大型结构件镗孔工装设计

徐工机械建设机械分公司（江苏徐州 221004）孙 跃 李建华

结构件是工程机械的重要组成部分，如起重机中的车架、转台和履带架等，主要由不同规格的板材下料焊接而成。由于焊接变形大，如铰点孔、安装座面等都需要进行镗铣加工保证尺寸精度。随着结构件尺寸、质量越来越大，导致加工越来越困难，成本也高，如何利用现有设备，通过设计合理的工装，完成加工任务一直是个难题。下面的例子是我公司加工某大型产品结构件耳板铰点孔时设计的一套工装，该镗孔工装简单实用，加工质量好。

1.出现的问题

此大型结构件外形尺寸是11200 mm×3430 mm×2575 mm，质量约60 t，是组成该产品结构的核心，其余零件通过销轴与此结构件联接，因此镗此结构件的4组铰点孔是加工中的关键工序，如图1所示为一侧铰点孔，尺寸为φ270 mm，同轴度要求是0.05 mm；由于该结构尺寸大，翻转困难，要求一次加工到位；加工设备是一台双面落地铣镗加工中心FPT—AR×40。

采用加装直角弯头的方法镗φ270 mm铰点孔时，由于外侧立板干涉，只能从内侧往外侧加工。如图1可见，两组耳板铰点孔上下高度是1700 mm；间距是400 mm，算上板厚其尺寸达到560 mm，因此镗刀刀杆的长度尺寸要大于700 mm。现有的镗刀杆直径小，即使切深很小，镗外侧孔时也颤动很厉害，导致无法加工。由于该孔与销轴联接，且是主要的受力部位，必须要保证精度。鉴于此设计了一套工装提高镗刀杆刚性，用于加工这4组铰点孔。

2.工装主要结构

解决问题的主要思路还是在于如何提高刀杆的刚性，采用支架形式。该套工装主要由刀杆内支架与外支架两大部分组成，其内支架包括腹板1、轴套2和调整螺栓3；外支架包括筋板4和底板5（见图2）。该套工装的调整部分主要由3根调整螺栓构成，通过调节螺栓的长短来调整刀杆对刀时的对中。

腹板由钢板直接气割而成，上面开有减重孔；轴套由管材切割下料而成，待与腹板1焊接后车削内孔。由于和刀杆直接接触，内孔开有油槽，保证和刀杆间具有足够的润滑；调整螺栓采用普通螺栓，且将端面车圆，通过调节长短与外支架内孔接触；筋板由钢板直接气割而成，起到支撑作用；底板与筋板焊接到一起，上面开有联接孔，便于与工件联接到一起。

图1 铰点孔位置及尺寸

图2 工装主要部件

3.实际应用与效果

考虑到要加工4 组铰点孔，特别是当加工到上部的2组铰点孔时，距工作台的高度2400 mm（含垫块），因此如何方便的固定支架是个问题，这里采用在结构件打安装孔的方式固定。在镗完结构件内侧的铰点孔后，试镗下外耳板找正基准。安装工装时，首先在两耳板间工件壁上打两个螺纹孔，然后将外支架安装上，如图3所示；其次，把刀杆穿上内支架，然后穿过外支架孔，安装到直角弯头上，如图4所示；最后将内支架与外支架组合到一起，调整调整螺栓，根据之前的加工的基准，找正刀杆。通过这种方式，圆满的解决了加工问题，对加工后的铰点孔检测后也完全达到了设计的精度要求。

图3 加工安装螺纹孔

在使用该工装之前，生产首台该型产品此结构件时，采用的是在干涉侧切割500 mm×500 mm工艺孔，镗完后再将工艺孔堵死焊上的加工方式。由于结构件质量约60 t，翻转找正困难，采用原加工工艺时，需要在设备工作台上完成切割4次且焊接4次作业，需要使用火焰切割机和气保焊机，员工劳动量很大，加工时间长，而且这种方式还会导致结构件整体性能的下降。通过使用该工装，充分利用现有刀具，在仅使用本加工设备和人员的前提下，减少工作量，将加工时间缩短为原先的1/5，极大地提高了加工效率。

图4 安装支架工装

4.结语

该工装生产方便，操作简单，容易保证加工质量。通过上面的加工实例可见，在结构件加工过程中，会出现各种各样的生产问题，要在不增添新设备与刀具的前提下，充分利用现有设备解决加工难题。而通过设计简易工装的方式，给我们提供了一条很好的解决问题的思路和手段。

[1]胡顺.大型结构件的孔加工方法[J].北京：金属加工冷加工，2012（13）：33.

[2]肖德明，高指林，局魁，等.一种重型销轴安装装置的研制[J].天津：工程机械，2012.5（43）：46-48.