斜面加工胎具的设计方法分析及其应用研究

张文秀

引言：为了提高斜面加工零件的生产效率，保证加工零件的生产质量，适应现代规模化生产的需要，本文结合当代斜面加工方法的进步经验，以煤矿中的液压支架和某地铁立板的斜面加工为例，对斜面加工中利用专用装夹胎具进行了探讨。

在现代化制造生产中，批量化生产已经成为提高加工速度和质量的重要手段，在工业制造中应用广泛。而对于斜面加工来说，在对千差万别不同形狀的零件进行批量化生产的时，如何即保证产品质量，又能缩短辅助时间，降低加工难度，提高加工效率，就成为亟待解决的问题。

一、斜面加工技术改进的必要性

随着技术的进步和人们对产品要求的不断提高，对于产品的尺寸、规格等分类也越来越细，以煤矿中的液压支架来说，就存在各类千差万别的斜面的加工。采用传统的加工方法在进行加工前，需要先利用楔块和垫块来保证斜面，这样会导致零件装夹辅助时间长、效率低，对于批量生产来说提高了生产成本，而且产品质量不能达到有效保证，不能满足生产要求。我们对于以往生产液压支架的斜面加工存在质量问题进行了调查，发现问题主要集中在几个方面：1，尺寸公差不匹配。在斜面加工中，移动轴为相互垂直轴，移动时就会和斜面夹角形成一个函数值，而在计算切削位移量时有一定难度，移动的实际位置和计算也会产生误差，使得公差尺寸不易把握。由此导致了超差现象，尺寸公差不匹配。2，角度不符。粗加工时，毛皮余量较多，在切削力大时角度容易偏移或校正角度不够精确，造成角度不符。3，斜面的对称性不好，机床附件旋转后平面和中心位置的偏斜产生的差别，使二斜面和中心轴线不对称。4，加工方法不同造成的误差。在加工中，由于不同操作师傅的操作方法不同，比如有人先做基准，有人根据划线粗技工，容易产生误差。以上这些造成的质量问可以通过重新定位修正来弥补，但会浪费大量人力和物力，也会延长加工周期，从而影响整体节点计划。

二、斜面加工胎具的设计方法

（一）某地铁立板的斜面加工。以某地铁立板的斜面加工为例，传统的法是把多个立板叠放一起，对边缘进行焊接然后在对立板边缘加工。完成后，再把这些立板分开，逐个进行加工，加工时利用两个压板对找好基准的立板进行固定并加工。但是这种加工方法容易产生偏移或倒角不平，究其原因，一方面是因为切割后的立板会带有一定的弧度，与工作台无法完全接触，所以会造成倒角不平，而倒角不平有会直接造成地面到倒角边缘的尺寸达不到设计要求。另一方面将立板两端直接固定的装夹方式，只能使其在垂直方向上不移动，一旦进行斜面加工时，会常出现以装夹部分为基点的水平偏移，倒角加工质量不合格。

为此，可以设计立板斜面加工时的专用胎具，严格控制加工过程，以3500×800×80 的钢板为例，在设置好基准后将其固定。然后在加工中心编好程序，根据立板尺寸对该钢板加工。此时，装夹在胎具上的立板仍然会不断偏移，因此可以在胎具上加工两个孔，配置两个可膨胀圆锥套销，如图1所示，经过这样的加工后，立板被牢牢固定不会在发生移动。这种加工的好处一是可以显著提高产品质量，由于立板在三个方向上都被固定，避免了偏移的可能，也保证了斜面的平整性，使得倒角到地面等各项尺寸都能满足设计要求。二是省去了焊接和划线工序。在加工时只需要把加工好的工装放置在工作台上装夹，然后固定立板，只需工装定位一次就可以批量生产，避免了多次定位，提高了工程效率。三是节省了刀具。由传统的多片立板加工减少到一片，避免了刀片和加工面的接触次数，从而减少了刀具使用频率，增加了刀具使用寿命。四是，提高了立板加工的使用效率，减少了设备重复和人工资源的浪费，使用胎具前该地铁项目加工一片立板需要3小时，而使用后只需要一个小时，减少了工时，降低了企业的成本费用，尤其在大型项目中非常明显。

（二）液压支架斜面加工。本研究中的顶梁限位板以ZY10000/28/62型液压支架中的为例，图2。在对斜面加工时，基本思路应是把工件放到胎具上，然后考虑如何把工件的斜面加工转为平面加工，即要使工件的加工斜面处于水品面。同时在设计中还应兼顾到工件放置的牢固、较高的加工件加工质量以及装夹的方便性，接着设计出可以满足以上要求的胎具限位版。

进行胎具加工前，先把胎具切割成两个工件，具体数据和形状如图3所示，加工时要保证斜面始终呈12 ?，宽度大小保持在83mm。同时83mm和与其垂直的两个面，65mm、68mm和130mm面应保持严格的互相垂直，防止出现质量问题。另外对于各处尺寸有相差的地方，比如图3中283mm比工件80mm处寸大，此时应注意工件是数控切割的毛料，而其公差为±1，因此下料时可能造成切割不垂直、外观不好等情况。避免方法是80mm设计时工装处为83mm，然后在尺寸45mm处钻孔攻丝。接着再用台钳把加工好的两个胎具加紧，用螺杆固定，至此，加工斜面的胎具就完成了。这种胎具的优点是零件装夹便利，只需要活动上面的螺杆，就可以轻松对被加工工件轻易拆卸。一般来说，其他条件相同的情况下，采用这种方法可以调高30%以上的效率，产品不合格率也大为降低。

结束语

通过以上胎具的设计及使用，可以大幅度提高批量生产的进度和质量，减少返工率，缩短加工周期，避免对后续工序造成消极影响，也解决许多产品加工中存在的难度，从而为企业创造更高的经济效益。同时，这两种方法都属于限位版胎具的设计和运用，具有一定的普遍性，对于各种斜面或斜孔加工都可使用，因此可以在实际生产制造中大力推广。

参考文献

[1]闫文德.整体组合顶梁悬移液压支架在长城三井的应用[J].煤.2009（03）.

[2]成大先主编.机械设计手册[M].化学工业出版社，2002.

[3]彭中年.基于球面车削工艺的探讨[J].机械研究与应用.2011（02）.

（作者单位：中国能源建设集团鞍山铁塔制造总厂）