某型车顶推架加工工艺分析及工装设计

李龙

摘  要：顶推架是某型车的重要组成部分，不过在进行机械加工时，其最常用的检测工具找正比较困难，而且需要耗费大量的时间和精力，在真正进行机械加工的过程中，必须针对某型车顶推架的结构的特点以及功能性要求，并考虑加工结构的加工基准要求，来分析其机械加工工艺，并且可以通过现场验证的形式来设计工装，在工装设计中加入夹持设计、增加辅助定位等结构设计，促使其定位更加准确，可靠，同时真正定位起来非常迅速，并且实用性非常强，满足顶推架批量生产的要求。

关键词：顶推架;工装设计;机加工艺

1 引言

某型车的结构件主要包含了工作装置、回装平台以及推土装置，推土装置主要由顶推架、铲刀等组成。其中，顶推架是某型车的重要组成部分，是某型车在工作中的主要受力部件，其质量直接影响某型车的整体性能，外观质量、工作可靠性以及制造成本。顶推架属于典型的弓形箱体异形结构焊接件，外形尺寸大、重量大，焊接成型后，通过机加镗内孔、铣端面加工出与其他部件连接的铰接孔。这些铰接孔的尺寸精度以及位置精度要求比较高。

目前对顶推架进行机加时，由于待加工位置存在垂直方向与平行方向两个位置，加工必须采用数控龙门镗铣加工中心或二次装夹进行加工，由于找正难度大，费时费力且机加时难以找正定位基准，导致加工效率低下，加工成本高，因此，本文主要针对顶推架机械加工找正困难、耗时费力，加工成本高的缺陷，设计一套顶推架机加工装。

2 顶推架加工工艺性分析

顶推架属于弓形箱体异形件，其结构如图1所示，其加工的部位主要包括各铰接孔及其端面，且各孔之间都有平行度、垂直度、对称度以及同轴度要求，各相应孔的平行度为0.6mm，各孔的同轴度为0.5mm，以及对称度0.5mm等尺寸要求。具体加工工艺步骤如下：

（1）将工件吊至工作台并夹紧。

（2）找正孔2的下底面往上110mm位置处与孔3和孔7的中心重合，调整压紧装置保证其偏差在0.5mm范围内，通过找正孔4、孔6的中心与孔1的中心重合，调整左右压紧装置保证其偏差在0.5mm范围内，并兼顾开档尺寸和端面加工余量，夹紧工件。

（3）试加工：以建立的坐标系为原点，按图纸尺寸坐标偏移机床主轴，对待加工孔和面进行试切（试切深度为0.2mm），检查各孔各面加工余量;如果余量不均匀或无余量，可在适当调整机床G54坐标系原点的位置，确保各面加工余量均匀，调整量在1mm以内。

（4）粗镗孔：对孔8、孔9、孔3、孔7、孔5、孔4，孔6、孔1，孔2位置依次进行粗镗孔。

（5）精镗孔：对孔8、孔9、孔3、孔7、孔5、孔4，孔6、孔1，孔2位置依次进行精镗孔，保证孔直径及位置尺寸要求。

（6）铣端面：对孔1、孔2、孔4、孔6、孔3、孔7、孔8、孔9、孔5的端面铣削加工。

（7）反刮端面：对孔1、孔4、孔6、孔3、孔7、孔8、孔9、孔5的内端面进行铣削，保证其开档尺寸及位置尺寸要求。

（8）倒角。对所有孔进行倒角。

（9）自检机加处是否有毛刺，对尖角处理毛刺，涂防锈油。

以上步骤是目前顶推架的机加过程，现场实际生产过程中，工件找正装夹占用了整个机加过程中相当大一部分时间，因此对本次工装夹具的设计提出更高要求，要求能便捷、快速、一次装夹精确找正工件，并能使用卧式加工中心进行加工。

3 顶推架夹具的设计

工装夹具作为顶推架加工的重要组件，需要根据顶推架加工工艺、加工设备和加工要求等综合考虑，最后设计出符合机械加工要求的工装夹具。

3.1 工装设计方案的确定

为满足工装在使用过程中快速，便捷，精确找正的要求，顶推架需要限制六个自由度。

为了保证加工精度，减少因基准不统一引起的误差和保证工件的稳定，选择顶推架孔2下底面往上110mm的平面与孔3和孔7的中心连线建立定位基准平面。利用定位轴、定位支撑、压紧装置、压板、定位块等限制顶推架六个自由度，完成定位。

定位完成之后，夹紧装置应当保证定位稳定，防止顶推架在加工过程中发生位移和振动，夹紧力要充足，夹压点需要合理布置，使合力在定位平面内。利用压紧装置对顶推架四周进行夹紧，夹紧力充分，夹持可靠。

根据定位夹紧方案进行夹具的结构设计，如图2所示。工装整体结构分为两个部分，一部分是顶推架定位底座本体主要用于固定在加工中心工作台上，另一部分是定位夹紧装置（主要由定位支撑、压紧装置、定位轴等组成，定位支撑1居中布置，其他装置均为左右对称布置），主要是用固定顶推架及找正顶推架。

3.2 顶推架机加工装工作过程

顶推架机加采用DB130C卧式加工中心进行加工，其加工示意如图3所示;具体步骤如下。

1、将工件吊装至工装上，将孔2与定位支撑1的轴（位于工件中心）对正，然后将定位支撑1的轴旋入孔2进行定位（此时不松吊链）;

2、通过摆动工件将孔6与定位支撑2的轴对正，再将定位支撑2的轴旋入孔6（定位支撑2的轴为菱形，仅定位X方向）;此时已经限制了工件X、Y方向的自由度，然后将定位支撑3的轴（定位支撑的轴比孔4直径小2mm）旋入孔4。如果能够旋入，则找正了工件，并将顶推架X、Y方向的自由度进行了限制;

3、通过两个压板1和两个压板2将顶推架孔2下端面贴紧定位块1，孔3和孔7的下端面贴紧定位支承（定位支承处允许加1～2mm调整垫片），限制工件的Z方向自由度。

4、将定位轴穿入定位座和孔8、孔9进行定位（如果定位轴能够放入，则证明工件已经找正，装不进则需要校正工件）。

5、工件合格后，用压紧装置1、2、3、4、5将顶推架固定，并将定位支撑的轴旋出，然后拆除定位轴及定位座，最后松开吊链，开始进行加工。

3.3 工装方案设计的特点

（1）设计的工装的机加基准与测量基准、铆焊基准统一，有利于加工精度的提高。

（2） 实现了一套工装多种功能。 顶推架机加工装可以当做检验工装使用。工件吊装上工装后，将定位支撑1的轴旋入后，再穿入定位轴，便可以对铆焊件进行检验，检验其是否合格，合格后可以进行加工，不合格则可以记录超差的数据，然后进行校正。

（3）整体方案设计结构简单实用，成本低廉，机加空间安全可靠。充分考虑机加工人的吊装拆卸的空间、效率，结合人机工程学，选择最有利的工作条件是使工人在进行拧紧压紧装置有足够的空间;提高机加人员安全及装配质量;并可以使顶推架夹紧稳固安全可靠、运行平稳、受力平稳，拆装方便自如安全性高。

4 结束语

该工装夹具的设计制造对于顶推架机加效率的提升十分重要，采取上述方法，解决了无法装夹加工的难点，克服了裝夹加工找正困难的问题，它降低了工件机加的前找正的要求，现在工装增加了找正机构，无需占用机床的加工时间，而且能够轻松、快速的完成工件的找正工件。实现了一次装夹保证加工质量的目的;该工装经使用验证，确实可快速、便捷的找正。目前，该工装已投入生产中使用。产品经检验，其设计尺寸公差控制在产品加工要求的范围内，提高了生产效率，降低了生产成本，为大批量生产和确保质量准备了技术条件。