40 000 KN液压支架试验台底座加工方案的科学攻关

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摘 要 通过分析底座的制造情况，提出了解体加工的方案，并针对其左体和右体的加工难度、加工细节进行了深层的分析，通过创意性地设计工装和镗杆，并利用科学、易行的加工工艺，巧妙地克服了加工难点，确保了40 ;000kn液压支架试验台底座的制造进度和质量。

关键词 液压支架；试验台；底座；拆解；镗削

中图分类号 TD 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0182-02

由于我们公司液压支架制造规模的迅猛提升，原先16 000 KN的液压支架试验台已无法满足我们生产的大型液压支架的检验需求，为此，我公司制造了40 000 KN液压支架综合压力试验台，这台设备在四柱式液压支架试验台中是全国最大的。在制造40 000 KN液压支架试验台结构件的过程中，遇到许多问题，其底座的加工是难度最大的。该底座重量为112.2 t，其外形尺寸已大大超过车间大门的宽度尺寸，经过对该部件的制造条件认真分析研究，我们采用了解体加工、心轴成型的方案。但对于解体后的左体和右体，也是我们公司目前加工的最大结构件。WRD150Q型镗铣加工中心是我们公司目前加工能力最大的设备，其落地工作台为2 m×8 m，X向行程12 m，主轴行程0.9 m。但是，不制作工装和镗杆，根本无法按要求对左体和右体φ328孔系的加工。为此，我们根据设备的加工能力和结构件的加工需求，设计制作了相关工装、工具，并创新了加工工艺，这套方案成功完成了左体和右体的加工，为底座的顺利成型打下了良好的基础，在我公司加工大型部件创业史上增添了新的篇章。

1 底座拆解加工方案

底座如图1所示，其中φ200、φ328是需要加工的铰接孔，其外形尺寸已大大超过车间大门6 m的宽度尺寸，如果外委加工，也很难找到能整体加工的厂家。为此公司技术部抽选专家和骨干，经过多次分析、讨论和研究，确定了拆解加工的方案。根据其成型和加工特点，可将其分为底板、右体、中间部分和左体。将其分别制作合格后，再进行成型、焊接，成型时通过在φ200、φ328孔中穿芯轴以确保各孔系的同轴度，同时，还能较好地控制焊接变形量。为便于穿芯轴，必须在各加工孔中涂油。加工时必须确保右体和左体的φ200、φ328孔系的位置度、同轴度，芯轴和孔的配合间隙皆为0.3 mm。解体后焊接时，为减少焊接变形量，只焊接拼装底板后无法施焊的部位。震动时效并完全冷却后再进行孔加工，由于WRD150Q型镗铣加工中心加工能力的有限性，在WRD150Q型镗铣加工中心上加工左体和右体时，必须用长镗杆加工方可满足各孔系同轴度条件，其位置度由设备精度和编程来保证。其实，该结构件制作最大的难点就是右体和左体φ200、φ328孔系的镗削。

2 加工右体和左体工装及镗杆的设计分析

根据以上分析可知左体和右体φ328孔系必须用长镗杆加工，镗杆直径为φ200，采用空心结构，并加工了一系列方形装刀孔、放内径千分尺的圆形测量孔。由于长镗杆长度为3 000 mm，无法进行悬浮镗削工件，必须用支座架住后端才能使用，且支座孔必须与左体和右体φ328孔同轴，即相关孔中心高K必须一致，如图2所示。支座必须固定在辅助工作台上，其厚度为360 mm。由于机床工作台宽度为2 000 mm，小于左体和右体的宽度2 240 mm，辅助工作台长度为3 000 mm、宽度400 mm、高度300 mm，辅助工作台设有T型槽，以安装支座用，并设有中心键槽，以用来校正辅助工作台平行度和安装中心距，同时配合定位键定位支座，确保φ328孔系加工的平行度和位置度。为可靠安装、校正、紧固工件和定位机床X坐标值，在辅助工作台中心处靠近机床主轴端及另一端分别加工一长度160 mm、深度60 mm、宽度40 mm的镶嵌定位平铁的槽，该槽不得影响辅助工作台T型槽的强度。定位平铁用螺栓压紧在辅助工作台上，为调整工件侧面定位尺寸和紧固工件，在定位平铁上增设了M30的调整螺栓及φ20中心孔，该中心孔是用来定位机床X坐标值于辅助工作台中心槽位置的。在工件左端安装了左端定位块，以定位工件的左右位置。此时，两定位平铁和左端定位块及辅助工作台上平面已将工件处于完全定位状态。支座与镗杆之间增加一导套，导套长度为386，并在两端上侧钻径向注油孔，径向注油孔通处加工两环形槽，再在环形槽之间加工轴向通槽，使用过程中必须注油，以防止研磨坏镗杆和

导套。

3 镗削工装的制作、安装与应用细节

为保证安装质量，支座安装导套的孔及导套安装镗杆的孔须留2 mm余量，以在WRD150Q型镗铣加工中心安装后加工，其余尺寸和相关附具全部在其它工序按标准完成即可。辅助工作台的高度必须一致，且上、下面必须平行。镗杆上的装刀孔必须与工件裆距匹配，为防止加工时镗刀将装刀孔口挤肿，装刀孔口必须倒角2 mm×45°；为更好地防止锐角磕碰，其放内径千分尺的圆形测量孔口也应倒角0.5 mm×45°。

如图2所示，首先，将定位平铁紧固在辅助工作台上。辅助工作台安装在机床工作台上，校正其中心槽与主轴平行，并且使辅助工作台中心槽距离等于工件φ328孔距L，同时还确保靠近主轴端两辅助工作台上定位平铁的定位面皆与机床X运行方向平行，再将左端定位块装夹在图示位置。将支座装卡在辅助工作台靠近主轴端位置，并用定位键定位。并在超出机床工作台处塞入楔铁，以增加辅助工作台的刚性和防止加工过程中的工件震动。

机床各轴回参考点后，将主轴锥孔中安装上寻边器，校正辅助工作台上平面，记下此时机床Y轴坐标值；然后再校正辅助工作台上定位平铁已加工的φ20中心孔，记下此时机床X轴坐标值，通过尺寸计算，求出支座装导套孔的坐标值，然后将机床X轴、Y轴同时运行到此位置，镗削支座装导套孔直径至比导套外圆直径小0.01 mm-0.02 mm。将支座上端的夹紧螺栓松开，并取下支座上端开口面间的垫片，把导套装入并夹紧。再将导套内孔镗至比镗杆外径大0.03 mm-0.05 mm，用砂纸研磨后待用。注意：在镗削支座的装导套孔时，必须在支座上端开口面间加

0.5 mm-3 mm垫片等，以确保支座绝对夹紧导套，克服导套在使用镗杆镗削工件时的轴向移动。

现在，将支座卸下，将工件按图2方式装夹牢固后，再将支座按图2方式装夹好，并将镗杆涂油后从支座孔装入到机床主轴锥孔中。由于镗杆太重，为防止主轴拉爪损坏，镗杆上未设计拉钉孔，在镗杆近主轴端增设了端面紧固螺栓，利用端面紧固螺栓将镗杆与主轴强力联接。此时，在镗杆装入两把镗刀，同时镗削工件前、后φ328孔，可提高加工效率。镗削过程中，必须往导套孔中注油，同时，注意清理镗杆上的铁屑、灰尘，防止研磨坏了导套和镗杆。φ200孔可直接将机床滑枕出后，用主轴加普通镗杆镗削即可。

4 成型、焊接

按液压支架结构件以往穿芯轴方式成型、焊接即可。成型时要用千斤顶和行车配合使各孔系同轴，先穿好左体的各孔，再装右体。注意:芯轴端部必须加工50×30°的倒角，其未用来定位的外圆部分适当加工小点，以便于安装。

5 结束语

底座解体后，通过使用该加工工装和加工工艺，确保了左体、右体的加工精度，在今后我公司大件加工方案研究领域，提供了新的基础

资料。

参考文献

[1]张建平,李宝顺.液压支柱的结构新方案[J].流体传动与控制,2009,01.

[2]杨奎.梁加宽式液压支架的虚拟仿真设计[D].兰州理工大学,2009.

[3]刘新华.大采高强力液压支架结构分析[D].煤炭科学研究总院,2008.