張應宏++李旭++楊美寧++張亮

[摘 要]重大裝備有著體積大、重量大的特點，其中單件重量就達到了200t以上，在加工的工程中起吊、數(shù)控加工、產(chǎn)品運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)都有著特殊性，本文簡要分析了基于重大裝備制造技術優(yōu)化設計機架制造工藝，旨在為我國重大設備的設計和制造生產(chǎn)提供相關參考。

[關鍵詞]重大裝備；制造技術；優(yōu)化設計；機架

中圖分類號：THl6 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2016）11-0016-01

前言

重大裝備在各個國家都有著舉足輕重的地位，其對于制造業(yè)的發(fā)展有著重要的推動作用，相較于其他裝備而言，重大裝備在設計、制造等方面有著一定的特殊性?；谝陨希疚暮喴芯苛嘶谥卮笱b備制造技術優(yōu)化設計機架制造工藝。

1 重大裝備制造技術分析

就目前來看，我國逐漸進入了工業(yè)化中級階段，市場上對于重大裝備的需求逐漸提升，國家正大力扶持重大裝備制造，在這樣的背景下應當加大對重大裝備制造的研究力度。重大裝備產(chǎn)品精度高、零件單件重量大，這就對其制造提出了較高的要求，要對零件的毛坯制造、經(jīng)監(jiān)工、裝夾等過程全面整合，制定完整方案，只有這樣才能夠保證重大裝備制造的穩(wěn)定和成功。

2 機架結構分析與加工設備的選擇

一般來說，大型的軋機機架由兩片牌坊組成，兩片牌坊通過上橫梁和下橫梁連接在一起，牌坊的尺寸以及重量都比較大，軋機機架要求兩片牌坊的主要尺寸一致。國外機架加工廠大都使用龍門銑鏜床，而我國許多的重機廠則配備了規(guī)格較大的數(shù)控龍門銑鏜床，這種數(shù)控龍門銑鏜床有效完善了編程系統(tǒng)和數(shù)控工具加工系統(tǒng)，這對于機架加工奠定了良好的加工條件基礎。

基于數(shù)控加工有著如下的特點：首先，機床的結構十分先進，工藝性較好，能夠很好地適應機架加工特點，定位精度較高，安全性較好，傳動精度較高，保證了加工的精密性和可靠性[1]；第二，附件十分齊全，能過滿足3-4次裝夾需求，擴大了加工范圍，縮短了周期，此外，還可以裝備上加工專用的相關附件，例如電子徑向鏜頭等，這就為特殊工件的加工提供了條件；第三，數(shù)控功能更加完善，對于一些特殊型面以及加工比較困難的程序都能夠有效完成，提升了加工質量和加工速度；第四，采用了新的材質和結構作為刀具，切削效率得到了提升，質量得到了保證，有效提升了加工的速度和精度，例如廣泛使用的涂層刀具、硬質合金刀具等。

3 加工工藝方案優(yōu)化設計

從零件的工藝性入手，對工件零點、裝夾方案設計，對數(shù)控加工進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)整個加工工藝方案的優(yōu)化。

3.1 對零件結構工藝的分析

在零件制造的過程中，零件尺寸、架構特征及精度要求的分析至關重要，軋機牌坊較重，因此要確定零件重心，使其保證在工作臺中軸線上，保證工作太穩(wěn)定，避免出現(xiàn)事故，合理布置零件下方的墊鐵，尤其對于可以動的工作臺來說，在長度方向和寬度方向的承載分布要保證均勻，要對單位面壓進行測定，防止超載。

對于有著雙工作臺的機床來說，在加工的過程中要保證兩個工作臺的承載的均勻分布，在保證最低加工部位空間需要的基礎上對零件墊高進行合理設置，在工作臺前后要考慮銑頭的更換和加工，以此來滿足橫梁下降需要。尤其對于零件長度較長的加工來說，更加需要考慮銑頭更換時的空間留余[2]。

對于25.00m以下、單件重量在200-250t之間的軋機機架來說，可以采用雙工作臺加工，同時裝夾兩件，安裝工件要保證二者之間的距離符合加工要求，因此可以設置編程零點，在編程的過程中按照零點的不同進行分別加工。

3.1 對工件零點的設定

在工件零點設定的過程中要以工藝基準、設計基準和加工面等因素為基礎，綜合考慮各種因素產(chǎn)生的利弊影響，如果工件的零點直接位于設計的基準面，此時可以直接變成圖面的尺寸，不需要進行復雜的換算。如果工件零點在工藝基準面時，則能夠有效減少工件加工過程中的定位誤差，能夠提升工件加工的質量。除上述注意要點之外，在工件零點設定的過程中還要保證操作方便和編程方便，同時要保證能夠進行測量。

3.3 確定裝夾方案

對于重大裝備而言，其架體通常是大型框架，因此其在銑鏜床上的裝夾次數(shù)一般為3-4次，這樣就完成了架體的粗加工，具體的粗加工過程為：①架體的第一次裝夾過程：將架體的外側面作為粗加工的第一個面，同時在翻面中需要用到輔助基準面，因此在架體的第一次裝夾過程中還要輔助基準面；②架體的第二次裝夾過程：將架體進行翻面，對另一個側面進行粗加工，在架體第二次裝夾粗加工結束之后可以將其直接投入到半精加工流程中，如果架體的剛性較差達不到相關要求，在粗加工之后需要對其進行松活處理，找準正確位置，壓緊墊實，確保在壓緊后不出現(xiàn)變形，之后才能夠投入到半精加工或精加工的流程中，如果架體毛坯沒有經(jīng)過精整，則此次裝夾過程粗加工之后要進行第四次裝夾；③第三次裝夾：將架體再一次翻回，對第一次裝夾過程中粗加工之后的面進行精加工，要保證零件定位精確，盡量保證兩次裝夾零位重合[3]。在三次裝夾的過程中有效分配了粗加工內(nèi)容和精加工內(nèi)容，機架翻身次數(shù)減少，有效防止了因翻身導致的變形，節(jié)省了加工時間，提升了加工效率。

3.4 數(shù)控加工工藝

軋機機架對于精度要求一般較高，精加工需要數(shù)控加工工藝的支持，首先，要對加工的部位先后次序進行排序，一般來說順序排列遵循先頂面后側面、先內(nèi)后外、先面后槽、先大孔后小孔的原則，之后要對加工刀具的運動軌跡。起點終點以及行程距離等進行確定，以此來繪制出合理的工藝圖紙，分配接下來的工序。在粗加工的過程中需要留取一般3-5mm的剛性差，如果質量不穩(wěn)定則可以取上限，當粗糙度在Ra6.3以上，則可以兩刀加工，取余量0.7mm，如果面要求較高，可以先試切，測量后保證尺寸精確再切，最后要將這些工序反應在工序圖之上。

結論

我國逐漸進入了工業(yè)化中級階段，市場上對于重大裝備的需求逐漸提升，國家正大力扶持重大裝備制造，在這樣的背景下應當加大對重大裝備制造的研究力度。本文從重大裝備制造技術、機架結構分析、加工設備選擇、工藝方案優(yōu)化等四個方面研究了基于重大裝備制造技術優(yōu)化設計機架制造工藝，旨在為相關重大裝備的制造提供參考。

參考文獻

[1] 楊順田，李小汝.基于重大裝備制造技術優(yōu)化設計機架制造工藝[J].四川工程職業(yè)技術學院學報，2008，03：34-39.

[2] 楊順田，李小汝.基于重大裝備制造技術優(yōu)化設計軋機機架制造工藝[J].機械與電子，2008，08：37-40.

[3] 王亞軍.大型結構整體建模及八萬噸壓機主機架分析與優(yōu)化設計[D].中南大學，2009.