车轮架机械加工工艺分析及设备工装改造

　　摘要：为了解决车轮架的孔加工工作效率低，精度不易保证，设备落后不足的问题。进行车轮架孔加工工艺分析，台钻设备技术改造和刀具自制。有效地完成了车轮架加工生产，提高了生产效率，降低了生产成本，并得到了生产实践的验证。
　　关键词：车轮架 孔加工 定位 刀具
　　中图分类号：TH162文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）09（b）-0106-02
　　校企合作是技工院校培养学生职业综合能力的重要途径，也是技工院校发展的主要方向。近年来，我们与海南信荣橡胶机械有限公司合作，生产制造橡胶干燥车。在整个生产过程中，因设备资源等原因，给车轮架孔加工带来了一些困难。所以对车轮架孔加工工艺进行研究分析和设备改造，保证产品质量，提高生产效率，满足生产需要。
　　1 车轮架孔加工的主要问题
　　零件加工时，往往不是依次加工完各表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行。为此，一般都整个工艺过程划分几个加工阶段。这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分的原则。工艺过程可划分不同阶段，车轮架是用方形钢管进行加工，作为方管类零件其主要加工孔，一般情况下，孔的加工是通过钻孔来完成，精度比较难以实现，钻孔精度一般都是粗加工，钻孔的尺寸精度一般在IT11-ITI0之间，表面粗糙度一般在Ra100-25之间。
　　1.1 车轮架孔加工工序
　　箱体类零件的机械加工应遵循“先面后孔”的原则。方管材料机械加工也如此，但方管个表面不需要加工，而且个表面有一定的精度。一般我们方管尺寸较大，表面有一定的精度，定位可靠且夹紧牢固。因而容易保证孔的加工精度，也容易对刀调整，同时也有利了保护刀具，防止打刀和崩刀。
　　1.2 设备要求
　　孔加工时应选择能满足孔加工精度和加工效率，此外还应考虑影响经济效益的因素。在满足精度要求及生产条件中应选价格最低的通用设备机床。
　　1.3 孔加工方案的考虑
　　根据机床的加工精度和生产率要求，宜采用铣孔或钻铰孔的加工方案。
　　2 车轮架的技术分析（如图1）
　　2.1 孔的尺寸精度及形状精度
　　孔Φ35±0.30mm。
　　2.2 孔距公差
　　970±0.50mm。
　　2.3 孔中心线的平行度
　　孔的中心线的平行度与车轮转动的精度有关，该车架的孔的中心线的平行度公差为（±0.30mm）。
　　2.4 车架表面粗糙度
　　由于选用了方管（120mm×60mm）制作车架，其各表面粗糙度为Ra20。
　　3 车轮架机械加工时定位基准的选择
　　由于方管各表面形状精度都是一样，而且是在较大的上下表面上加工孔。为了满足孔加工与不加工表面之间的位置要求，也就是满足孔与表面的垂直度要求。选择方管大平面A面或B面为主要基准。A、B面面积较大，定位比较稳定，夹紧也简单可靠。
　　4 孔加工工艺路线的拟定
　　由于零件的加工质量、生产率、经济性和工人的劳动强度等，都与工艺过程有着密切关系，为此应进行充分调查分析研究的基础上，多设想一些方案，经分析比较，最后确定合理的工艺过程。
　　4.1 工艺方案Ⅰ
　　（1）方管检验。
　　（2）下料。
　　（3）划线。
　　（4）以A面或B面为基准钻孔、铰孔。
　　（5）检验进入下一工序。
　　4.2 工艺方案Ⅱ
　　（1）方管检验。
　　（2）下料。
　　（3）以A面为下基准，端面为轴向基准同时铣B面上两孔。
　　（4）以B面两孔为基准，铣A面两孔。
　　（5）检验进入下一工序。
　　4.3 工艺方案分析
　　方案Ⅰ中钻孔、铰孔在四道工序中完成，而且钻孔后要接着更换铰刀进行铰孔，同轴度才容易保证。这样频繁换刀工作量大，生产效率低。因为是批量生产，那钻孔完一批后，再进行铰孔，这样虽然换刀次数少了，但每铰一次孔又重新对中一次，定位较麻烦，劳动强度大，生产效率低，质量难以保证。另外，在方管上钻孔，管壁的厚度只有4mm，而且是钻Φ35mm的孔。一般这么大的麻花钻头，在这么薄壁上钻孔精度难以保证，只有磨成薄板钻才能钻，但这么大的钻头磨成薄板钻，因只有两片切削刃，钻心刃磨困难，切削量又大钻头容易磨损，这样不利批量生产。
　　方案Ⅱ中，以A面为基准同时铣B面上两孔，再把方管翻过来，以B面两孔为基准，铣A面两孔，铣孔精度较高，保证孔加工质量要求，生产效率高。但这个方案要对现有设备进行改造和刀具的制作。经过比较分析选择工艺方案Ⅱ。
　　5 设备选择及技术改造
　　由于学校孔加工设备落后且又少，为了车轮架孔加工，我们就地取材，对现有设备进行改造和刀具的制作。
　　5.1 选择机床
　　因为是孔加工，精度要求高，中批量生产要求较高的生产效率，为了降低成本，提高经济效率。选两台Z512-2普通台钻进行技术改造。在一张较大的工作平台上，将两台台钻进行定位，两台钻的主轴轴线相互平行，而且两主轴轴线垂直于工作台，两主轴轴线的距离就是车轮架上两孔的中心距。然后用螺钉进行固定在工作平台上。另外，加工的孔直径较大，而且我们制作的铣刀有六片切削刃，需要较大的切削力。台钻的电机功率较小，只有0.37kW，功率不够。所以更换功率为0.75kW的电机，保证有足够的切削力。还有台钻主轴上的钻头夹更换为铣刀头。铣刀是根据工艺要求自行设计制造。
　　5.2 刀具选择及自制
　　为了满足孔加工工艺要求，降低生产成本，自行设计制作铣刀。其结构组成是在一条长为100mm，直径为45mm的心轴外圆表面一端六等分铣出深8mm，宽8mm，长40mm的六条沟槽，用于安装六把刀片，轴中心加工深20mm，直径10mm的孔，用于安装ф10mm的钻头。然后在心轴的另一端加工出与台钻主轴下端锥度1∶20相同的锥孔，用于装卸铣刀。再加工外径为65mm，内径为45mm，长为55mm的轴套，在轴套的外圆表面六等分加工出六排，每排两个且中心距为18mm的M8螺孔，另外再在轴套与轴一起加工垂直轴线的一个M8的螺孔，用于安装锁紧螺钉。最后将六条刃磨好的白钢刀片安装在心轴的六条槽内，然后用轴套套上并用M8螺钉锁紧刀片。再在工具磨床上将六条白钢刀片外圆磨成直径为35mm。再在心轴中心装上ф10mm钻头，这样专用铣刀就制作完成。
　　5.3 选择夹具
　　车轮架孔加工一般采用专用夹具，由于车轮架是条状方管比较长，夹具采用两端夹紧装置，即一台台钻用一块夹板夹紧，每块夹板靠两根螺柱栓在夹板两个通孔中，其中一个通孔是开放式的，夹板中间装顶紧螺钉，顶紧螺钉一松开，夹板就可以通过开放式通孔打开快速取出工件。每台台钻用一个夹具体，每个夹具体底座有一个直径为10mm的中心孔，用于安装定位销，定位销做成台阶式，小端直径10mm，长20mm插入中心孔固定，大端直径35mm，厚10mm用于定位。定位销主要作用是当方管第一面铣完两孔以后，再翻过了铣第二面两孔时，就靠定位销插入第一面两孔定位，定位销的直径刚好是孔的直径，而且定位销的轴线与铣刀的轴线重合。定位销在夹具体底座上高出10mm，而在铣第一面孔时，定位销是用厚度为12mm的底板靠住，底板与房管底面接触，定位牢靠。当铣第二面孔时，把底板拿掉靠定位销和底座进行定位，这样定位准确可靠，铣出来的两个面的孔同轴度高。
　　6 结语
　　通过对车轮架孔加工工艺分析及加工设备改装，刀具和夹具制作。解决了生产设备不足，充分利用了现有价格低的普通机床，满足生产需要，降低了零件加工成本，也降低了劳动强度，提高了生产效率，顺利完成了橡胶干燥车车轮架孔加工任务。为校企合作打下良好的基