篦冷机连接板加工工艺改进

2016-09-23董艳超周建杨松

水泥技术 2016年3期

董艳超，周建，杨松

篦冷机连接板加工工艺改进

董艳超，周建，杨松

连接板是四代篦冷机四连杆机构支撑上的一个零件，由于加工工艺设计不合理，加上工装卡具、刀具不能适应加工要求，导致产品合格率不高，且劳动强度大，生产效率低，无法满足正常的生产节拍要求。经过改革工装卡具和工艺，实现批量化生产，提高了产品质量和效率，同时降低了生产成本，满足了生产装配需要。

连接板；工艺流程；夹具设计；大批量；错齿三面刃铣刀

1　引言

我公司是中材装备集团旗下的水泥装备制造企业，专业化生产篦冷机、辊磨、辊压机等高科技新型干法水泥设备。目前我公司篦冷机专业化生产线已基本形成规模，但由于种种原因，现有设备潜在的生产能力没有充分发挥，在连接板加工过程中出现了一些问题和困难，造成零件加工效率低、不合格率高，满足不了生产装配要求。连接板的加工质量和效率成了影响公司篦冷机产能的瓶颈问题。该零件的生产批量较大，质量要求也较高，故对零件的加工工艺进行问题分析和研究，改进了原有的加工工艺，设计制造了零件的加工工装，优化了生产工艺流程，实现了批量化生产。连接板加工工艺改进后能够保证零件的加工精度，提升零件的加工质量，降低生产成本，生产效率也大大提高，满足了公司篦冷机生产线组装的要求。

2　连接板加工的技术要求

2.1四连杆传动机构简介

我公司生产的TCFC第四代行进式稳流篦式冷却机，采用标准化模块设计，通过调节篦床模块的数量，可以适应不同规模水泥生产线的需求。篦床传动段是水平的，由数列组成，各列相对独立，每列有前后两个液压缸，通过四连杆机构同步液压驱动，形成步进式运动效果［1］。四连杆机构由连结板、支臂、段节梁、三角架等零件组成，机构巧妙地通过支臂、连结板连接段节梁和三角架，通过三角架的旋摆运动产生篦床的往复直线运动。连结板在此四连杆机构中起着重要作用，该件的加工精度直接影响四连杆机构传动的精准度。再加上连结板具有批量大、制作工序多、制造难度大的特点，生产过程中需要重点控制零件的加工工艺。

2.2连结板的加工要求

连接板是篦冷机四连杆机构中的重要零件，该零件材料为Q235A普通碳钢钢板，重量为5.72kg；外形尺寸200mm×148mm×30mm，六面全加工，除图中标注的光洁度要求外，其余为12.5，零件加工如图1所示。该件加工余量单边3mm左右，厚度30mm，公差要求0～+0.2mm，中间轴孔的公差要求+0.025～+0.064mm，光洁度要求3.2，孔与平面、侧面的垂直度、平行度要求0.1mm，两侧面定位销孔的公差要求0～+0.018mm，中心距公差要求-0.1～+0.1mm，该件的重要控制点为轴孔、定位销孔的尺寸、位置度及形位公差等。零件的生产批量较大，由于该零件轴孔的精度要求较高，需要在小数控加工中心加工。

3　工艺性分析与改进

3.1传统工艺加工存在的问题

连接板试制加工过程中，采用传统的加工工艺加工，存在以下问题：

（1）装夹校正工序存在装夹精度低、耗费时间长、产品合格率偏低（仅70%左右）等问题。

（2）连接板上需要打孔的数量较多，孔与孔之间的关联不好确认，孔的中心很难定位，孔之间的中心距达不到图纸要求。

（3）加工周期长，生产率低（平均2h/件），按公司每月出产3条生产线，每条生产线需连接板648件计算，共需1 944件连接板，假设产品合格率为100%，生产全部完成需486个班，两台设备两班制生产约需120多天才能完成，难以满足装配需求，且生产成本不合算。

图1　连接板加工图

3.2问题分析

针对首批产品试制存在的问题我们进行了总结：

（1）连接板六个平面加工时，传统加工工艺用虎钳装卡，用百分表找正，花费时间长，劳动强度大，效率低，不适合批量件的加工，需要改进六面加工的工装卡具。

（2）连接板加工的孔径较小，属于深孔加工，划线加工过程中钻头易抖动偏离中心线，致使加工后孔的对称度和垂直度不符合图纸技术要求，造成产品合格率较低。

（3）连接板凹槽的加工，传统立铣刀加工过程中，形成槽宽尺寸不一致。

根据以上分析，我们认为要提高产品合格率和生产率，须改进工装卡具，提高装夹精度，缩短装夹校正时间，减少加工工序，提高劳动生产率。

3.3改进方案

从以上问题分析中不难看出，连接板加工的瓶颈是没有合理的加工工艺流程与工装卡具设计，因此，制定出一套合理、严格的工艺流程，设计出一套方便、可靠、简单实用的工装卡具是改进的核心内容。根据产品结构特点、精度要求，充分发挥现有设备加工的灵活性，尽可能实现大批量装夹一次加工，以减少工件的装夹找正次数，消除因多次装夹带来的定位误差。我们查阅了有关资料，请教了有经验的师傅，结合工件的技术要求和现有的设备状况，设计出了3套批量件加工连接板的工装卡具。

4　工装夹具结构及工作过程

在改进连接板加工制作方案后，我们编制了合理的加工工艺，设计制作了批量加工的工装卡具，保证了零件加工的质量，提高了生产效率。

4.1编制合理工艺

原先的连接板加工是在小型立式铣床X52K上加工六面及凹槽，费时费力，加工周期较长，严重影响合同交货期，经研究决定利用现有的双面铣床、小卧铣、钻床、小数控加工中心一起组成一个小流水线加工连接板的工艺路线，设计合理高效批量加工的工装卡具，设计过程中同时设计制作了一批检验用样板，在加工过程中随时进行自检，以保证产品质量。小流水线的加工工艺流程为：双面铣床铣六面-小卧铣铣凹槽-钻床钻孔（中间直径45轴孔预钻到40）-小数控加工中心镗铣45轴孔。

4.2工装夹具结构

连接板平面加工工装卡具如图2所示，工装卡具置于双面铣床工作台上，连接板装夹位置在工装卡具的两侧，卡具两侧各有10个顶丝和20件定位销，1个顶丝和2个定位销组成1件零件装夹，两侧一次可以装夹20件，双面铣床的两个动力头同时铣加工，连接板侧面的加工和上下平面铣加工相类似。

图2　连接板平面加工工装卡具

小卧铣X52W铣连接板凹槽的刀架工装卡具如图3所示，刀架工装由刀杆、隔套及4件直径φ200mm、厚度20mm的错齿三面刃铣刀盘组成，连接板凹槽之间5mm的凸台由刀盘之间的隔套控制，一次加工4个凹槽，考虑到小立铣的负载量和机床刀架的承受力，设计工装时减少了一半的刀盘数量。如果机床负载许可，可以加粗刀杆直径，直接装6把厚度20mm和中间1把厚度40mm的刀盘，一次便可以完成零件7个凹槽的加工，效率会更高。

钻床钻孔工装卡具如图4所示，工装卡具由1件凹型钢板、2件顶丝和1件40mm宽的键组成，1个工装卡具可以装夹2件连接板，10个工装卡具组成一个组合，20件连接板为一组固定在钻床的工装卡具上，不需划线，直接钻孔和铰制定位销孔，一次装卡可以完成20件连接板的钻铰孔工作。

4.3加工过程

将连接板平面加工工装卡具放置于双面铣床工作台上，用百分表打表找正工装，误差0.1mm以内，将20件连接板零件依次放置在工装两侧的定位销上，每2个定位销上放置1件连接板，旋转顶丝压紧连接板，即可进行加工，无须每个连接板都进行校正。实现快速装夹校正，节省了装夹校正时间。然后根据连接板加工余量一次进刀到位，控制好尺寸，两侧同时加工，在加工过程中无需再调刀，可一次加工成形，加工后用样板检验，合格后下件清理毛刺，再上20件继续加工。加工完一个批次后，再以同样的方式加工另一面，这样就完成了平面加工的一个工作循环，进入下一个工作循环。

六平面铣完后的连接板转到立铣工序铣凹槽，20件连接板为一组，装夹在和台虎钳相似的工装卡具上。加工前先用百分表找正工装，装好铣凹槽的刀架工装，通过对刀块对刀，直接进刀3mm。进刀到位后，一次加工完成4个20mm的凹槽。移动工作台，Y轴方向进给95mm，再次加工4个20mm的凹槽，中间40mm长的凹槽通过2次进刀叠加完成。用样板检验合格后进行下一组20件的加工。用类似的方式进行钻床钻孔工作，同样也是每批次20件装夹加工。最后进入小数控加工中心编程精加工，镗铣直径45mm的轴孔，采用一次4组，一组5件装夹，数控编程一次完成一批次20件的连接板轴孔加工。

5　实施效果

在同样条件下，我们用这种加工工艺方法连续试验了200件连接板的加工，均达到预期效果，满足了图纸尺寸要求。其优点如下：加工后的连接板尺寸统一，误差很小，具有严格的互换性；加工表面粗糙度值优于图纸要求；通过工装卡具装夹精确定位后无需再打表可以直接加工，加工效率大幅提高，并且减轻了职工的劳动强度，效果十分明显，现1人可以操作2台设备。在当前工艺条件下，我公司已能有效保证连接板零件加工的各项技术要求，原1件连接板全序加工平均到1人约需120min，现1人平均约25min便可完成，工效提高5～6倍左右，每月可完成3～4台套连接板的加工，可与车间生产进度同步，实现了连接板的完全自主加工，结果令人满意。

［1］陶从喜，孙义飞.TCFC第四代行进式篦冷机的研发及应用［J］.中国水泥，2011，2.

Process Improvement of Grate Cooler Connecting Plates