液壓支架頂梁柱窩鉆孔工裝的設計

謝麗麗

(山西焦煤西山煤電集團公司機電總廠)

山西焦煤西山煤電集團公司機電總廠是一個制造、修理礦用采煤設備的企業,近年來隨著市場需求的變化,各種大中小型液壓支架已成為該廠的主要產品。在液壓支架的生產中需要大量、經常性的加工柱窩,柱窩通常焊接在液壓支架頂梁、底座兩大組件上,與液壓立柱連接。通過立柱的伸縮帶動頂梁等組件的動作,從而實現液壓支架的安全防護作用。因此,柱窩的加工質量就顯得尤為重要,特別是焊接在頂梁上的柱窩,它與液壓立柱連接的可靠性及立柱回轉的靈活性,主要就是依靠其兩耳子上孔的尺寸來確定的,孔的加工是柱窩在整個加工過程中的一個關鍵工序。因此,該廠設計制作了頂梁柱窩鉆孔工裝,有效保證了加工質量,提高了生產效率。

1 加工分析

1)零件圖樣與使用設備分析。該廠生產某類型液壓支架中的頂梁柱窩見圖1。該柱窩的加工內容有左右、前后四端面、底平面及耳子上的孔,并且底平面和耳子上的孔的加工基準都是SR90球窩中心,而球窩中心與兩耳子的中心一致,但與底平面不垂直。如果以底平面為定位基準將柱窩安裝后,耳子與機床主軸不垂直,加工后的孔不能達到圖紙設計要求。其次,有些柱窩的外形尺寸較大,該廠現有最大的鉆孔設備為Z3080搖臂鉆床,由于其帶有工作臺的尺寸較小,且不能轉動角度。因此,根本無法將柱窩安裝夾緊在工作臺上進行加工。

圖1 液壓支柱頂梁柱窩示意圖

2)零件工藝分析。從圖1中可看出,柱窩底平面和耳子上的孔都是以SR90球窩中心為基準。在實際的使用中柱窩球心與底平面的尺寸如果過大會使液壓立柱不能伸展,如果過小立柱的受力點將轉移到與柱窩聯結銷軸上,嚴重影響安全系數。柱窩球心與耳子上孔的尺寸精度,對后續的裝配工作和實際使用有著較大的影響。因此,將柱窩加工工藝確定為,以柱窩SR90球窩中心為基準,劃底平面銑削線及左右、前后四端面銑削線,以所劃線找正銑削底平面和兩端面,保證各刀檢面互為垂直。平面加工完畢后,將底平面放在劃線平臺上,以球窩中心為基準劃兩耳子上孔線。再以底平面、右端面為基準,采用工裝定位夾緊柱窩,按所劃孔線找正鉆削孔。

根據柱窩結構、設備的現狀及工藝方案,確定設計制作鉆孔工裝,保證柱窩耳子上孔的加工質量。

2 工裝的設計

1)確定工裝結構。由于柱窩毛坯屬鑄鋼件,體積和重量都比較大。因此,在設計工裝時,對零件技術要求、實際使用情況及工裝使用性能以及材料成本等進行了分析核算。要求設計出的工裝結構在保證零件加工精度的前提下,要結構簡單輕便、使用方便,降低職工操作時的勞動強度,節省生產制造成本。因此,該廠將工裝定為組焊件,見圖2。

圖2 鉆孔工裝示意圖

根據對柱窩零件圖及其加工工藝安排的分析,以已加工的柱窩底面為底面為主定位基準,設計鉆孔工裝見圖2。鉆孔工裝由三部分組成:定位擋板、定位板和工裝底板。首先將定位板上平面和工裝底板的上下平面在銑床上銑平后,按照柱窩零件圖中底面與球窩心的夾角焊接在一起,再與定位擋板1組焊在一起,以定位板為基準,刨削定位擋板,保證定位擋板與定位板的垂直度要求。加工后的工裝必須保證柱窩以底面定位放在工裝上,能夠使耳子與鉆床主軸垂直。

2)工裝的安裝。考慮到工裝安裝的方便、能可靠的安裝在機床工作臺上,在工裝底板上設計了兩排通孔,使得工裝用幾根螺栓即可方便的安裝在鉆床的工作臺上。

3)夾緊方案的設計。由于受到柱窩的結構和加工機床的限制,采用原有的一些夾緊裝置不能可靠的壓緊零件,操作者在安裝上存在困難,使用不方便。經過研究分析,決定在鉆孔工裝的定位板上直接設計螺紋孔,這樣安裝后的夾緊裝置與工件的垂直,可以可靠的將零件夾緊在工裝上。所以要求在工裝整體焊接完畢后,再加工定位板上的螺紋孔,而且要保證螺紋孔中心與定位板垂直。

3 工裝尺寸的確定

在工裝設計時,不僅要有合理的結構,還要有合理的尺寸設計。在設計中,通過大量的計算和對分廠現有設備具有的加工精度等多方面的可行性分析,將工裝整體結構設計為長575 mm,寬694 mm,高228 mm。為了保證精度將鉆孔工裝的定位擋板與定位板設計了一定的垂直度技術要求?？紤]到工裝在加工中安全可靠性,通過計算和驗證,將鉆孔工裝的安裝孔設計為d26,將壓緊柱窩用的螺紋孔設計為M24,保證工裝能被牢固的安裝在機床的工作臺上,能有足夠的夾緊力夾緊零件。

4 工裝的使用

在鉆削柱窩耳子上的孔時,先將工裝安裝在搖臂鉆床工作臺的側面,再以柱窩底平面為基準定位,安裝夾緊在工裝上。這樣就能使所要加工的孔與機床主軸相垂直,再以所劃孔線找正鉆削,從而保證孔的加工精度。

5 使用效果

經實際檢測,使用該工裝加工后,孔的尺寸完全符合圖紙設計要求。與原加工相比較生產效率提高了30%,產品合格率達到了99%,節約了大量的資金。而且工裝的使用大大降低了職工的勞動強度,為今后的液壓支架柱窩的生產積累了經驗。