旋转架加工专用装夹工装设计及应用对策

2021-07-29 118 上传者：管理员

摘要：针对旋转架结构刚性差、加工过程中由于装夹变形和热变形引起的内孔精度超差问题，设计了专用装夹工装。应用表明，使用该工装能有效消除加工薄壁孔时工件抖动及装夹变形，保证加工精度要求，而且该装置结构紧凑，安装使用方便，极大提高了加工效率。

关键词：
加工质量
工装应用
旋转架
装置结构
输送设备
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液压马达张紧装置是刮板输送设备调节链条长度，使刮板链处于最佳张紧运行状态的重要部件。旋转架作为马达张紧装置的主要零件，其加工质量对液压马达张紧装置的使用性能有很大影响。目前旋转架加工主要用垫块支垫、压板压紧顶面的方式加工，该方式在对工件的薄壁孔进行加工时，会有振动和装夹变形现象产生，致使工件的形状和尺寸公差产生较大的误差，直接影响旋转架的装配精度及马达张紧装置的使用性能。

1、旋转架结构及精度要求

旋转架为组焊式结构，如图1所示，其由3个零件焊接而成，3个零件材质均为Q345,工件焊后整体加工。其主要精度要求：Φ240H7圆柱度要求0.03mm，表面粗糙度要求Ra3.2，与基ΦB面垂直度要求0.03mm；Φ240mm孔与Φ90mm孔的中心距公差要求±0.03mm，以及Φ90H7的公差要求。

2、旋转架工艺性分析

由于旋转架是张紧装置使用过程中的关键零件，其尺寸精度、形位公差和表面粗糙度均要求较高，但由于其加工孔壁厚较薄，结构刚性较差，加工过程中受切削力、切削热以及夹紧力因素的影响，比较容易产生装夹变形超差和热变形超差的质量问题，造成工件报废，影响生产进度。

该旋转架两端面均已加工完毕，只有Φ240H7、Φ90H7和110mm×70mm槽需要加工，根据对零件的结构和工艺性分析，该工件加工难点是保证Φ240H7、Φ90H7的形位公差，同时保证两孔之间的位置度及中心距公差要求，重点是解决工艺系统的弹性变形、热变形以及工件本身力学性能引起的误差问题。针对工件薄壁异形特征，为了能很好地保证孔的圆度和位置度要求，减少装夹变形和加工中的热变形问题，选择卧式加工中心完成该工件的加工，并设计专用装夹工装，以保障加工过程稳定性，同时实现一次装夹即可完成全部特征加工的目的。

3、工装结构设计

为了提高工件系统刚性，工装设计通过减少薄壁位置直接压紧点，增加辅助支撑点和调整压点位置，以提高工件刚性。具体措施为采用直角平面定位，圆弧面多点辅助支撑的方式，消除加工薄壁孔时工件抖动问题，提高旋转架加工稳定性。

工装结构主要分为主架体、辅助支撑和固定压紧三部分，如图2所示。

(1）主架体为工件支撑主体，底部设有与加工设备联接的联接孔，其上设有与工件配合的凹槽，凹槽与工件垂直平面接触，作为工件定位基准。

(2）辅助支撑结构分为底部支撑和侧面支撑两部分，底部支撑由支撑组件和旋转盘组成，侧面支撑通过移动滑块实现，支撑组件和移动滑块均设置在主架体上，工作时与工件的圆弧面配合，实现辅助支撑工件的作用。

底部支撑的支撑组件由支撑座、固定销、联接销组成，结构如图3所示。联接销与旋转盘之间为螺纹联接，主架体上设有移动滑槽，支撑组件与旋转盘联接后置于滑槽中。通过转动旋转盘可以实现支撑组件上下移动，以实现工装对不同大小零件的适用性。

侧面支撑的移动滑块与主架体之间为滑动联接，以适应不同规格的旋转架。当滑块相对于主架体的位置调节后，可以通过锁紧螺栓对移动滑块的位置进行固定。

(3）固定压紧部分主要由压板、紧定螺钉、螺杆组成，紧定螺钉用以实现工件的定位夹紧，压板和螺杆配合螺母实现对工件的固定。另外为进一步减轻旋转架顶部Φ90mm孔的加工颤动，使切削平稳，在压板上方增设二次压紧装置，以减轻加工孔时的振动，保证镗孔精度要求。

4、使用方法

首先将主架体固定在工作台上，将工件放置于主架体上用于定位工件的凹槽中，通过调节螺钉，使工件与主架体的凹槽定位侧壁贴合，实现工件相对于主架体的定位；定位后，调节旋转盘，使支撑件与工件的外圆弧面配合顶紧，滑动移动滑块，使其与工件的外圆弧面配合靠紧，并拧紧锁紧螺栓，通过支撑件和滑块起到对工件支撑的作用；最后用压板对工件进行压紧固定，视旋转架侧板零件强度情况，增加二次压紧；压紧固定完成后便可进行加工。

5、结语

经批量加工验证，通过该工装加工的旋转架均满足图纸设计要求，有效提升了该零件批量加工质量稳定性。该装置通过圆弧面多点辅助支撑实现旋转架体的定位和夹紧，消除加工薄壁孔时工件抖动及装夹变形，能有效保证工件加工质量，而且该装置结构紧凑，安装使用方便，极大提高加工效率。

参考文献:

[1]陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社,2016.

[2]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京:机械工业出版社,2010.

[3]徐发仁.机床夹具设计[M].重庆:重庆大学出版社,1996.

[4]任国柱,董旭,臧继嵩.复杂异形椭圆薄壁零件数控加工工艺分析[J].煤矿机械,2012,33(10):130-132.

[5]彭丽霞.薄壁异形零件铣削加工工艺研究[J].煤矿机械,2014,35(1):100-101.

[6]刘斌斌.组焊式轴承架的加工工艺改进[J].煤矿机械,2020,41(6):130-131.

文章来源：靳宇晖.旋转架加工专用装夹工装设计及应用[J].煤矿机械,2021,42(08):111-112.