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1、大型组合机床总装精调方法的改进吕昌金长春一汽装备技术开发制造有限公司,吉林 长春 130062图1 前轴三面立式钻铰组合机床图2 加工示意图1 前言E2-U624汽车前轴钻铰机床,是集团公司为了争取卡车市场,上能力,上水平,上质量的关键设备。该设备用于加工五平柴、 六平柴、 九平柴三种载重卡车五个型号的前轴拳部主销孔钻削组合机床,见图1及表1。该机床为多品种前轴加工机床,加工品种和加工示意图如图2。下面仅就在装配调试这台机床时所遇到的技术问题以及解决方案做一下叙述。1 滑座侧面与自定心对中装置相连接尺寸误差的解决如图3所示,对中装置为油缸、 齿轮、 齿条、 齿轮、 齿条的结构。分析结构图发现,
2、对中装置齿条轴左右支架结合面与滑座侧面之间没有设计出调整环节,由于误差的积累,仅靠加工无法保证左右支架齿条安装在滑座侧面后,支架齿条轴孔之间的同轴度。左右支架之间支承孔不同轴将会产生齿条轴别劲,轻则使齿条和齿轮运转不灵活,降低零件的使用寿命,重则无法装表1 被加工零件尺寸被加工零件图号L3L00.148a0.148b0.148d1( F8)d2( F8)H0H1H2dD2S3001011-4E1798850113124“21“2385101175391875“46“803001011 -12B11723830113124“21“2510091175241875“43“763001011 -8N
3、172383099116“21“17111009024“43“763001011 -G8E162783099116“21“17111009024“43“763001011 -15162783099116“21“171110091175241875“43“76配。为了解决这一技术问题,我采用了在左右支架结合面与滑座侧面之间加装调整垫的方法。首先,找正左右滑座导轨面,使其平行共面并将滑座固定,之后,将齿条左右支架都固定在安装位置上,初步测量左右支架齿条轴孔的等高度,再将留有修磨量的调整垫垫在高度较低的支架与滑座之间,精测左右支架齿条轴孔的等高度,用精磨垫片的方法保证等高。当齿条轴在支座中与齿轮啮合
4、后,用手转动灵活自如,没有别劲现象,紧固螺钉,打定位销,对中装置调整工作即告完成。根据现场的实际情况,调整垫仅需一件即可,右支架到结合面的尺寸较小,因此,调整垫放在右侧。用上述方法,调整精度非常可靠。2 精镗头主轴中心线对样件孔中心线同轴度调整方法的改进 镗削头主轴轴线对样件孔轴线的同轴度是该机床的重要精度考核项目,此项目精度直接影响被加工零件的精度。由于该机床采用带内冷却的硬质合金可转位浅孔钻对前轴拳部主销孔进行加工,而且由于为后面的精加工工序所留余量很小,为了保证工件拳部钻孔后的精加工余量均匀,这项精度的找正必须给予足够的重视,它是机床的必保精度。机床的原设计对于机床的装配工艺考虑欠缺。设
5、计者原来的本意是通过移动水平滑台的方法进行调整,这种方法在实际操作中却很难实现。第一,这组部件的重量很大,水平滑台上放有斜立柱、 平衡重、 斜立柱上的滑鞍以及滑鞍上面的镗削头、 减速器、 一个大功率的电机,重量达56吨。由于斜立柱部件的重心偏前,固定用的螺栓不紧固,部件就有倾斜的趋向;如果紧固了,整个部件就无法移动;第二,两个对中滑台必须平行,否则对中后的前轴就会产生扭曲,图3 对中装置安装调整图4 镗削主轴位置垫片找正图5 回转多轴箱垫片找正方法影响工件的加工质量;第三,对中装置的齿条轴左右支架固定在水平滑座侧面,水平滑座的移动,势必对对中装置产生影响,对中装置要重新调整,这显然是不合理的。
6、我采用了一种简便易行,又十分可靠的调整方法,用侧面定位板、 调整垫的方法,如图4所示。机床床身水平找正完以后,安装水平滑座,左右水平滑座找平行后,即可装配斜立柱,因为斜立柱上的定位销孔与水平滑台上的定位销孔是由精密坐标镗床加工的,位置精度可达0.01mm。 在找正镗削头主轴与样件孔同轴之前,先测量定位板A面对斜立柱导轨的平行度,定位板由销孔与斜立柱上的滑鞍相连接,定位板在滑鞍上固定后,上下移动滑鞍,用百分表测量定位板与导轨的平行度,如果超出精度,则需用修刮A面的方法,使定位面A与导轨平行,保证0.01mm/300mm。由于镗削头侧面B与镗削头主轴承孔在加工过程中就保证了平行,这样余下的问题就是
7、镗削头的平移了。测量出样件孔与镗削头主轴孔的同轴度,通过修磨调整垫即可达到最终目的。另外,镗削头前端增加了一个挡板,目的是防止镗削头在没紧固的状态下,下沉而影响调整工作。借助定位板、 调整垫这些并不复杂的找正元件,大大地简化了复杂、 繁重的调整工作量。使镗削头主轴中心线与样件孔中心线的同轴度的调整变得极其简单,所能达到的精度也远远地超过了原来的调整方法。采用这种结构找正,可以达到理想或接近理想的精度。它一改我们多年来沿用的部件全部装配后再调整滑台或立柱的大移大动的笨重方法。十分巧妙地把工作量很大的调整工作,变成了仅需修磨两片小小的调整垫。这种方法在今后的机床装配中值得借鉴。而且将对提高机床的精
8、度和缩短制造工期起到显著作用。如果设计之初就采用这种找正方法,钳装的工作量就只剩修磨调整垫了。3 钻铰孔用可转位多轴箱中心距的调整该机床后立柱上的多轴箱是用来加工前轴钢板弹簧座面上的孔系,孔系中有二个工艺孔,它是后序加工的定位基准孔,被加工零件工序图上设计尺寸为L0.148mm,L为两工艺孔中心距,由于该机床为多品种加工,L尺寸有二种,为了解决在同一台机床上加工不同的L尺寸的前轴,设计人员采用了大多轴箱前端设置两个小型可回转多轴箱的方案,见图3。图示为加工一种L尺寸,加工另一种尺寸时,将两个可回转多轴箱转动180 后紧固即可。该工序采用钻模套导向,因此,要求多轴箱主轴中心线必须与夹具上导套中心
9、线同轴,恰恰在这个环节上,设计时忽视了大多轴箱与回转多轴箱多层装配关系中一系列的加工装配累计误差,而引起的主轴位置的偏移,从图5中可以看出多层的误差使主轴中心偏离理想位置,它们至少由下列误差组成:1)大多轴箱箱体加工误差2)轴套圆柱度误差3)回转套内孔圆度误差4)回转套外径同轴度误差5)回转套内外径同轴度误差6)与回转套连接的回转多轴箱后盖孔的误差7)回转多轴箱后盖销孔与回转套孔的误差8)回转多轴箱箱体销孔与主轴孔的误差9)主轴轴承的误差10)主轴内、 外径同轴度的误差这些误差综合起来,累计误差是相当大的。现场实地测量的结果是:回转多轴箱重复回转误差达到0.2mm,这一结果已影响到了机床的总装
10、调整。我拟定了一个改进方案,方法是左回转多轴箱与大多轴箱的连接,在传动轴之间加装一个弹性联结,使得调整具有柔性,见图6。回转多轴箱的调整方法仍然采用本文所述到的定位板、 调整垫片的方法,只不过是在垂直两工件定位销孔的刚性加工宫文强 李海强 耿连华山东华源莱动内燃机有限公司 技术中心,山东 莱阳 265200图1 主轴结构及其传动结构 在内燃机机体、 缸盖、 齿轮室等工件的加工生产中,定位销孔是其他工序的基础,也是保证装配后整机性能的关键。所以其位置精度要求很高,一般都要求在 “0.03mm以内。因此定位销孔的精度成为影响内燃机质量的一个重要因素。以我公司为例,以前的定位销孔加工为导套式加工,定
11、位销孔的精度受夹具孔座标的误差,刀具、 导套、 衬套、 夹具立臂间的配合误差,刀具本身的跳动误差,夹具的夹紧变形,滑台的运动刚度等因素的影响,很难保证加工精度,机体、 缸盖的定位销孔位置精度在“0.08mm左右,齿轮室的定位销孔位置精度在 “0.10mm左右。为解决此技术难题,我们经过调研,决定采用刚性钻铰(即刚性头连接刀具直接加工工件)。刚性钻铰机床设计的要点在于提高箱体的刚度及主轴间的位置精度;提高刀具的刚度,移动工作台的刚度及定位精度;提高滑台的运动刚度及减少换向停止时的冲击;提高夹具的刚度及其它有利于提高加工精度的辅助装置。为此采取以下主要措施:1)刚性头的刚度和主轴间的位置度是保证加
12、工要求的关键。如图1所示,传动链与主轴分为两体,通过花键连接,主轴精度不受传动部分的影响。在主轴的设计上我们完善了主轴前轴承结构,即采用径向刚性最高的3182100系列轴承和2268型轴承相结合的结构,后轴承采用2206型轴承。轴承的精度全部选用C级,其结构特点是刚性好,精度高,温升低,并尽量减小主轴的悬伸比。主轴间的位置精度控制在 “0.01mm内,主轴的跳动控制在0.005mm。主轴与刀具采用弹簧涨套连接,使用硬质合金刀具,提高刀具的切削速度,减小刀具在加工过程中的受力变形,提高生产效率,使主轴尽量靠近工件,以减小刀具的跳动。2)夹具采用敞开式设计,尽可能增加刚度,以减小夹具对工件加工精度
13、的影响。为了减小夹紧变形,将夹紧点及立臂的高度降低。夹紧点的选取进行优化处理,以消除因夹紧变形对加工精度的影响。滑台侧底座与中间底座连成一体,作为一个整件一次性铸出,减少应力变形,提高系统刚度。3)移动工作台无论在运动精度、 移动定位精度、 结构刚度、换向冲击等方面都需较高的要求。为了减小移动工作台对加工精度的影响,自行设计移动工作台,增强工作台的刚度,提高工作台的定位精度,在设计中无论在移动工作台的运动稳定性、 移动定位精度、 结构刚度、 换向冲击等方面都进行了周密的考虑。使移动工作台的定位精度达到0.005mm。4)滑台是本机床的主要进给动力部件。因本机床进给行程短,台面宽,换向停止要平稳
14、(以避免因冲击引起滑台变形,走位) ,加工精度要求高,同时为了减小机体的体积及增加动力头加工时的刚度,所以自行设计滑台。5)制造过程中,所有铸造毛坯均消除内应力,并进行时效处理,以消除因铸件应力变形造成的精度不稳定。此项技术通过在我公司推广应用,使机体、 缸盖的定位销孔位置精度在“0.02mm以内,齿轮室的定位销孔位置精度在 “0.03mm以内,极大的提高了产品质量,达到了国内先进水平。收稿日期:2002-12-02作者简介:宫文强(1975- ) ,男,山东莱阳人,山东华源莱动内燃机有限公司助理工程师。(编辑 李秀敏)图6 联轴节安装方法个方向上均加定位板和调整垫而已。多轴箱与夹具导向套同轴的调整步骤是先调整好右回转多轴箱与夹具导向套的同轴,将立柱位置固定后,再用修磨调整垫的方法调整左回转多轴箱与夹具导向套的同轴。 通过以上三个调整环节的改进,整机装配后经试切精度十分理想。原来被加工零件工序图中要求L0.148mm,实际加工后测出的尺寸为L0.03mm,是工序工艺尺寸的1/5,而且尺寸精度十分稳定。参考文献1金振华 1 组合机床及装配调整与使用收稿日期:2002-12-18作者简介:吕昌金(1952- ) ,男,吉林长春人,长春一汽装备技术开发制造有限公司高级技师,机械工业突出贡献专家。(编辑 何钢)
