■ 齊重數(shù)控裝備股份有限公司 （黑龍江齊齊哈爾 161006） 姜 川 謝宇蒙

■ 一拖黑龍江農(nóng)業(yè)裝備有限公司 （黑龍江齊齊哈爾 161006） 王 佳

近些年我國高鐵發(fā)展迅速，高鐵建設(shè)延伸至全國各地。高鐵建設(shè)時為了保證列車高速運行時的平穩(wěn)性和安全性，多采用高架橋梁的建筑方式。而橋梁建設(shè)中，橋梁支座的作用相當(dāng)重要。橋梁支座主要安放在橋跨結(jié)構(gòu)中需要支撐的部分，最主要的作用是將荷載由橋跨傳遞給橋墩，可以將反作用力反饋到橋墩的固定位置，并將反作用力放大到足夠大的面積上來減少壓強，這樣可以最大限度確保高鐵運行時橋墩能夠安全可靠地工作。其次，橋架支座可以使橋跨結(jié)構(gòu)中支點的變形量不會超過其理論計算的數(shù)值。再次，橋架支座可以使橋跨結(jié)構(gòu)牢牢固定在橋墩上的指定位置，并防止其滑落。

1. 工藝編制

橋架支座一般分為固定橋架支座和活動橋架支座，主要包括上座板、中座板和下座板。本文主要以支座下座板為例，說明如何實現(xiàn)支座下座板全部加工面的加工，并實現(xiàn)自動化加工，包括底部四方、上部側(cè)面的車削加工，底部大平面及上部凹面的車削加工，還包括底部四方、上部側(cè)面的銑削加工。用兩條生產(chǎn)線完成支座下座板的全工序加工，實現(xiàn)智能化、自動化生產(chǎn)。

橋梁支座下座板三維模型示意如圖1所示。按結(jié)構(gòu)特點進行典型工件的全工序機械加工工藝編制，下座板以規(guī)格尺寸較大的典型件為例。下座板車削工序節(jié)拍見表1，銑削工序節(jié)拍見表2。

圖1 橋梁支座下座板三維模型

2. 自動生產(chǎn)線配置

（1）車削自動生產(chǎn)線 根據(jù)工件車削工藝特點，工件車削分兩個工作區(qū)即可完成，根據(jù)車削節(jié)拍表，為了能夠使車削自動生產(chǎn)線的加工節(jié)拍與銑削自動生產(chǎn)線的節(jié)拍相當(dāng)，在車削自動生產(chǎn)線配置兩個車削單元，即6臺立車，加工節(jié)拍為6.5min。

根據(jù)工藝節(jié)拍配置6臺專用機床和兩個桁架機械手，主要用于下座板的車削工序加工。自動生產(chǎn)線采用桁架式機械手，機械手采用電磁吸盤結(jié)構(gòu)，自動完成工件在工序間的傳送、上料、加工和下料。生產(chǎn)線主要組成為桁架機械手、上料機、下料機、翻轉(zhuǎn)臺、機床設(shè)備及電氣控制系統(tǒng)。生產(chǎn)線上機床選配刀具測量裝置及工件測量裝置，每次加工前自動檢測刀具破損情況及工件尺寸，確保加工尺寸的準確、穩(wěn)定。

車削生產(chǎn)線的車削加工單元采用專用車削機床，機床工作臺底座與立柱為貼合式結(jié)構(gòu)，由立柱、工作臺、工作臺底座、橫梁、垂直刀架、主變速箱和進給箱等組成，帶整機半封閉防護罩、排屑裝置及橫梁防護罩。機床主電動機安裝在立柱側(cè)面，電柜內(nèi)電氣件一部分安裝在立柱內(nèi)，另一部分安裝在橫梁后側(cè)的電柜內(nèi)。橫梁為定梁結(jié)構(gòu)，坐落到立柱上，主傳動機械一檔，通過變頻電動機和變頻器進行無級調(diào)速。數(shù)控系統(tǒng)選用西門子808D，采用三爪自定心液壓卡盤，可以通過液壓控制自動將下座板夾緊，實現(xiàn)自動裝夾。

表1 車削工序節(jié)拍 （單位：min）

表2 銑削工序節(jié)拍 （單位：min）

機床帶有整機防護罩，防止加工產(chǎn)品的切屑四處飛濺，并通過排屑器收集排放。機床加工時不帶切削液，這樣加工時可以減少廢水排放，減少對環(huán)境的污染。垂直刀架采用T形滑枕，滑枕下方安裝四工位電動刀臺，四工位電動刀臺可以安裝四個車削刀夾，裝夾不同的車削刀具以便進行下座板不同工序的加工。工作臺可以采用不同的卡爪來擴大夾持范圍，這樣更適應(yīng)不同尺寸的下座板。下座板車削生產(chǎn)線示意如圖2所示。

（2）銑削自動生產(chǎn)線 根據(jù)工件銑削工藝特點，為保證專機銑床結(jié)構(gòu)及功能簡單，根據(jù)銑削工序的節(jié)拍表，各工位加工時間相當(dāng)，可按每一工位配置一臺專機銑床，共配置三臺專機銑床組合成一個加工單元，加工節(jié)拍為4min。參考車削工藝節(jié)拍，銑削生產(chǎn)線配置三臺銑床和一個桁架機械手，可提高下座板的加工效率。下座板銑削生產(chǎn)線示意如圖3所示。

圖2 下座板車削生產(chǎn)線示意

圖3 下座板銑削生產(chǎn)線示意

專用銑床配置兩個自帶動力的銑主軸，電動機為交流電動機，控制銑主軸旋轉(zhuǎn)，銑主軸為機械6檔調(diào)速，轉(zhuǎn)速分別為100、125、160、200、250和315r/min。銑主軸一側(cè)為固定結(jié)構(gòu)，另一側(cè)由數(shù)控系統(tǒng)控制進給，可根據(jù)不同的加工尺寸來調(diào)整距離。加工時采用工作臺移動的方式，數(shù)控系統(tǒng)使用西門子808D。

桁架機械手可以水平移動（X軸）及垂直抓取移動（Z軸），機械手水平及垂直電動機采用西門子交流伺服電動機帶動齒輪在齒條上作直線運動，X、Z軸均采用直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。

3. 生產(chǎn)線功能及運行過程

（1）車削自動生產(chǎn)線 下座板車削自動生產(chǎn)線承擔(dān)下座板底部大平面及上部凹面的車削加工、上下料工作。運行過程動作如下（兩個機械手A、B）：

1）桁架機械手A分別運行到OP1、OP2機床，從OP1、OP2機床抓取半成品，機床內(nèi)部清潔，機械手A運行到翻轉(zhuǎn)臺，將工件放置在翻轉(zhuǎn)臺上，對工件進行翻轉(zhuǎn)。

2）機械手A運行到上料倉抓取毛坯工件，將毛坯放置在OP1、OP2機床內(nèi)，機床開始加工。

3）機械手B運行到O P3、OP4、OP5和OP6機床，從機床內(nèi)抓取成品，機床內(nèi)部清潔，機械手B運行到下料倉，將成品放置在下料倉。

4）機械手B運行到翻轉(zhuǎn)臺，抓取翻轉(zhuǎn)后的工件，運行到OP3、OP4、OP5和OP6機床，將半成品放置在機床內(nèi)，機床開始加工。

5）兩個桁架機械手返回到參考點。

（2）銑削自動生產(chǎn)線 下座板銑削自動生產(chǎn)線承擔(dān)下座板底部四方、上部側(cè)面的銑削加工以及上下料工作。運行過程動作如下（一個機械手）：

1）機械手運行到OP1機床，抓取OP1機床內(nèi)半成品，機床內(nèi)部清潔，機械手運行到回轉(zhuǎn)臺，將工件放置在回轉(zhuǎn)臺上，工件回轉(zhuǎn)90°。

2）機械手運行到上料倉抓取毛坯工件，放置在OP1機床內(nèi)，機床開始加工。

3）機械手運行到OP2機床，從機床內(nèi)抓取半成品，機床內(nèi)部清潔，機械手運行到翻轉(zhuǎn)臺。將工件放置在翻轉(zhuǎn)臺上，對工件進行翻轉(zhuǎn)。

4）機械手運行到回轉(zhuǎn)臺，抓取回轉(zhuǎn)后的半成品，運行到OP2機床，將半成品放置在機床內(nèi)，機床開始加工。

5）機械手運行到OP3機床，從OP3機床內(nèi)抓取成品，機床內(nèi)部清潔，運轉(zhuǎn)到下料倉，將成品放置在下料倉。

6）機械手運行到翻轉(zhuǎn)臺，抓取翻轉(zhuǎn)后的半成品，放置在OP3機床內(nèi)，機床開始加工。

7）機械手返回上料倉。

4. 結(jié)語

下座板自動生產(chǎn)線實現(xiàn)自動化不僅可以降低制造成本，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過實踐證明該生產(chǎn)線是具有先進性和科學(xué)性的，生產(chǎn)線的加工質(zhì)量相對穩(wěn)定，有助于改善勞動及生產(chǎn)條件，并且優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境。但是需要將人、機、物等各方面協(xié)同好，并且將各種因素和條件考慮到位。盡可能優(yōu)化自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍，使整個自動化系統(tǒng)中的機械手、傳輸系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等能夠協(xié)調(diào)穩(wěn)定運行。

自動化生產(chǎn)線的效率由投入的自動化裝備的類型和運行的可靠性、穩(wěn)定性、故障率及產(chǎn)品的批量品種等所決定。一條下座板自動化生產(chǎn)線可節(jié)省16個人力，如果生產(chǎn)線能夠可靠穩(wěn)定運行，自動化的效率可以得到保證，產(chǎn)生的收益也是相當(dāng)可觀的。