15T-40T挖掘机动臂加工工艺优化

孔萌

徐州徐工挖掘机械有限公司 江苏徐州 221000

1 15T-40T动臂机加工问题现状分析

1.1 工装通用性差，工件加工周期过长

由于15吨动臂和40吨动臂外形尺寸差别较大，当前使用的动臂加工工装无法满足15-40吨动臂加工需求，目前使用两套不同的工装进行加工。两套工装的加工范围分别为15T-20T和20T-40T。由于两套工装之间不能通用，实际加工生产时只能使用单工作台加工，工件装夹找正及拆卸等辅助工序无法线下完成，导致机床停机时间过长，无法进行连续化加工，致使工件加工周期过长[1]。

1.2 手动试切效率低，质量稳定性差

现在，现场加工动臂使用的定位方式为采用两主轴伸出相同长度然后用钢直尺去测量每个孔端面距离主轴端面的长度来进行定位的。这种定位方式效率低，经常出现“顾前不顾后”的情况，调节完前叉孔后又会出现定位孔偏移，需要反复多次的来回调整才能基本满足加工的定位要求[2]。

2 15T-40T动臂加工工艺优化

2.1 工装通用化改进

针对现有工装快速换型装置移动距离过短，通用化弱的问题，通过延长底板及导轨，将快速换型装置移动距离由过去的800mm增加为1200mm，实现15-40T动臂加工全覆盖。在现有工装的基础上，改进快速换型装置，更换滑动导轨和安装底板增大快速换型装置移动距离以此来增大工装使用范围，同时改进中间侧面顶紧立柱的结构形式以及安装布局，避免加工干涉，滑动导轨长度由1900mm更换为3000mm，通过改进，15T-20T动臂加工工装可以通过快速换型实现20T-40T动臂加工，20T-40T动臂加工工装亦可通过快速换型进行15T-20T动臂加工。工装通用化改进完成后，每台机床上放置的两套工装均可以加工15T-40T动臂，通过制定双工作台连续加工方案，实现了15T-40T动臂连续化加工，动臂装夹、找正、拆卸以及修磨等辅助工序全部线下完成，大大缩短了机床等待时间，使得动臂单件加工周期缩短了30%，极大的提升了产品加工效率，另外，针对工装定位及夹紧问题，将快速换型装置定位与夹紧相结合，制作了工装快速定位与夹紧机构，在大底板不同的位置设置了定位座，同时该定位座具有固定的作用为实现工件的快速定位及锁紧的固定性,这种方式可以快速有效的进行定位,节约了大量的装夹时间,促进了产能的提升。

2.2 端面测量应用推广及运算宏程序优化

使用简单的自对中装置进行工件的预调缩小装夹造成的误差。在动臂的前叉孔处及定位孔处固定一两端螺旋线相反的梯形螺纹杆用做传动，再在螺纹杆上旋入两定位块使定位块与两主轴间距产生对称。这样，当旋转螺纹杆时带动两定位块靠近或远离，从而实现工件夹紧松开，并且在夹紧时会使工件自动的处于两主轴中间位置，完成简单的工件自对中工序。当找正完毕后，只需将自对中装置反向旋转几圈即可将孔两端面的压板远离工件表面。然后可以使活动压板旋转至工件下方避免加工干涉。采用先进的在机测量系统，消除手动试切加工工序,并消除装夹误差。针对动臂需要通过试切确认对称度的问题，通过对雷尼绍在机测量底层程序进行研究，调取端面测量程序包并在测量主程序中添加端面测量程序，并采用全局变量对端面测量数据进行提取，工件测量过程中即可实时显示动臂左右两侧端面对称偏差情况，操作人员可根据测量数据，实时进行工件对称调整，大大缩短了工件装夹找正时间[3]。

针对运算宏程序傻瓜式报警问题，首先对雷尼绍在机测量底层基础程序包进行分析，调取孔径及端面测量过程中工件原点偏置值中的系统变量，并将该系统变量存储在全局变量#521-#540中，测量数据调取完成后将其存储在系统变量#602-#628中进行冷冻存储；然后对测量数据进行空间尺寸计算及尺寸超差修正，由于测量原始数据通过宏程序进行冷冻，在坐标修正过程中，原始数据一直存储在系统变量中，坐标修正完成后，通过将修正的坐标值与原始坐标值进行比对，当修正后偏心量超过图纸要求的公差时，程序自动报警并指示报警坐标位置，当加工余量不足时，程序可以实现修正方向提示，通过上述改进实现超差变形结构件加工坐标可在机床现场修正及偏心量显示，无需通过试切进行确认，大大降低了工件加工时间，同时有效避免了不合格品的产生，（原理见图1）。

为了提高宏变量的可读性，对在机测量系统测量过程和运算过程中涉及的宏变量进行重新布局，使宏变量截面更加清晰易读。

图1 偏心量计算原理

使用在机测量时可以自动测量工件端面Z值，操作人员可以直接从机床显示面板上读取装夹误差值，操作人员可以根据左右两侧Z轴测量数据实时调整工件装夹方向，及时消除因自对中误差造成的装夹误差。

3 结语

通过工装通用化改进，增大快速换型装置行程，增加工装装夹范围，实现动臂双工作台连续化加工员工辅助时间降低30%；推广应用端面测量程序，优化运算宏程序，消除手动试切工序，达到一次校验合格率100%；设计制作专用防振工装，提升耳板孔加工稳定性，提升耳板孔加工质量和效率。