倪献峰 耿志民 马志强

摘 要：进口组合连杆拉床采用双床身、双溜板，360度回转工作台的结构，刀座上装有54把各种型号拉刀，一次行程可完成连杆9个外形面、切断、剖分面加工、键槽加工等多个加工内容，相当于一台拉削加工中心，设备制造难度奇高，通过研究，采用国产化设备予以替代，满足工艺要求。

关键词：连杆；专用拉床；国产化；替代

中图分类号：TG376 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）08-0070-01

1 问题提出

我公司机加车间有一台从德国进口的某品牌专用双溜板拉床，是1986年投入使用，该设备制造先进，布局合理、工艺先进，可同时完成连杆9个外形面、切断、拉键槽、拉剖分面等多个加工内容，加工效率高，拉削出的键槽公差等级为3级，加工尺寸稳定，一致性较好。其加工能力是十几台铣床加工的总和，质量稳定、一致性好，如分解加工，需要十几台铣床和相应多的操作人员才能完成，可以节省大量的人力、物力。

但该设备经过20多年的连续超负荷使用，设备性能、加工精度已经出现了明显的下降，存在：加工出的零件质量难以满足精度要求，设备故障率明显上升，加工过程中振动大、刀具消耗、油料消耗异常增加等许多问题。另外，该设备的节拍也不能满足后面工序需求，还有该设备加工品种较单一，一些新产品连杆需靠外委加工，并且，随着公司新工业园的开工建设，连杆的数量和品种会进一步增多，这种矛盾会更加突出，所以急需采用新的加工方案或采购新设备，来缓解该矛盾。该设备已经成了制约机加车间生产线生产的瓶颈工序。但若采购新设备，存在国外同类设备报价太高，投资大；而国内拉床制造厂报价虽然比进口的低，但缺乏制造同类设备经验的矛盾。若想国产化应用成功，必须在加工工艺上进行创新，想办法降低拉床的制造难度。所以，准备通过研究攻关，想办法通过创新，简化设备结构，实现国产化替代。

2 国内外技术和制造能力分析

通过多方调研，我们对国内几家拉床制造商进行了调研和交流，我们综合考虑国产拉床厂家设备制造能力、成功案例，并结合我们公司加工工艺、生产场地等现状，进行调研分析，对收集来的资料论证后认为，若想实现连杆专用拉床国产化替代，需解决以下难点问题：

（1）国内厂家模仿生产垂直布置双滑台拉床的风险太大；（2）工作台360度回转引起的液压软管、线路缠绕问题；（3）重复定位误差问题；（4）对中装置替代问题；（5）夹具结构、形式复杂问题。

3 解决问题初步思路

针对国内厂家模仿生产垂直布置双滑台拉床的风险太大问题采取解决的思路：通过工艺优化，在不增加其它设备的前提下，调整工序内容，减少拉刀数量，设计方案用单滑台拉床替代进口品牌双滑台拉床，降低设备制造难度，具体为：

（1）调整减少毛坯外形面余量 。三个定位凸台余量分别减少1.5mm，小头去重面直接锻造到最小尺寸，取消连杆小头侧定位面、端定位面、小头去重面的粗精拉内容，定位面到小头孔中心的尺寸调整到前面15序拉削定位面和25序镗小头孔保证。（2）连杆40序加工前大头孔为椭圆。取消原30序连杆拉断前两次定位装夹，分别镗上下半圆孔工序内容，改为连杆拉断后，连杆盖、体合装，一次安装镗孔，利用原30序组合镗床，在不增加设备的前提下，用镗连杆大头孔工艺替代原拉削盖体上下半圆弧工艺。

经与毛坯制造商进行充分交流后，认为可以将连杆毛坯小头去重台面尺寸在锻造时直接控制到最小值，取消该部位拉削内容，同时取消相应的加工刀具，该部分加工内容可不在拉床上加工，直接在连杆分组时，在去重机上加工。取消連杆小头侧定位面、端定位面、小头去重面的粗、精拉削内容，将该部分加工内容分解，定位面到小头孔中心的尺寸调整到前面15序拉削定位面和25序镗小头孔保证。取消原30序连杆拉断前两次定位装夹，分别镗上下半圆孔工序内容，改为连杆拉断后，连杆盖、体合装，一次安装镗孔，用粗精镗连杆大头孔工艺替代原拉削工艺，同时把一些新刀具和新技术可以应用到连杆的加工中，从而起到简化连杆线加工工艺、降低生产成本和提高生产效率的作用，为验证该工艺，我们专门设计了4根刀杆，安装到车间原有的四轴镗床上进行了加工验证，效果良好。通过以上调整，需要的拉刀数量可从54把降到37把，并且拉削力最大的拉削连杆上下半圆弧的4把直径φ73的圆拉刀也予以取消，拉削力也降低了一半以上，使单滑台替代成为可能。

3.1 液压软管、线路随夹具回转过程中缠绕问题解决

国外拉床工作台下面采用油路分配器，使工作台与夹具的液压管路系统集成化，夹具上没有外连油管，回转工作台工作时，连续同向旋转，存在液压管路缠绕的影响，这种形式制造难度较大，后期维修也较麻烦，所以通过反复论证，考虑将设备工作台360度连续回转改为90度正反转，不但可以有效解决液压管路缠绕的问题，还可以解决加工节拍问题。

3.2 重复定位误差问题的解决（拉床切断连杆体）

进口设备零件一次定位，夹具随工作台360度旋转，在两个溜板工作下实现连杆的半切开和完全切开，定位误差小。而采用单溜板结构，因考虑设备行程和换刀因素，零件需两次定位，存在重复定位。半切开与全切开采用两次定位，两次定位方式相同，存在重复定位误差，加工精度低，容易造成全切时打刀。解决思路如下：

切开定位：连杆半、全切开原采用连杆端面“F”、大头孔中圆、小头孔定位，建议改为连杆端面“F”、大头侧定位、小头孔定位，大头侧定位面在半切开时与半切开槽同时拉削，相对位置准确，在全切开连杆时采用此面定位，可减少定位误差，避免打刀。

3.3 对中装置问题解决的思路

改变连杆盖、体对中推靠装置形式。连杆盖拉键槽和剖分面时，原采用：端面、螺栓座面和盖内孔半圆定位，需要在设备上加对中推靠装置，结构复杂，新设备采用端面、螺栓座面和打字面定位，盖体推靠装置随夹具旋转。

3.4 夹具结构、形式复杂问题

进口某品牌拉床采用两套夹具，每套夹具上有四个工位，不同工位间相互位置关联性很强，两套夹具间的相互位置精度也存在关联性，精度的保证、调整难度大，不同夹具间的尺寸一致性调整非常繁琐，对夹具的设计、制造，零部件的加工、装配精度要求非常高。而国产替代方案思路为采用一套夹具，不存在两套夹具间的相互位置关联，消除了使用两套夹具加工精度一致性调整的难度。

4 实施效果

针对以上研究思路，逐条进行了论证，认为方案可行性较强，我们和国内某设备制造商进行合作，采用单滑台替代了进口品牌拉床的双滑台，设备工作台360度回转改为90度正反转，取消了对中、推靠装置，一套夹具替代两套夹具，拉床的制造难度大大降低，最终实现了国产化替代。目前，设备已按照原思路要求制造、安装完毕，加工精度满足工艺要求，现已用于生产。另外，部分成果，也应用到了原进口品牌拉床上，实现了刀具简化，设备拉削振动减小，有效延长了该设备的使用寿命。

5 经济效益分析

国产设备价格仅为国外进口同类设备的十分之一，某进口品牌拉床在1985年采购时，就需要人民币约1000多万元左右。

该设备因为刀具简化，刀具数量减少了17把（价值15000元/套），每月使用一套计算，每年可节约刀具费用180000元。

6 进口拉床国产化替代应用结论

通过研究使进口组合拉床得到成功的国产化替代应用，截止目前，国产化设备已加工连杆50万支左右，设备的节拍、精度、安全性、操作方便性等各项指标均达到或超过进口的某品牌拉床。另外，替代方案的部分成果，也应用到了进口拉床上，取消了拉削上下半圆等内容，实现了刀具简化，拉削振动减小，改善了设备的加工状况。产生了可观的经济效益，同时国产拉床还具备调整维护简单等国外设备不可比拟的优点，该设备和技术不但解决了生产线的瓶颈问题，节约了资金，同时吸收了进口设备制造的先进理念，为我们和设备制造商积累了大量的宝贵经验，它的推广应用必将对我们的加工工艺、设备制造水平提升具有非常积极的作用。