姜 輝

(中車山東機(jī)車車輛有限公司 山東 濟(jì)南 250022 )

1 問題的提出

隨著研發(fā)能力的提升及國內(nèi)外市場(chǎng)的開拓，貨車產(chǎn)品呈現(xiàn)多樣化、瞬變性、個(gè)性化特點(diǎn)，要求生產(chǎn)線能夠快速切換調(diào)整，工裝轉(zhuǎn)型快投入少，故柔性工裝及可移動(dòng)工裝成為生產(chǎn)的必需品?，F(xiàn)有的一些老工裝因?yàn)椴荒軡M足新生產(chǎn)形勢(shì)的需要而處于閑置狀態(tài)。按照精益管理的理念，少投入大產(chǎn)出，消除一切浪費(fèi)，盤活現(xiàn)有工裝資源，減少新工裝投入是很迫切的任務(wù)。

中車山東機(jī)車車輛有限公司原有C70型敞車車體翻焊胎使用多年，有通長的夾緊回轉(zhuǎn)梁并且有預(yù)埋基礎(chǔ)，為固定不可移動(dòng)臺(tái)位，隨著車間工藝布局的重新調(diào)整，該翻焊胎被清出廠房，現(xiàn)為閑置狀態(tài)。

1.1 原有翻焊胎結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

原有翻焊胎由回轉(zhuǎn)動(dòng)力、夾緊回轉(zhuǎn)梁、預(yù)埋基礎(chǔ)組成。夾緊回轉(zhuǎn)梁是通長梁，梁上設(shè)有安裝孔，可隨車型不同，小范圍調(diào)整夾緊裝置的位置，具有一定的柔性。

1.2 原有翻焊胎的缺點(diǎn)

夾緊回轉(zhuǎn)梁長度是固定的，當(dāng)需翻轉(zhuǎn)的工件較長，超出梁的長度時(shí)需對(duì)梁進(jìn)行加長，否則無法使用；夾緊單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用效果不好，需改進(jìn)設(shè)計(jì)；工裝需要預(yù)埋基礎(chǔ)，如果工藝布局發(fā)生變化，工裝移動(dòng)后需新增基礎(chǔ)，費(fèi)錢費(fèi)時(shí)，且給工藝布局調(diào)整帶來困難。隨著新產(chǎn)品試制車型增多及工藝布局調(diào)整的需要，需要對(duì)現(xiàn)有工裝進(jìn)行柔性化改造升級(jí)。

2 改造方案

改造翻焊胎為無基礎(chǔ)、無大梁的新型翻焊胎，改造后的翻焊胎由原有翻焊胎回轉(zhuǎn)動(dòng)力部分、新設(shè)計(jì)的翻焊夾具、新增支撐平臺(tái)組成，如圖1所示。

1—原有翻焊胎的回轉(zhuǎn)動(dòng)力部分；2—新設(shè)計(jì)的翻焊夾具；3—新增支撐平臺(tái)。圖1 改造后的翻焊胎

2.1 貨車車體翻焊胎夾具設(shè)計(jì)

翻焊夾具由夾緊單元和定位單元組成。定位單元保證與工件的可靠定位及與翻焊胎回轉(zhuǎn)動(dòng)力部分的連接，夾緊單元的功能是把工件夾牢，克服翻轉(zhuǎn)時(shí)的重力及慣性力。

2.1.1夾緊單元設(shè)計(jì)

原有夾緊單元由長壓鉤、固定轉(zhuǎn)軸、移動(dòng)軸、絲母、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、帶手輪絲桿組成、滑動(dòng)軸承座組成。

轉(zhuǎn)動(dòng)手輪絲桿組成帶動(dòng)絲母前后移動(dòng)，絲母有耳座帶動(dòng)移動(dòng)軸在長滑槽中移動(dòng)，移動(dòng)軸前后移動(dòng)帶動(dòng)長壓鉤繞固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)壓緊或松開工件。

原有夾緊單元存在的問題：兩個(gè)長壓鉤很長并且間距很寬，易和壓緊工件上的零件發(fā)生干涉；絲桿與絲母配合把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)要求機(jī)構(gòu)配合間隙精密，絲桿組成兩端的兩個(gè)滑動(dòng)軸承座對(duì)絲桿有定位約束作用；絲母對(duì)移動(dòng)軸的推力方向與移動(dòng)軸不重合，絲桿組成受到軸向推力及彎矩作用，絲桿受力狀態(tài)不佳則容易變形。當(dāng)絲桿彎曲變形，直線度超標(biāo)就會(huì)移動(dòng)費(fèi)力，經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活和夾緊困難的情況。

如圖2所示，新的夾緊、定位單元由帶絲母手輪、固定轉(zhuǎn)軸、短壓鉤、回轉(zhuǎn)絲桿、絲桿回轉(zhuǎn)軸、支撐梁、定位板、連接盤組成。

1—帶絲母手輪；2—固定轉(zhuǎn)軸；3—短壓鉤；4—回轉(zhuǎn)絲桿；5—絲桿回轉(zhuǎn)軸；6—支撐梁；7—定位板；8—連接盤。圖2 新的夾緊、定位單元

帶絲母手輪與回轉(zhuǎn)絲桿連接。工作時(shí)旋轉(zhuǎn)帶絲母手輪，手輪前部絲母端面推著短壓鉤圍繞固定轉(zhuǎn)軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，短壓鉤回轉(zhuǎn)壓緊或松開工件。帶絲母手輪與絲桿配合旋合時(shí)絲桿與絲母做相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榻z桿沒有完全固定，所以在與絲母發(fā)生相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)可繞絲桿回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，不會(huì)發(fā)生原有結(jié)構(gòu)因?yàn)榻z桿兩端有固定支撐結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的抗勁費(fèi)力現(xiàn)象。壓鉤改進(jìn)為短小結(jié)構(gòu)并且兩壓鉤間距寬度變窄。長度短，寬度窄，可以盡可能減少與工件接觸的空間，降低與工件發(fā)生干涉的可能性。

2.1.2定位單元設(shè)計(jì)

定位單元由支撐梁、定位板、連接盤組成。支撐梁為L型結(jié)構(gòu)，長度為950 mm,高度差為270 mm，不與工件緩沖器干涉，適用于所有采用標(biāo)準(zhǔn)車鉤緩沖器結(jié)構(gòu)的中梁。支撐梁起支承工件的作用，與工件底架中梁的下平面接觸；定位板用于工件橫向定位，工件中梁內(nèi)擋插入定位板兩端。中梁帶墊板內(nèi)寬為330 mm,定位板寬度為320 mm；連接盤上有均布的螺栓連接孔與回轉(zhuǎn)動(dòng)力端連接盤通過螺栓連接，傳遞回轉(zhuǎn)扭矩。為了保證連接可靠，連接盤焊后加工保證工作面平面度小于0.8 mm。

2.2 無基礎(chǔ)支撐平臺(tái)設(shè)計(jì)

無基礎(chǔ)支撐平臺(tái)的設(shè)計(jì)原理是把工件受到的外力轉(zhuǎn)化為內(nèi)力。翻焊胎受力如圖3所示。

圖3 翻焊胎受力示意

翻焊胎受工件重力產(chǎn)生的向下壓力，該壓力如果在翻焊胎的支點(diǎn)外，則翻焊胎還有傾倒的翻轉(zhuǎn)力矩。如果支點(diǎn)在壓力外則翻焊胎僅承受壓力，不承受翻轉(zhuǎn)力矩，轉(zhuǎn)化為支撐裝置的內(nèi)力。所以無基礎(chǔ)改造的設(shè)計(jì)理念就是設(shè)計(jì)既寬又長的大底座平臺(tái)。設(shè)計(jì)大底座平臺(tái)與原有工裝連接，功能是加高及擴(kuò)大支撐面積。底座的長度、寬度足夠大，保證工件的回轉(zhuǎn)中心都包含在底座范圍內(nèi)。支撐平臺(tái)由方管組焊成框架，框架上面焊接平板成為整體基礎(chǔ)平臺(tái)；長和寬足夠大使工件對(duì)翻焊胎的壓力落在平臺(tái)內(nèi)，保證翻焊過程平穩(wěn)。

3 工裝的使用

3.1 重心計(jì)算

如圖4所示，以回轉(zhuǎn)中心為分解面，以上為上偏重，以下為下偏重。設(shè)工件質(zhì)量為W1，重心到支撐面的距離為H,W2為單個(gè)夾頭的質(zhì)量，數(shù)量為2，重心到支撐面的距離為A；W3為單個(gè)回轉(zhuǎn)盤的質(zhì)量，數(shù)量為2，到中心的距離為B；其中X到支撐面的距離為變動(dòng)求解量。平衡時(shí)上偏重等于下偏重，列一元方程式：W1(H-X)=2W2(A+X)+2W3B，得出X值。例如：一種工件漏斗車車體鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量W1=9 500 kg,重心到支撐面距離H=594 mm,W2=880 kg，A=295 mm；W3=650 kg；B=315 mm，帶入數(shù)據(jù)后，解一元方程式X=418 mm。因?yàn)橹挥蠾1、H為隨工件而變的變量，所以帶入定置公式可簡化為X=W1H-928700/1760+W1。帶入W1、H值就可得到X值。

圖4 重心計(jì)算示意圖

3.2 使用步驟

根據(jù)計(jì)算得出X值，選擇合適的螺栓連接孔，連接定位單元與回轉(zhuǎn)動(dòng)力連接盤，保證與理論回轉(zhuǎn)中心盡可能重合。

使用時(shí)，把需要翻轉(zhuǎn)的工件通過天車吊運(yùn)到翻焊夾具上，工件中梁內(nèi)腔插入工裝定位板，位置靠近前從板，定位工件；中梁下平面與工裝支撐面接觸；旋轉(zhuǎn)手輪使壓鉤壓緊工件，定位夾緊到位后才可以翻焊。翻焊完后，反方向旋轉(zhuǎn)手輪使壓鉤脫離工件到不影響工件吊出的位置后，用天車吊走工件。

4 結(jié)束語

按照以上方案對(duì)貨車底架翻焊胎進(jìn)行了柔性化改造。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)使用驗(yàn)證，工裝柔性好，移動(dòng)靈活，適應(yīng)工藝布局調(diào)整。改造既有工裝減少了新工裝的投入，符合精益生產(chǎn)的理念，降低了生產(chǎn)成本。□