工程機械結構件鏜銑加工效率提升及應用

摘要：從實際生產需求出發，以提高某機型推土機臺車架結構件產能為目標，通過調整加工設備，應用鏜銑定位工裝、數控組合刀具以及工藝優化等措施解決了產能不足問題，降低了操作者勞動強度。

關鍵詞：推土機；臺車架；鏜銑加工；組合刀具

1 " 臺車架原工藝分析

臺車架是推土機上主要的連接類零件，是整個推土機行走的核心部件，承擔著將傳動裝置的動力傳遞到行走裝置的作用。某機型臺車架為焊接結構件，主要由彎板、托輪支架、軸座、樞軸箱及平衡梁座等組成，如圖1所示。鑒于上述部位尺寸要求較高，均采用焊后加工的方法保證圖紙尺寸。

該機型臺車架的加工工藝路線為：劃線→銑底面及上面定位塊→鏜銑→鏜平衡梁座孔→鉆孔攻絲。其中鏜銑工序在五面體加工中心完成，臺車鏜銑工序作業時間為480min，占總加工工序作業時間的52%，見表1。隨著該機型推土機產量遞增，車間臺車架生產能力無法滿足月產要求。

臺車架鏜銑工序在五面體加工中心上完成加工，鏜銑工序需完成臺車樞軸箱、軸座、托輪支座孔及面的加工。樞軸座、軸座、托輪支座為鑄鋼件，材質為SCSiMn1H。為保證加工精度，各孔半徑方向預留5mm加工余量，需加工面留3mm加工余量。為保證樞軸座兩側精鏜孔同軸度，精鏜孔工序安排在最后完成。臺車架鏜銑工序工藝圖如圖2所示。

2 " 鏜銑加工效率低的原因分析

經過統計發現，鏜銑工序總加工時間為480min，總體加工效率較低。鏜銑工序加工內容及時間見表2。

2.1 " 工件找正時間長且勞動強度高

臺車架鏜銑工序找正操作時，需用劃線針，找正上道工序劃線所定的臺車中心線。臺車裝夾于通用工裝上，操作者需要用大錘對工件反復敲擊。定位、夾緊后還需找正一遍，如出現偏差，需放松工件重新找正，直至工件被最終定位。這種找正、夾緊、再找正、再夾緊的找正方式作業效率低，操作者勞動強度大。

2.2 " 加工臺階孔時換刀、對刀頻繁

臺車架樞軸箱兩側均為為臺階孔，各孔規格見圖3。臺車架鏜銑工序前樞軸箱加工狀態見圖3。由于各孔規格不同，在用刀具數量有限，加工時只能通過對刀儀調節通用粗鏜刀，來完成各孔粗加工，且加工時需要頻繁換刀。

加工時，除精鏜外，需要換刀14次，對刀儀對刀調刀8次，加工效率低下。此外，由于樞軸箱兩側孔倒角采用銑削方式加工，導致加工效率較低。加工樞軸箱作業順序及加工參數見表3。

2.3 " 軸座自身結構及裝夾方式存在不足

軸座部位沒有支撐及壓緊，加工時容易產生振動，銑軸座面時，每次吃刀量僅為1mm，需分多刀完成加工，加工時間較長。軸座內側焊有堵板，只能通過銑削方式完成粗鏜孔，加工效率低。

3 " 提升鏜銑加工效率措施

3.1 " 更換加工設備

將臺車架鏜銑加工設備由五面體加工中心，更改為雙面銑鏜加工中心。雙面銑鏜加工中心由兩個機床主軸組成，可進行銑、鉆、鏜、攻絲等雙面加工，具有效率高、精度好等特點，同時裝夾兩個工件，兩個主軸可同時工作，加工效率。調整后，單臺臺車鏜銑加工時間減少90min，工序效率提升18.7%。

3.2 " 設計制作專用鏜銑工裝

設計制作專用鏜銑工裝，工裝采用兩分體式框架結構定位座組成，如圖4所示。為方便臺車架側面定位，需要制定工藝基準，如圖5所示。在臺車架側面組焊定位塊、加工定位塊，通過使用專用工裝，可以實現臺車架快速定位及夾緊。

工裝采購到位后，將兩定位座上的定位塊找正到與機床主軸垂直的同一面。然后將兩個定位座固定到工作臺上，同一工件側面定位塊靠緊工裝定位塊，并利用側頂緊機構將工件頂緊。同時采用定位座上的壓板將工件壓緊。工件試加工后，對工件進行三坐標檢測，工件檢測結果滿足圖紙設計要求。

采用專用鏜銑工裝，避免了找正過程中對工件的反復錘擊，降低勞動強度，工件裝夾時間減少31min，工序效率提升6.45%。

3.3 " 樞軸箱采用組合刀具加工

經過對樞軸箱加工部位分析可知，除樞軸箱φ133H7及φ95H7精鏜孔各留0.5mm加工余量外，其他孔均由組合鏜刀加工完成。考慮到樞軸箱左側孔直徑較大，加工深度較深，采取兩把組合鏜刀加工規定尺寸。樞軸座的粗加工及半精加工采用3把組合刀具完成，兩側精鏜孔仍采用精鏜刀加工。具體加工方案見表4。

刀具采購到位后，對組合刀具進行了加工驗證。組合刀具加工參數見表5。刀具在加工過程中切削平順，無異常振動現象。使用組合刀具進行加工時，只需要換刀3次，大幅減少了換刀次數，重新定位所需的空行程時間及調刀時間。采用組合刀具加工后，樞軸箱加工時間減少89min，工序作業效率提升18.54%。

3.4 " 優化軸座工序

由于裝配采用球鉸連接方式，軸座平面與臺車架相關的垂直度和平行度，對推桿連接的影響程度較小。軸座高度與前后相關位置尺寸可由組對工裝定位，且其受其自身結構及焊縫影響，焊后變形小，組對工裝精度保證度較高。

經分析，臺車軸座焊后加工要求可以改為焊前要求。經過15臺工藝試驗，確定臺車軸座加工可改為焊前加工，鏜銑工序不再加工軸座。取消軸座加工后，工序時間減5min，工序效率提升15.6%。

4 " 應用效果對比

工藝改進后進行40件臺車架的鏜銑加工，并進行三坐標檢測，檢測精度均能達到產品設計要求。對臺車架鏜銑工序改進前后作業時間進行對比見表6。從表6可以看出，鏜銑工序作業總時間由原來的480min降低為195min，工序效率提升59.37%。工藝改進后的車間產能能夠滿足我公司該機型推土機月產要求。

5 " 結束語

對于某型推土機臺車架的鏜銑工序，通過運用定位工裝、組合刀具及工藝優化等措施，有效解決了車間該機型推土機臺車架生產能力不足、加工效率低的問題。此次工藝改進提高了臺車架鏜銑加工效率，同時減輕了操作者勞動強度，提高了車間交付能力，也為其他類似工程機械結構件的加工提供了參考和借鑒。

參考文獻

[1] 喬世民.機械制造基礎[M].北京：高等教育出版社，2003．

[2] 劉文劍.夾具工程師手冊[M].黑龍江科學技術出版社，1992．

[3] 成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2010.

[4] 鄭品森，劉文芳.機械制造工藝學[M].北京：中央廣播電視大

學出版社，1988.

[5] 李德明.推土機臺車張緊裝置漏油的工藝改進[J].工程機械與

維修2015（9）：80-82.