掘进机后支撑腿镗孔专用夹具设计

王成军，刘琼，韩董董，蒋远远，李龙，荣莉

(安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南 232001)

掘进机后支撑腿是掘进机上的重要零部件，它对防止掘进机上履带的接地比压偏移和机体横向滑动、增加掘进机的接地长度和提高整机稳定性起着至关重要的作用［1－3］。后支撑腿两端的连接孔尺寸较大，其尺寸公差和形位公差的要求都比较高，需在镗床上加工完成。同时，由于掘进机后支撑腿结构形状的特殊性，其连接孔在镗孔时定位基准难以确定，且在镗床上定位困难。传统加工工艺中，需先在工件上焊接4个临时基准，待镗孔加工完成后再去除临时基准。这种工艺方法不仅费时费力，而且定位基准与设计基准不重合，降低了加工精度，加工时找正与调节不便，质量难以控制，生产效率低［4］。为此，通过对掘进机后支撑腿两端连接孔进行镗孔工艺分析，设计镗孔加工专用夹具，有效地解决了上述问题。

1 两端连接孔镗孔工艺分析

掘进机后支撑腿的结构如图1所示。根据加工工艺要求，镗孔安排在钻孔去毛刺后。保证左端两孔孔径尺寸为φ120+0.0540mm，两孔同轴度φ0.04 mm，表面粗糙度Ra3.2μm。右端孔径φ140+0.0630mm，与左端孔轴心的平行度为0.08 mm，表面粗糙度3.2μm。镗孔时先加工左端，后加工右端孔。

图1 掘进机后支撑腿的结构图

2 夹具的设计

2.1 工件的定位与夹紧

工件两端孔的设计基准都是平面，平面各向尺寸均较大，易于定位，根据基准重合原则，所以设计基准可以作为定位基准。由于定位基准为平面，则采用六点定位原理定位［5］。使用支承板组成一个平面定位消除3个自由度，侧面使用两个球头支承钉定位限制两个自由度，尾部使用一个球头支承钉定位限制一个自由度。工件斜平面的尺寸较大，为了定位的可靠性，有必要增加斜面辅助支承。因为工件底平面和斜平面上有台阶，夹紧装置可设计为压板加紧装置。斜面辅助支承上用辅助夹紧装置［5－7］。

2.2 夹具的结构设计

后支撑腿镗孔专用夹具的结构如图2所示，主要包括夹具体1、平面支承夹紧装置2、斜面支承夹紧装置3、侧面定位装置4和尾部定位装置5。

图2 夹具体结构示意图

夹具体1设计。夹具体是夹具的基本骨架，在夹具体上设有4个U型缺口，能够方便可靠地用T形螺栓将夹具体安装在镗床的工作台上。由于工件的尺寸较大，为节省材料及增加强度，在夹具体的底板面设有加强筋。

平面支承夹紧装置2设计。由于工件底面焊有4块带有防滑凸起的八字形防滑块，防滑块尺寸精度在焊接时难以保证，而防滑块的地面为非平面，若防滑块直接放在条形支承板上，会导致工件的定位精度低，且不满足基准重合原则，所以设计了由4块条形支承板2.1分两组呈八字形布置在夹具体上作为定位平面，用螺钉安装在夹具体上。平面夹紧装置2.2包括压紧螺钉、螺母、定位销、弹簧和压板，4个平面夹紧装置分两组布置在夹具体两侧。

斜面辅助支承夹紧装置3设计。斜面辅助支承夹紧装置3由斜支撑板3.1、斜支承架3.2、U形夹板3.3组成。工字型斜支承架3.2焊在夹具体1上且与支撑板3.1固连，U型夹板3.3与斜支撑板3.1固连。由于辅助支承不起定位作用，所以工件斜面不能直接放在斜支承板上。因此，在斜支承板上设计了4个可调球头支承钉用于支承工件。U形夹板3.3作为辅助夹紧装置保证了夹紧的方便可靠。

侧面定位装置4和尾部定位装置5设计。如图2所示的侧面定位装置由前侧面定位板4.1、后侧面定位板4.2组成，为了工件安装调节方便，在定位板上设有可调球头定位螺钉。尾部定位装置5由尾立板、尾部可调球头定位螺钉和手柄组成。

3 夹具的使用

使用时，先将夹具置于镗床工作台上，根据待加工的掘进机后支撑腿的实际规格和尺寸，初步依次调节斜支承板3.1、前侧面定位板4.1、后侧面定位板4.2、尾部定位装置5上的可调球头螺钉的旋进尺寸，再调节好平面夹紧装置2.2的压紧螺钉和定位销;然后，将待加工掘进机后支撑腿置于夹具上，再依次微调上述可调球头螺钉使之与待加工工件对应位置接触，依次拧紧平面压紧装置2.2和U形夹板3.3上的压紧螺钉;最后，再移动夹具，对待加工的掘进机后支撑腿加工前找正，位置找正后，用螺栓将夹具体1固定在镗床工作台上。后续同规格的后支撑腿在装夹时，无需对夹具重新调整，也不用找正。若因毛坯制造或前道工序加工造成较大尺寸误差，可微调可调球头螺钉对工件定位。

4 结束语

设计的掘进机后支撑腿镗孔专用夹具解决了掘进机支撑腿两端连接孔在镗孔加工时定位基准确定和找正困难等问题，它结构简单，定位精度高，节省工时，操作方便。在生产中，该专用夹具应用于掘进机后支撑腿镗孔加工工序中，可使平均工时节约一半，大大提高了加工效率，且该工序的废品率下降了90%，取得了显著的效果。

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