掘进机后支撑腿镗孔专用夹具设计

2015-04-26王成军刘琼韩董董蒋远远李龙荣莉

机床与液压 2015年2期

王成军，刘琼，韩董董，蒋远远，李龙，荣莉

(安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南 232001)

掘进机后支撑腿是掘进机上的重要零部件，它对防止掘进机上履带的接地比压偏移和机体横向滑动、增加掘进机的接地长度和提高整机稳定性起着至关重要的作用［1－3］。后支撑腿两端的连接孔尺寸较大，其尺寸公差和形位公差的要求都比较高，需在镗床上加工完成。同时，由于掘进机后支撑腿结构形状的特殊性，其连接孔在镗孔时定位基准难以确定，且在镗床上定位困难。传统加工工艺中，需先在工件上焊接4个临时基准，待镗孔加工完成后再去除临时基准。这种工艺方法不仅费时费力，而且定位基准与设计基准不重合，降低了加工精度，加工时找正与调节不便，质量难以控制，生产效率低［4］。为此，通过对掘进机后支撑腿两端连接孔进行镗孔工艺分析，设计镗孔加工专用夹具，有效地解决了上述问题。

1 两端连接孔镗孔工艺分析

掘进机后支撑腿的结构如图1所示。根据加工工艺要求，镗孔安排在钻孔去毛刺后。保证左端两孔孔径尺寸为φ120+0.0540mm，两孔同轴度φ0.04 mm，表面粗糙度Ra3.2μm。右端孔径φ140+0.0630mm，与左端孔轴心的平行度为0.08 mm，表面粗糙度3.2μm。镗孔时先加工左端，后加工右端孔。

图1 掘进机后支撑腿的结构图

2 夹具的设计

2.1 工件的定位与夹紧

工件两端孔的设计基准都是平面，平面各向尺寸均较大，易于定位，根据基准重合原则，所以设计基准可以作为定位基准。由于定位基准为平面，则采用六点定位原理定位［5］。使用支承板组成一个平面定位消除3个自由度，侧面使用两个球头支承钉定位限制两个自由度，尾部使用一个球头支承钉定位限制一个自由度。工件斜平面的尺寸较大，为了定位的可靠性，有必要增加斜面辅助支承。因为工件底平面和斜平面上有台阶，夹紧装置可设计为压板加紧装置。斜面辅助支承上用辅助夹紧装置［5－7］。

2.2 夹具的结构设计

后支撑腿镗孔专用夹具的结构如图2所示，主要包括夹具体1、平面支承夹紧装置2、斜面支承夹紧装置3、侧面定位装置4和尾部定位装置5。

图2 夹具体结构示意图

夹具体1设计。夹具体是夹具的基本骨架，在夹具体上设有4个U型缺口，能够方便可靠地用T形螺栓将夹具体安装在镗床的工作台上。由于工件的尺寸较大，为节省材料及增加强度，在夹具体的底板面设有加强筋。

平面支承夹紧装置2设计。由于工件底面焊有4块带有防滑凸起的八字形防滑块，防滑块尺寸精度在焊接时难以保证，而防滑块的地面为非平面，若防滑块直接放在条形支承板上，会导致工件的定位精度低，且不满足基准重合原则，所以设计了由4块条形支承板2.1分两组呈八字形布置在夹具体上作为定位平面，用螺钉安装在夹具体上。平面夹紧装置2.2包括压紧螺钉、螺母、定位销、弹簧和压板，4个平面夹紧装置分两组布置在夹具体两侧。

斜面辅助支承夹紧装置3设计。斜面辅助支承夹紧装置3由斜支撑板3.1、斜支承架3.2、U形夹板3.3组成。工字型斜支承架3.2焊在夹具体1上且与支撑板3.1固连，U型夹板3.3与斜支撑板3.1固连。由于辅助支承不起定位作用，所以工件斜面不能直接放在斜支承板上。因此，在斜支承板上设计了4个可调球头支承钉用于支承工件。U形夹板3.3作为辅助夹紧装置保证了夹紧的方便可靠。

侧面定位装置4和尾部定位装置5设计。如图2所示的侧面定位装置由前侧面定位板4.1、后侧面定位板4.2组成，为了工件安装调节方便，在定位板上设有可调球头定位螺钉。尾部定位装置5由尾立板、尾部可调球头定位螺钉和手柄组成。

3 夹具的使用

使用时，先将夹具置于镗床工作台上，根据待加工的掘进机后支撑腿的实际规格和尺寸，初步依次调节斜支承板3.1、前侧面定位板4.1、后侧面定位板4.2、尾部定位装置5上的可调球头螺钉的旋进尺寸，再调节好平面夹紧装置2.2的压紧螺钉和定位销;然后，将待加工掘进机后支撑腿置于夹具上，再依次微调上述可调球头螺钉使之与待加工工件对应位置接触，依次拧紧平面压紧装置2.2和U形夹板3.3上的压紧螺钉;最后，再移动夹具，对待加工的掘进机后支撑腿加工前找正，位置找正后，用螺栓将夹具体1固定在镗床工作台上。后续同规格的后支撑腿在装夹时，无需对夹具重新调整，也不用找正。若因毛坯制造或前道工序加工造成较大尺寸误差，可微调可调球头螺钉对工件定位。