一種無尾架型叉車平衡重的工裝工藝開發(fā)

李飛，孫浩，胡平

（安徽合力股份有限公司合肥鑄鍛廠，合肥 230000）

0 引言

臥式加工中心簡稱臥加，自問世以來發(fā)展迅速，涉及的行業(yè)有汽車、航空航天、電力、塑料機(jī)械、工程機(jī)械等。臥加作為機(jī)床的一種其發(fā)展始終圍繞精度和效率兩個主題，文獻(xiàn)[1]指出臥加的定位精度可達(dá)±0.0025 mm，精度重復(fù)性可達(dá)±0.0015 mm。精度是發(fā)展機(jī)床的基本目標(biāo)，而效率則是發(fā)展機(jī)床的初衷[2]，精度與效率的結(jié)合使得臥加有著廣泛的應(yīng)用前景。

叉車平衡重的作用主要是為了使叉車在作業(yè)時后橋有足夠的載荷，保證叉車不朝前傾翻[3]，即保持良好的縱向穩(wěn)定性。平衡重在成型之后需要進(jìn)一步地加工以完成裝配，平衡重由于體積大、質(zhì)量大，運輸、裝夾較為困難，且配重的表面大多為不規(guī)則的曲面，定位比較麻煩[4]，因此平衡重的加工至今未能實現(xiàn)全部的機(jī)械化及自動化[5]。叉車平衡重的加工路線主要有兩個：一是使用鏜床及鉆床加工；二是使用加工中心加工。在機(jī)械化快速發(fā)展的今天，更多的廠家選擇臥式加工中心作為配重的加工設(shè)備，以此來提高產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量。

1 背景技術(shù)

無尾架型叉車平衡重是我公司平衡重的系列產(chǎn)品，主要用于叉車后置配重，圖1所示的是無尾架平衡重的示意圖和主要加工部分。從圖中可以看出，平衡重涉及的加工有銑面和鉆孔，加工內(nèi)容有：圖1（b）中的銑平面和鉆孔，加工孔的規(guī)格有φ35、M8、M24等；圖1（c）中的銑面和鉆孔，加工孔的規(guī)格有φ38、M16、M6；圖1（d）中的銑面和鉆孔，加工孔的規(guī)格有M24和M6。從圖中可以看出，該平衡重的加工精度要求較高，各面加工均有平面度要求，孔加工有位置度要求。

圖1 無尾架平衡重

圖2所示的是該平衡重的鏜床加工工藝，鏜床加工時需用到行車、千斤頂及高度尺，分兩序加工。使用行車將平衡重移動到工作臺上，使用可調(diào)節(jié)高度的千斤頂和高度尺使平衡重保持水平，手動移動鏜刀逐一銑面。

圖2 鏜床加工工藝

圖3所示的是該平衡重在鉆床加工時所使用的鉆模，將鉆模固定在平衡重的待加工表面后，再用鉆頭引孔，接著打孔、攻絲。加工過程需要將鉆模準(zhǔn)確定位，使用直尺校準(zhǔn)左右及上下位置。

圖3 鉆床加工用鉆模

2 問題發(fā)現(xiàn)

從圖1可以看出，該平衡重的加工精度要求較高，并且同時有位置度和平面度要求。鉆床加工時，鉆模位置的變化會影響孔的位置度，所以每次裝夾需要校準(zhǔn)鉆模的位置，且校準(zhǔn)為手工校準(zhǔn)，需要用到直尺等精度不高的工具，且鉆模的定位面為毛坯面，一致性較差，所以鉆床加工的孔的位置度精度不高。鏜床加工時，工件同樣需要手工校準(zhǔn)，平面度不能保證。且在鏜床和鉆床加工時工件的定位工裝，一序工裝如圖5（a）所示，二序工裝如圖5（b）所示，工裝實物圖如圖6所示。

圖5（a）中共有4個工件的前后定位擋塊1，焊好之后在臥加上銑面，保持平面度；用直尺量出工件裝夾時的校準(zhǔn)平臺2，與工件兩翼的間隙，以此檢驗工件是否水平放置；在定位樁3上放置螺栓，可通過調(diào)整螺栓的長度來調(diào)節(jié)水平；件4為前后位置的抵頭和上下位置的壓板，當(dāng)工件未能與定位面完全接觸時，可通過旋緊抵頭來移動工件，裝夾和定位步驟較多，過程較慢，根據(jù)統(tǒng)計，鉆床和鏜床一個班次平均都只能加工7件產(chǎn)品，生產(chǎn)效率較低，人力耗費嚴(yán)重。

綜上所述，無尾架平衡重在鉆床和鏜床加工時成品的加工精度較差、生產(chǎn)效率較低，且由于平衡重的體積大、質(zhì)量大，移動翻轉(zhuǎn)工件的過程極為麻煩，需要采用新的加工設(shè)備和工藝來提高產(chǎn)品質(zhì)量和提升生產(chǎn)效率。

3 技術(shù)方案

圖4所示的是我公司引進(jìn)的臥式加工中心，這套設(shè)備采用雙交換工作臺，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)加工，且刀具交換系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好，該設(shè)備的主要參數(shù)如表1所示。

圖4 臥式加工中心

表1 臥式加工中心的主要參數(shù)

圖5所示的是無尾架平衡重在臥加加工時所使用的固定其位置，壓板壓緊后保證在加工過程中工件不發(fā)生縱向的移動。圖5（b）中二序工件的定位可通過在一序加工好的螺紋孔內(nèi)放置定位銷，直接將工件移動到孔1內(nèi)，以此來實現(xiàn)前后左右的定位，再在圓柱2上加壓板，來實現(xiàn)穩(wěn)定的定位。具體裝夾方式如圖6所示。

圖5 無尾架平衡重的臥加工裝

圖6 無尾架平衡重臥加工裝實物圖

該平衡重在臥加上可實現(xiàn)鉆銑結(jié)合，分兩道工序。一序加工的是后視圖中的面和孔以及上視圖中的面；二序加工的是上視圖中的孔以及下視圖中的面和孔。根據(jù)統(tǒng)計，該配重在臥加上加工時每班次平均可生產(chǎn)7件，比鏜床和鉆床分開加工效率提升了1倍。且在試制過程中尚存在問題點，后續(xù)解決之后可進(jìn)一步提升效率。

無尾架型叉車平衡重在臥加上加工的工藝改善點主要有3點：1）合理吊具的設(shè)計。試制過程中由于暫時沒有合適的吊具，因此使用行車加繩索的吊裝方式，這種方式需要保證在移動過程中工件不發(fā)生傾斜，且工件的放置較為麻煩，若使用吊具則可以將工件快速地移動到工裝上，省時省力。2）程序的優(yōu)化。加工過程中由于存在空行程和重復(fù)的定位，導(dǎo)致加工時間的延長，可通過分析加工過程的走刀軌跡來優(yōu)化加工程序。3）刀具系統(tǒng)的改良。螺紋孔的加工分為引孔、倒角和攻絲，且臥加的換刀過程較慢，因此可將引孔和倒角的工序整合，購買帶有倒角的鉆頭則可減少換刀次數(shù)，節(jié)約時間，且銑面過程較慢，可使用加工面積較大的盤銑刀來減少加工時間。

圖7、圖8所示的是無尾架平衡重改良的工裝以及吊具的設(shè)計思路。與現(xiàn)在的工裝相比，該工裝可實現(xiàn)一序加工完成，且裝夾過程更為簡便，使用吊具將工件移動到工裝內(nèi)，僅僅使用7根螺栓即可將工件完全定位。

圖7 無尾架平衡重的吊具

工件加工時的位置如圖8（b）所示，該工裝設(shè)計的亮點是將原本二序加工的面挖了一個刀具可進(jìn)入的缺口，通過轉(zhuǎn)動工作臺即可用一道工序完成。工件的前后位置使用4個圓柱平臺定位，左右和上下位置各使用2個圓柱平臺定位，裝夾過程簡便。

圖8 改良的無尾架平衡重工裝

根據(jù)統(tǒng)計，該平衡重在臥加加工時比在鏜床、鉆床加工時效率提升了1倍，1個班次可生產(chǎn)7件，且臥加只需單人操作，裝夾工件過程較為簡便，減少人工、減輕工作量。同時配合設(shè)計合理的工裝可提高產(chǎn)品的加工精度，減少了手工校準(zhǔn)帶來的誤差，使產(chǎn)品的質(zhì)量得到進(jìn)一步的提升。

4 結(jié)論

通過將無尾架平衡重轉(zhuǎn)移到臥加加工可明顯提高產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，設(shè)計合理的吊具、工裝及加工程序可節(jié)約人力、最大化發(fā)揮臥加的能力，這次試產(chǎn)為后續(xù)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移提供了寶貴的經(jīng)驗。