内 容 镗 中 间 4, 4 1 80 ． 2 0和 4, 4 1 60 ． 2 0孑 L 并 车 4, 5 2 0 0 ． 2 ， 4, 5 0 0 0 ． 4 0 ． 2两 端 两 面 ， 保 证 两 孔 的 同轴 度 4 , 0 ． 1 ， 与两 端 轴 头 基 准 收 稿 日期 2 0 1 1 0 62 1 修 回 日期 2 0 1 1 0 6 2 7 作者简介 郭越峰 1 9 7 l 一 ， 男 ， 河 南三门峡人， 三门峡豫西机 床有 限公 司机械工程师 ， 主要从事组合机床 的设计与制造 ， 机 械加3 2 3 2 艺 的编 制等 ， Ema i l y x j e g y f 1 6 3 ． c o rn。 1 0 4 组合 机床 与 自动化 加 工技 术 第 9期 A、 B 的 位 置 度 4 , 0 ． 2， 两 端 面 平 面 度 0 ． 1 ， 粗 糙 度 R a 6 ． 3 ，加 工示 意 图如 图 2所 示 。 一 ／／一 、 ／／／，＼ I l I 【 1 ． 1 l 4 1 ．8 _／ ／ ／ ／ ／ f f I 一 j ＼ 。， I ／ ／／ ／ ／ 一 M 4 1 6 3 。 a 镗孔 示 意 图 材 料用 优质 冷 轧盒 板 ， 除 油 磷 化 、 外 涂 丙 烯 酸 聚 氨 酯 涂 料 ， 美观 大方 、 三 防和 耐侯 性好 。 b 车端面示意 图 图 2加 工 示 意 图 镗 孔刀 夹 和 横 向走 刀 刀 夹 均 采 用 焊 接 件 、 时 效 去应 力 ， 镗孑 L 刀 夹上 固定 3把 刀 ， 下 面 和 中 间刀 分 别 粗镗 和半精 镗 4, 4 1 6 0 ． 2 0孔 ， 中间和上 面 刀分别 粗 镗 和半 精镗 4, 4 1 8 0 ． 2 0孔 ， 动力 头 快 进 4 1 7一工 进 7 8一快 进 5 6一T进 4 5 ， 当刀 具镗 好下 面孔 后 ， 横 向刀 夹横 向走刀 7 7 ． 5 mm， 划端 面 ， 横 向退 刀 7 7 ． 5， 然 后 整 体快退 5 9 6 mm。两次镗孔 的余量根据工件的留量和 孔 的 大小 等选 取 。 1 ． 2机床 的总 体布 局 根据 工艺 要 求 和 用 户 的场 地 等 实 际 情 况 ， 机 床 的配 置采 用立 式 单 面单 工 位 方 式 。机 床 的 总体 布 局 如图 3所示 ， 主要 配置 T C 6 3 M 镗车 头 、 N C H J 6 3 ／ 6 3 0 数 控 滑 台 、 整 体 底 座 、 刀 附 具 、 夹具 、 电气 系 统 、 液 压 系统 、 排 屑 系 统 、 润 滑 系 统 、 防护 系 统 等 。 床 身 采 用 整体 铸 件 床 身 ， 其 特 点 为 刚 性 好 ， 强 度 高 ， 经 人 工 时 效处 理 ， 变形 小 ， 考虑 到 排 屑 方便 ， 底座 采 用 前 排 屑 ； 数控 滑 台采 用 标 准 数 控 滑 台 ， 滑 台 导 轨 进 行 高 频 淬 火 ， 台面 采用 贴 塑工 艺 ， 其 部 件 刚性 好 ， 精 度 稳 定 ， 耐 磨性 强 ； 镗 车头 主轴 直径 不小 于 1 6 0 ， 镗 车机 构滑板 行程 1 2 5 ， 左 右 主轴 前端 轴承 采用 c级 以上精 度 等级 轴 承 ； 电气 系统 采 用三 菱 P L C带 触摸 屏控 制 ， 独 立 电 控柜 ， 电气柜 内有冷 热 交 换 器及 防尘 密 封 装 置 ， 空 中 走线 ， 电器 元 件 采 用 知 名 品牌 标 准 元 件 。 留有 足 够 备 用 I ／ O输 入／ 输 出点 不少 于 2 0 ％ ， 能够 实 现 自动 加 T且 具 有 手 动 调 整 功 能 ； 液 压 系 统 选 用 符 合 I S O 标 准液 压叠 加 阀结 构 ， 油 箱 带 有泵 、 阀 、 压 力 表 、 液 面 监 测 和 液 面 视 窗 ， 并 带 有 油冷 机 ， 泵 、 阀 等 重要 液 压 元 件采 用 台 湾 品 牌 ， 独 立 液压 站 ， 空 中走 管 ； 润 滑 系 统采 用 集 中润 滑 站 对 机 床 各 润 滑 点 集 中 、 间歇 供 油 润 滑 ， 机 床 润滑 次 数 由 P L C控 制 ； 排 屑采 用 链板 式 自 动排 屑 器 自动 排 屑 ， 考 虑 到机 床 安 装 位 置 和 排 屑 器 的维 修 ， 我 们 采 用 前 排 屑 ； 防 护 采 用 半 封 闭 防 护 ， 左 右推 拉 门 ， 方 便 装 卸 工 件 ， 保 证 铁 屑 不 飞 溅 ， 外 防 护 2夹具的结构设计 2 ． 1 定位 基准 和夹 紧 方案 的确 定 本机床采用 两端轴头 外 圆定心 ， 大端面 自动 找平 ， 轴 向定位机 构定轴 向 。夹具结 构形式如 图 4所示 。 1 ． 维 修 梯 子 2 ． N C H J 6 3 ／ 6 8 0数 控 滑 台 3 ． T C 6 8 M 镗 孔 军 端 面 头 4 ． I C L 6 3 立柱 5 ． 刀附具 6 ． 夹具 7 ． 底座 8 ． 链板 式排屑器 图 3机 床 总体 结 构 本夹具 由送料 小车 、 小 车升 降 油 缸 机 构 、 旋 转 扶 平 机 构 、 轴 向定 位 机 构 、 两 端 自定 心 机 构 、 四个 辅 助 支撑 机 构 和 液 压 辅 助 夹 紧 机 构 、 调 整 滑 板 等 组 成 。 送 料 小车是 用 来 运 输 工 件 ， 工 件 吊到 小 车 时应 靠 紧 一 端 粗定位 ， 手 动 推动 小 车 至 加工 区域 ， 小 车 升 降 油 缸 机 构负 责把 工 件 小 车 降落 到加 工 预 定 位 置 ， 琵 琶 面扶平 机构 扶 平 琵 琶 面 ， 轴 向定 位 油 缸 将 工 件 推 向 定 位 面 ， 两 端 自定 心 机 构 自动 夹 紧 桥 壳 两 端 定 位 轴 颈 ， 四个 辅 助支 承机 构 位 于 桥壳 下 部 ， 两 端 夹 紧后 自 2 0 1 1年 9月 郭 越峰 ， 等 冲 焊桥 镗孔 车端 面组 合机 床 总体布 局及 夹具 方 案设计 1 0 5 1 ． 夹具安装平面 2 ． 主夹具调整滑台 3 ． 自定心夹具 4 ． 扶平机构 5 ． 辅助支撑及侧压机构 6 ． 上料机 构 7 ． 轴 向定位机构 图 4夹 具 布 置 平 面 图 动 升起 接 触 工 件 ， 然 后 锁 死 。液 压 辅 助 夹 紧机 构 由 侧 面四个 夹 紧油缸 组 成 ， 四个 卡爪 夹 紧 工 件 ， 此 时完 成 了工 件 的定 位 夹 紧 、 扶平 机 构 抬 起 、 旋 转 、 落 下 到 原始 位 置 ， 离 开加 工 区域 ， 开 始 加 工 。考 虑 多 品种 工 件加 工 的需要 ， 通 过计 算 机 模 拟 ， 本机 床 将 辅 助夹 紧 和上 料小 车放 在 调整 滑 板上 ， 根据 工 件 的 长短 、 中 间 孔径 和 大端 面的 尺寸不 同 ， 先 调整 主夹 位 置 通 过调 整滑 板 实现 ， 再 调 整 辅 助 支 撑 和侧 压 装 置 ， 全 部 调 整完 毕后 ， 螺 钉 固定好 开始 工件 加工 。 2 ． 2机床 的 动作 零件 放入 上料 滑 车 粗 定位 一 手 动将 小 车 沿轨 道推 入一 按 循 环启 动 按钮 开 始 加工 一 加 工完 成 后一 油缸 自动上 升 将上 料 滑 车升 起 一 手动 将 滑 车拉 出一 吊下 工件 。 其 中 自动 循 环可 以分 解 动 作 进行 调 整 、 加 工 油 缸带 滑 车 下 降至 预定 位 置一 机 床 中部 旋 转扶 平 机构 将琵 琶 孔扶 平一 轴 向方 向液 压 定位 一 两 个 自定 心 夹 具 V型 同时夹 紧桥 壳 圆轴 颈 一 下 面 四个 辅 助 定位 升 起 一 四个 侧 卡爪 压 紧零 件 一 扶平 定 位 机构 复 位一 机 床动 力头 快 速运 行 至合 适 位 置一 工 进一 快 进 一 工进 一 镗 车 机构 滑 板工 进 镗 车大 端 面一 镗 车 机构 滑 板快 退 回原始 位 置一 机 床 动力 头 快 速退 回一 加工 结束 一 四个侧 压 卡 爪松 开 一 辅 助支 撑 螺钉 收 回一 自定 心夹 具松 开一 油缸 上 升将 上 料滑 车 升起 一 手 动将 滑 车拉 出一 吊下 工件 ， 结 束循 环 。 2 ． 3 装 配过 程 中夹具 的精 度调整 为 了保证 机 床 的 工 作 精 度 ， 对 夹 具 装 配 过 程 中 精 度 要 进 行 严 格 控 制 。除 了要保 证 每 一 种 夹 具 自身 的安装精 度 外 ， 夹 具 定位 基 面 的 安 装 水 平 要 保 证 在 0 ． 0 4以 内 ， 还 要 进 行 夹 具 等 高度 的检 验 ， 将 两 台 主夹 具 自定 心夹 具 放 在 轴 向 调 整滑 台上 ， 将油 管 接 头与 液 压试 验 台相连 ， 自定 心夹 具 夹好 检棒 ， 在夹 具 体 上放 一 千分 表座 ， 测 头顶 在 检棒 的上 母 线 上 ， 相 隔 5 0 0 m m 进 行 检 测 ， 等 高 要 在 0 ． 0 3 以 内 ； 结 合 机 床 底 座 水 平 、 数 控 滑 台的精度 、 镗 车 头 的 径 向跳 动 、 镗 车 头 回转 轴线 与导 轨 的平 行度 、 镗 车 头 滑 板 滑 动 与 主轴 轴 向 的 垂 直 以及 镗 车 头 主轴 回转 轴 线 对样件 中心孔轴 线的重合 度 等检 测控制 ， 机 床方 能达 到 J B 3 ． 4 5 9 3 钻 镗 组 合 机床 精 度 以及组 合 机床其 他 相关 的标 准要求 。 3 结束语 文章 对 冲 焊桥 镗 车 组 合 机 床 总 体 布局 ， 机 床 的 动作循环 ， 夹具总体布局及结构形式 的全面阐述 ， 本 机床具有高度柔性 ， 通过简单调整 ， 能适应多品种零 件 的加 工 ， 尤 其 在设 计 过 程 中考 虑 到 装 卸 工 件 和排 屑 的需要 ， 总 体结 构 合理 、 方便 快 捷 、 换 产 迅速 ， 完 全 满足用户的生产效率 的要求。交付用户后 ， 使用状 况 良好 。此 次 设 计 的完 成 ， 对 以 后 设 计 同类 型 加 工 铸钢桥 、 焊接桥、 铸造桥 前 、 后桥壳 中段 、 总成 的镗 车专 用组 合机 床都 有积 极 的参考 价值 。 [ 参考文献] [ 1 ]大连组合机床研究所 编． 组合机床设计 [ M] ． 北京 机械 工 业 出版 社 ， 1 9 7 5 ． [ 2 ]上海机器制造学 校主编．金属 切削 原理及 刀具 [ M] ．北 京 机 械 工 业 出版 社 ， 1 9 7 9 ． [ 3 ]大连工学院机械制造教研室编 ．金属切 削机床液压传 动 [ M] ．北京 科 学出版社 ， 1 9 7 4 ． [ 4 ]机床设计手册 [ S ] ．北京 机械 工业 出版社 ， 1 9 8 6 ． [ 5 ]林文焕 ， 陈本 通．机床夹 具设计 [ M] ．北 京 国防工业 出 版 社 ， 1 9 8 7 ． [ 6 ]高翔 ， 张连文 ， 王勇．薄壁零件装夹方案设计与优 化 [ J ] ． 组合机床与 自动化加工技术 ， 2 0 0 9 ， 4 2 4 6 91 2 ． [ 7 ]王正刚 ， 王福 元．气缸 体三 面精镗 组合 镗床 总体布 局及 夹具结构 设计 [ J ] ．组 合 机床 与 自动 化加 工 技术 ， 2 0 1 1 3 7 3 7 7 ． 编辑李秀敏