車輪架機械加工工藝分析及設備工裝改造

　　摘要：為了解決車輪架的孔加工工作效率低，精度不易保證，設備落后不足的問題。進行車輪架孔加工工藝分析，臺鉆設備技術改造和刀具自制。有效地完成了車輪架加工生產，提高了生產效率，降低了生產成本，并得到了生產實踐的驗證。
　　關鍵詞：車輪架 孔加工 定位 刀具
　　中圖分類號：TH162文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）09（b）-0106-02
　　校企合作是技工院校培養學生職業綜合能力的重要途徑，也是技工院校發展的主要方向。近年來，我們與海南信榮橡膠機械有限公司合作，生產制造橡膠干燥車。在整個生產過程中，因設備資源等原因，給車輪架孔加工帶來了一些困難。所以對車輪架孔加工工藝進行研究分析和設備改造，保證產品質量，提高生產效率，滿足生產需要。
　　1 車輪架孔加工的主要問題
　　零件加工時，往往不是依次加工完各表面，而是將各表面的粗、精加工分開進行。為此，一般都整個工藝過程劃分幾個加工階段。這就是在安排加工順序時所應遵循的工藝過程劃分的原則。工藝過程可劃分不同階段，車輪架是用方形鋼管進行加工，作為方管類零件其主要加工孔，一般情況下，孔的加工是通過鉆孔來完成，精度比較難以實現，鉆孔精度一般都是粗加工，鉆孔的尺寸精度一般在IT11-ITI0之間，表面粗糙度一般在Ra100-25之間。
　　1.1 車輪架孔加工工序
　　箱體類零件的機械加工應遵循“先面后孔”的原則。方管材料機械加工也如此，但方管個表面不需要加工，而且個表面有一定的精度。一般我們方管尺寸較大，表面有一定的精度，定位可靠且夾緊牢固。因而容易保證孔的加工精度，也容易對刀調整，同時也有利了保護刀具，防止打刀和崩刀。
　　1.2 設備要求
　　孔加工時應選擇能滿足孔加工精度和加工效率，此外還應考慮影響經濟效益的因素。在滿足精度要求及生產條件中應選價格最低的通用設備機床。
　　1.3 孔加工方案的考慮
　　根據機床的加工精度和生產率要求，宜采用銑孔或鉆鉸孔的加工方案。
　　2 車輪架的技術分析（如圖1）
　　2.1 孔的尺寸精度及形狀精度
　　孔Φ35±0.30mm。
　　2.2 孔距公差
　　970±0.50mm。
　　2.3 孔中心線的平行度
　　孔的中心線的平行度與車輪轉動的精度有關，該車架的孔的中心線的平行度公差為（±0.30mm）。
　　2.4 車架表面粗糙度
　　由于選用了方管（120mm×60mm）制作車架，其各表面粗糙度為Ra20。
　　3 車輪架機械加工時定位基準的選擇
　　由于方管各表面形狀精度都是一樣，而且是在較大的上下表面上加工孔。為了滿足孔加工與不加工表面之間的位置要求，也就是滿足孔與表面的垂直度要求。選擇方管大平面A面或B面為主要基準。A、B面面積較大，定位比較穩定，夾緊也簡單可靠。
　　4 孔加工工藝路線的擬定
　　由于零件的加工質量、生產率、經濟性和工人的勞動強度等，都與工藝過程有著密切關系，為此應進行充分調查分析研究的基礎上，多設想一些方案，經分析比較，最后確定合理的工藝過程。
　　4.1 工藝方案Ⅰ
　　（1）方管檢驗。
　　（2）下料。
　　（3）劃線。
　　（4）以A面或B面為基準鉆孔、鉸孔。
　　（5）檢驗進入下一工序。
　　4.2 工藝方案Ⅱ
　　（1）方管檢驗。
　　（2）下料。
　　（3）以A面為下基準，端面為軸向基準同時銑B面上兩孔。
　　（4）以B面兩孔為基準，銑A面兩孔。
　　（5）檢驗進入下一工序。
　　4.3 工藝方案分析
　　方案Ⅰ中鉆孔、鉸孔在四道工序中完成，而且鉆孔后要接著更換鉸刀進行鉸孔，同軸度才容易保證。這樣頻繁換刀工作量大，生產效率低。因為是批量生產，那鉆孔完一批后，再進行鉸孔，這樣雖然換刀次數少了，但每鉸一次孔又重新對中一次，定位較麻煩，勞動強度大，生產效率低，質量難以保證。另外，在方管上鉆孔，管壁的厚度只有4mm，而且是鉆Φ35mm的孔。一般這么大的麻花鉆頭，在這么薄壁上鉆孔精度難以保證，只有磨成薄板鉆才能鉆，但這么大的鉆頭磨成薄板鉆，因只有兩片切削刃，鉆心刃磨困難，切削量又大鉆頭容易磨損，這樣不利批量生產。
　　方案Ⅱ中，以A面為基準同時銑B面上兩孔，再把方管翻過來，以B面兩孔為基準，銑A面兩孔，銑孔精度較高，保證孔加工質量要求，生產效率高。但這個方案要對現有設備進行改造和刀具的制作。經過比較分析選擇工藝方案Ⅱ。
　　5 設備選擇及技術改造
　　由于學校孔加工設備落后且又少，為了車輪架孔加工，我們就地取材，對現有設備進行改造和刀具的制作。
　　5.1 選擇機床
　　因為是孔加工，精度要求高，中批量生產要求較高的生產效率，為了降低成本，提高經濟效率。選兩臺Z512-2普通臺鉆進行技術改造。在一張較大的工作平臺上，將兩臺臺鉆進行定位，兩臺鉆的主軸軸線相互平行，而且兩主軸軸線垂直于工作臺，兩主軸軸線的距離就是車輪架上兩孔的中心距。然后用螺釘進行固定在工作平臺上。另外，加工的孔直徑較大，而且我們制作的銑刀有六片切削刃，需要較大的切削力。臺鉆的電機功率較小，只有0.37kW，功率不夠。所以更換功率為0.75kW的電機，保證有足夠的切削力。還有臺鉆主軸上的鉆頭夾更換為銑刀頭。銑刀是根據工藝要求自行設計制造。
　　5.2 刀具選擇及自制
　　為了滿足孔加工工藝要求，降低生產成本，自行設計制作銑刀。其結構組成是在一條長為100mm，直徑為45mm的心軸外圓表面一端六等分銑出深8mm，寬8mm，長40mm的六條溝槽，用于安裝六把刀片，軸中心加工深20mm，直徑10mm的孔，用于安裝ф10mm的鉆頭。然后在心軸的另一端加工出與臺鉆主軸下端錐度1∶20相同的錐孔，用于裝卸銑刀。再加工外徑為65mm，內徑為45mm，長為55mm的軸套，在軸套的外圓表面六等分加工出六排，每排兩個且中心距為18mm的M8螺孔，另外再在軸套與軸一起加工垂直軸線的一個M8的螺孔，用于安裝鎖緊螺釘。最后將六條刃磨好的白鋼刀片安裝在心軸的六條槽內，然后用軸套套上并用M8螺釘鎖緊刀片。再在工具磨床上將六條白鋼刀片外圓磨成直徑為35mm。再在心軸中心裝上ф10mm鉆頭，這樣專用銑刀就制作完成。
　　5.3 選擇夾具
　　車輪架孔加工一般采用專用夾具，由于車輪架是條狀方管比較長，夾具采用兩端夾緊裝置，即一臺臺鉆用一塊夾板夾緊，每塊夾板靠兩根螺柱栓在夾板兩個通孔中，其中一個通孔是開放式的，夾板中間裝頂緊螺釘，頂緊螺釘一松開，夾板就可以通過開放式通孔打開快速取出工件。每臺臺鉆用一個夾具體，每個夾具體底座有一個直徑為10mm的中心孔，用于安裝定位銷，定位銷做成臺階式，小端直徑10mm，長20mm插入中心孔固定，大端直徑35mm，厚10mm用于定位。定位銷主要作用是當方管第一面銑完兩孔以后，再翻過了銑第二面兩孔時，就靠定位銷插入第一面兩孔定位，定位銷的直徑剛好是孔的直徑，而且定位銷的軸線與銑刀的軸線重合。定位銷在夾具體底座上高出10mm，而在銑第一面孔時，定位銷是用厚度為12mm的底板靠住，底板與房管底面接觸，定位牢靠。當銑第二面孔時，把底板拿掉靠定位銷和底座進行定位，這樣定位準確可靠，銑出來的兩個面的孔同軸度高。
　　6 結語
　　通過對車輪架孔加工工藝分析及加工設備改裝，刀具和夾具制作。解決了生產設備不足，充分利用了現有價格低的普通機床，滿足生產需要，降低了零件加工成本，也降低了勞動強度，提高了生產效率，順利完成了橡膠干燥車車輪架孔加工任務。為校企合作打下良好的基