液壓支架千斤頂半環類零件等分鋸切的分析研究

王紀磊 杜小兵 王玉杰

（鄭州四維機電裝備制造有限公司，河南鄭州 450000）

液壓支架千斤頂半環類零件等分鋸切的分析研究

王紀磊 杜小兵 王玉杰

（鄭州四維機電裝備制造有限公司，河南鄭州 450000）

基于鄭州四維機電裝備制造有限公司設計的液壓支架千斤頂用半環類零件標準件，對半環類零件（包括半環、卡環、卡鍵、外卡鍵）進行統計分析、歸納分類，在由原來的銑削加工改為現在的鋸切加工的基礎上，設計等分鋸切專用工裝，提高生產效率，提升產品質量，從而更好地輔助車間生產。

半環類零件；鋸切；銑削；等分；專用工裝

目前礦用液壓支架千斤頂按結構主要分為螺紋式和卡鍵式2種［1］。卡鍵式結構因具有結構緊湊、質量小、成本低、拆裝方便等優點，在立柱、千斤頂中普遍采用。半環類零件是卡鍵式立柱千斤頂結構中的重要組成部分，包括半環、卡環、卡鍵、外卡鍵等，主要起到承壓的作用［2］。

1 結構分析

統計分析鄭州四維機電裝備制造有限公司礦用液壓支架千斤頂半環類標準件，按作用可分為半環、卡環、卡鍵、外卡鍵4種，按外形可分為兩半環、三半環、四半環3種［3］。結構示意圖如圖1、2、3所示。圖1、2、3所示零件等分間距S大小不一，一般S在2～6mm范圍內，零件厚度一般在5～40mm范圍內。半環類零件在千斤頂中的安裝配合示意圖如圖4所示。

圖2 三半環示意圖

圖3 四半環示意圖

2 加工方式分析

對于此類零件等分加工時，一般采用銑削及鋸切2種加工方式。

2.1 銑削加工方式

銑削加工時，可根據設計圖紙等分間距S的大小，選取同等尺寸立銑刀，刀數即為半環等分數量，加工示意簡圖如圖5所示。

圖5 銑削加工示意圖

如圖5所示，使用專用工裝時，可一次加工多件，為防止零件懸伸過長產生顫動，可用頂尖抵緊芯軸。以三半環為例，使用分度頭卡爪卡緊芯軸，將半環零件套在芯軸上，一般保證零件總厚度120mm范圍內，使用壓緊螺母擰緊（螺母外形為三葉草型，避開被銑削），立銑銑刀找正后，按圖紙尺寸銑斷，一次銑削完成后，分度頭卡爪依次旋轉120°，完成后續2次銑削過程，松開壓緊螺母，取下零件，此工序完成。

兩半環及四半環銑削原理同此，只需按零件大小，重新設計調整芯軸大小及壓緊螺母外形即可。但零件外徑過大時，需選取大規格分度頭。

2.2 鋸切加工方式

當采取鋸切加工方式時，采用普通立式帶鋸鋸床，常用鋸條厚δ為1.1、1.3、1.6mm。以三半環為例，鋸條厚度δ小于等分間距S，為滿足設計圖紙尺寸要求，鋸切示意圖如圖6所示。即如圖6所示應鋸切4次，圖示三半環弧長L為設計圖紙尺寸，由于鋸切間距S1＜S，所以多余出來一段小半環，舍棄。

圖6 鋸切加工示意圖

在沒有專用工裝的情況下，加工方式如下：一次裝夾多件，總厚度一般控制在120mm以下，壓緊后鋸斷，控弧長L，劃鋸切線，旋轉零件找正鋸口，依次鋸斷。

2.3 示例

40Cr材質零件為例，車間生產加工過程中，銑削速度V1=23.5mm/min，鋸切速度一般取V2=19～26mm/min。以同時加工10付零件為例，若壁厚a=20mm，單個零件厚δ= 15mm，則：銑削行程L1=10δ=150mm，加工時間T1=L1/V1= 6.4min；鋸切行程L2=a=20mm，加工時間T2=L2/V2=0.8～1.1min。由此可知，鋸切要比銑削耗時少得多，且操作簡單方便，沒有局限性，所以車間現在一直采用鋸切方式。但一直沒有配套的專用工裝輔助加工，造成鋸切需要重復找正，多次測量弧長劃線，真實加工效率并不太高。

圖7 半環工裝示意圖

3 專用工裝設計

針對上述鋸切問題，設計半環類零件等分鋸切專用工裝，方便操作加工，提高生產效率。等分鋸切工裝整體結構示意圖如圖7所示。

圖8 三半環鋸切工裝剖視圖

僅以三半環等分鋸切工裝為例，進行結構分析。圖8為三半環鋸切工裝剖視詳圖，各零部件間配合及工作原理說明如下：底座與鋸床工作臺通過螺釘連接固定；連接軸底部與底座焊接固定；連接軸與連接套通過圓錐滾子軸承配合，可相對旋轉運動；支撐板與連接套通過3個螺釘連接固定，以便根據零件外形大小更換支撐板；螺桿一頭與支撐板上的M16螺紋孔連接，通過螺母配合彈墊固定死螺桿，頂緊螺釘在零件旋轉角度后頂緊連接軸，起固定作用；上活后，擰轉夾緊螺母壓緊壓板，起到固定零件的效果；夾緊工件后，開始鋸切零件，然后旋轉一定角度，再次鋸切，直至零件加工完成。兩、四半環等分鋸切工裝工作原理同上。

其優點是連接套帶有刻度，可正確旋轉任意角度；支撐板與壓板可互換，滿足多種半環加工；只需一次裝夾，即可完成加工，大大縮短了加工調試準備時間；工裝輕便，操作簡單。

4 結論

同等條件下，鋸切加工的效率要比銑削高很多，配合專用工裝輔具的使用，更能大大提高車間的生產力。所以，加工此類零件時，車間生產應盡量安排鋸切的加工方式，簡化生產過程，提高生產效率。

［1］王國法.液壓支架技術［M］.北京：煤炭工業出版社，1999.

［2］數字化手冊編委會.機械設計手冊（新編軟件版）2008［M］.北京：化學工業出版社，2008.

［3］丁紹南.采煤工作面液壓支架設計［M］.北京：世界圖書出版公司，1992.

Analysis and Research on Equal Division Sawing of Semi Ring Parts for Hydraulic Support Jack

Wang JileiDu XiaobingWang Yujie
（Zhengzhou Four Dimensional Mechanical and Electrical Equipment Manufacturing Co.Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Based on the standard parts of semi ring parts for hydraulic support jack,which was designed by Zheng?zhou four dimensional mechanical and electrical equipment manufacturing Co.Ltd.,semi ring parts(including half ring,ring card,card key,key card)were statistically analyzed and categorized,on the basis of the current sawing pro?cess instead of the original milling process,sawing and cutting special tooling was designed,to improve production ef?ficiency and improve product quality,so as to better assist production workshop.s

semi ring parts；sawing；milling；equal parts；special tooling

TD355.4

A

1003-5168（2016）10-0077-03

2016-09-07

王紀磊（1987-），男，本科，工程師，研究方向：機械設計制造。