城轨车辆侧墙板加工工装模块化设计

王宇兵

摘 要：模块化工装设计有利于提升工装的切换速度及通用性，从而降低工装制造成本、提高生产效率，进而实现精益化生产。文章详述了该工装的设计思路、结构以及使用效果等。

关键词：模块化；侧墙板加工；工装设计

前言

铝合金侧墙板的加工为城轨车辆车体制造的主要工序之一，以往项目工装均采用仿形设计，即工装定位面仿照侧墙板的截面形状进行设计，以实现其定位装夹。而城轨车辆侧墙板截面形状多样，故以往项目针对不同侧墙板设计不同的专用加工工装，造成加工工装众多，通用性较差，不利用现场快速切换及保管。文章通过对产品的分析，拟研制出的模块化侧墙加工工装，以降低制造成本，提升工作效率。

1 侧墙板特征分析

铝合金侧墙板采用型材拼焊而成，其机加工工序的定位装夹主要与侧墙板的截面形状相关，各项目侧墙板截面形状如图1所示。侧墙板截面形状可分为直形侧墙板和鼓形侧墙板，型材厚度一般在30mm～50mm范围，高度从1912mm～2087mm不等，其端部结构形式有两种，为方便描述，文章分别将其定义为结构形式I和结构形式II。

图1 侧墙板截面形状图

2 模块化工装设计思路

文章采用模块化的工装设计思想设计该侧墙板加工工装，通过少量模块化配件的更换实现工装的通用化，以满足各种类型的侧墙板的定位装夹需求。

工装按功能分为三个主要模块，主定位夹紧模块、辅助定位夹紧模块、中间支撑模块，其中主定位夹紧模块具备Y向定位和Z向定位及夹紧功能，辅助定位夹紧模块具备Z向定位及夹紧功能，中间支撑模块仅作支撑减震不作定位和夹紧。

3 工装结构设计

3.1 主定位夹紧模块

主定位夹紧模块主要由底座模块、Y向定位模块、Z向定位模块、压紧模块等子模块组成，如图2所示。侧墙板端部结构形式不同时，可采用不同的压紧模块进行压紧，能有效避让开重要加工特征同时保证装夹可靠。

Y 向定位模块为组合件，可以整体插拔，与底座之间无固定连接，更换效率高。通过Y向定位模块的更换可以实现对不同高度的侧墙板的定位装夹。

3.2 辅助定位夹紧模块

辅助定位夹紧模块与主定位夹紧模块配合作Z向定位，不作Y向定位，其结构与主定位端结构类似，主要由底座模块、Y向定位模块、Z向定位模块、压紧模块等子模块组成，如图3所示。

图3 辅助定位夹紧模块

装夹直板侧墙板时，使用Z向平垫配合主定位端工装对侧墙板进行定位，夹紧采用压紧模块I组件进行压紧。

装夹鼓形侧墙板时，可使用可更换Z向定位模块，配合主定位端工装对侧墙板进行定位，夹紧采用压紧模块II组件进行压紧。

此外，主定位端和辅助定位端工装的压紧模块中均采用阶梯式的后端垫块可以保证工装可以适应于不同厚度的侧墙板的装夹。

4 使用效果验证

为验证该模块化加工工装的使用性能，文章选用图1中四种典型截面的侧墙板对工装进行验证，验证结果表明，通过各模块化配件的切换，该工装能满足不同截面侧墙板的定位装夹需求，侧墙板加工过程中无异常震动，产品无质量缺陷。此外，工装切换过程简单耗时低，提高了生产效率和机床利用率。

5 结束语

文章首先对各项目侧墙板进行充分的调研分析，在此基础上采用模块化的设计思想，研制出能适应多个项目、多种截面的车辆侧墙板装夹加工工装，该工装具有通用化程度高、操作简单、切换快捷等优点，达到了降低工装制造成本、提高生产效率，实现精益化生产的目的。

参考文献

[1]机械设计手册（新编软件版）[M].北京：化学工业出版社，2008.

[2]王中行，安征.UG NX7.5基础教程[M].北京：清华大学出版社，2011.

[3]李旦.机械制造技术基础[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009，2.