近年來，我公司先後研發了CRH380BL 型、時速160~250 km 型動車組以（yǐ）及地鐵、100%低地板（bǎn）等多種（zhǒng）動車組及城軌車項目。車體為6005A 鋁合金大型薄壁中空結構型材，單件加工後再組焊成大部件。型材加工件種類眾多（duō），批量小，為此，公司先後購（gòu）買（mǎi）了6 台中大（dà）型五軸龍門加工中心，工作（zuò）台長度6~10 m。針對這些小批量加工件的生產特（tè）點，為了提高加工效率，本文運用（yòng）基於事例的推理方法（fǎ）［1］，通過對型材件工藝裝夾相似性的分析， 設計了一種能適用於多種型材斷麵的通用工裝，滿足了多車型、小批量加工工藝要求。

      1 加工（gōng）件工藝分析及問題（tí）的提（tí）出（chū）

      軌道車輛的底架、車頂、側牆、端牆等大（dà）部件均由長度不等的型材單件加工（gōng）後組焊而成（chéng）， 其中多種型材件加工過程采用一次裝夾，一次加工完成，此種類似的型材加工（gōng）件具有相似（sì）的（de）裝夾特性， 有一麵或多麵為平麵（miàn）結（jié）構，便於工裝結構的通用化設計。型材加工件是一次裝夾完成， 加工過程需用鋸片鋸切兩端（直徑為500 mm 鋸片），工（gōng）裝結構設計時需保證工（gōng）件距工作（zuò）台有一定距（jù）離， 以滿足機床主軸旋轉後鋸片（piàn）的安全旋轉（zhuǎn）及鋸切空間。

      通常鋁合金型材加工工裝采用機械組合的方式［2］，但對於種類眾多的型材加工件，其還存在一定不足，主要表現在工裝基（jī）礎結構均是根據型材加（jiā）工工藝特點進行布局設計的，因此難以進行適應性調整，有待進一步（bù）優化（huà）改（gǎi）進。為減少工裝成本以及工裝占用設備胎位，擬設計一套通用性更強的工裝， 以滿足多種（zhǒng）鋁合金型材加（jiā）工件的加工工藝要求。

      2 工裝的基本結構設計（jì）及夾（jiá）具（jù）選型

      通過對夾具結構（gòu）特征和功能分析以及大（dà）量相似的（de）結構件特征，對工裝（zhuāng）結構進行了模塊化、標準化、柔性化設計［4］。充分利用機床工（gōng）作台的（de）標準T 型槽結構，鑒於鋁合（hé）金特殊的工藝裝夾要求（工件不能（néng）直接與鐵質材料接觸），因（yīn）此工裝支撐部位通常采用鋁合金材質或聚四氟乙烯材質。

      2.1 工裝的基本結構設計

      基礎工裝（定（dìng）義（yì）為鋁方箱（xiāng））選用足夠剛（gāng）度和表麵硬度的鋁合金材質， 采（cǎi）用箱體式結構設計， 整體鑄造而成，最後精加工達到相關技術要求。如圖1 所示，利用工作台上的標準T 型（xíng）槽， 用T 型螺栓（shuān）將鋁方箱安裝在工作台上，工件安裝在鋁（lǚ）方箱上方， 再利用標準夾具、定位銷等對工（gōng）件進行（háng）定位夾緊，從而完成待（dài）加工型材件的（de）裝夾。

      2.1.1 主要結構及（jí）配（pèi）置

      基礎工裝采用箱體式結構（gòu）,6 麵均加工（gōng）高精度安裝螺紋孔及通孔,螺紋孔選擇M12 或M16，孔（kǒng）間距（螺紋孔或通孔）分別為50 mm×50 mm 和100 mm×100 mm，間隔分（fèn）布（bù）， 外形尺寸為450 mm×150 mm×300 mm 或600 mm×200 mm×500 mm 等，外形尺寸可根（gēn）據待加工工件尺寸（cùn）及（jí）加工（gōng）工藝特點等自行（háng）設（shè）計， 壁厚視鋁方箱大（dà）小尺寸及裝夾件而定， 厚度一般為20 mm 或（huò）40mm，結構如圖2 所示。 

      鋁方箱大麵均開一個四方口，用於安裝鋁方箱所用，尺寸大小（xiǎo）以方便工具安裝T 型螺栓或T 型螺杆即可，同時也可方便鋁方箱的吊運。鋁方（fāng）箱各邊作倒坡口、去毛刺處理。

      2.1.2 技術要（yào）求

      鋁方箱需有足夠的剛度，承受1t/m2 的壓力變（biàn）形量要小於0.02/m2。各相（xiàng）鄰孔係位置公差±0.02 mm, 螺紋精度等級7 級,位置公差等級6 級，平（píng）麵度0.10/m2，表麵粗糙度Ra為3.2。

      2.2 工裝夾具選型（xíng）

      工裝夾具需滿足裝夾和拆卸方便，以（yǐ）提高效率，在對（duì）夾具選（xuǎn）型時參考了國內外使用較好的多種（zhǒng）夾緊方式的夾具（jù），最終選用了國外某品牌的專用組合夾具，其通用性及實用性較好，組（zǔ）合夾具結構如圖3 所示。

      鋁合金型材件（jiàn）大都為薄壁中空結構， 采用（yòng）高速銑削加工方式，機床主軸轉速在10 000 r/min 左右，其（qí）薄壁結（jié）構要求裝夾時不宜采用過大夾緊力，以防變形（xíng），因此，選用的夾具夾緊力在15~80 kN 之間，圖3 所示夾具既（jì）可在標準T 型槽中使用，也可在標準螺紋孔上安裝使用，標準件的高度及形狀（zhuàng）提供多種選擇，並且可以疊加使用，這就大大提高了夾具的通用性，滿足（zú）了鋁合金（jīn）型材加工件的裝夾要求。 

      該（gāi）夾具包含圖4 所（suǒ）示的各部件，均為標（biāo）準件，可選用，並且可以組合使用。夾具的標準化結構方便了夾（jiá）具的管理、維護及（jí）更換，可大大節省夾（jiá）具的使用成（chéng）本。

      3 應用實例及使用（yòng）方（fāng）法

      以某型動車組型材件（jiàn）為例來說明本工裝的使用方法。如圖5、圖6 所示,利用五軸加工中心工（gōng）作台上的（de）標準T 型槽（cáo），將鋁方箱（xiāng）安裝在工作台上（shàng），工件放置在鋁方箱上方（fāng）,粗調整至與機床工（gōng）作台平行（háng）,選擇合適的夾（jiá）具（如:夾具高度、夾具類型等）進行壓緊。

      3.1 型材加工件的應用

      裝夾（jiá）時夾具下方墊一薄鋁板， 防止夾緊（jǐn）過（guò）程中對工件造成壓痕或壓力集中（zhōng）造成（chéng）的變（biàn）形。用機床自帶的探頭（在線測量（liàng）工（gōng）具）測量工件，查看工件裝夾不（bú）平行度，經過精調（diào）整，再測量工件（jiàn），符合工藝文件要求後，用配套扳手旋轉夾具上的螺（luó）釘進（jìn）行夾緊。工件夾緊（jǐn）找正後，建立工件零點，選擇程序加工工件，也可在鋁方箱上方安（ān）裝定位銷，直接對（duì）工件進行側定（dìng）位，以減少工件調整次數。

      3.2 組焊加工件的應用

      該工裝夾（jiá）具不僅可以應用在單件型材（cái）加工件的（de）裝夾上，也可以應用於一些組焊件的裝夾加工，直接對（duì）組焊件進行裝夾加工；也可借助其它輔助工裝，通（tōng）過簡（jiǎn）單的改造（zào）進一步增強（qiáng）工裝的通用性，如圖6 所示。

      3.2.1 增加基礎鋁（lǚ）板

      如圖6 組焊加工（gōng）件（jiàn）1 所示， 通過在鋁方箱上方增加基礎鋁板的方式， 將待加（jiā）工的組焊加工件1 安（ān）裝在預先加工好輪廓及定位裝置的基礎鋁板上， 再用圖3所示組合式（shì）夾具對工件（jiàn）進（jìn）行夾緊。

      該加工件需加（jiā）工輪廓及轉軸加工孔， 合理利用了鋁方箱基礎工裝的裝夾優點， 在基礎鋁板上加工出安裝孔（kǒng）及定位孔， 分別用於使基礎（chǔ）鋁板安裝在鋁方箱上及使組合夾（jiá）具安裝在基礎鋁板上， 基礎鋁板保證了工件加（jiā）工時的整體裝夾剛（gāng）性， 鋁方箱給基礎鋁板工（gōng）裝提供了安裝平台，並使基礎（chǔ）鋁板架高，提供了機床主軸轉軸加工孔的空間。

      3.2.2 增（zēng）加工藝平台

      如圖（tú）6 組焊加工件2 中所示， 通過增加工藝平台的方式，使該基礎工裝應用在（zài）一些大型加工中心上，如60M 大型五軸龍（lóng）門加工中心， 組（zǔ）焊件2 為某城軌車輛枕梁組成加（jiā）工，將平（píng）台（tái）安裝（zhuāng）在機床工作台的導軌上，鋁方箱安裝在平台上，由於該加工件型材較厚（hòu），加工時吃刀量較大，因（yīn）此，在采用組合夾具時拆裝了兩個地（dì）板通用加工（gōng）工裝上的壓臂壓緊裝置進行（háng）輔助組合裝夾，滿足了大型組焊件的裝夾加工要求。

      4 結束語

      通（tōng）用加工工裝結構達到模（mó）塊化（huà）、標（biāo）準化、柔性化設計水平（píng）， 鋁方箱可根據（jù）工件（jiàn）結構及加工件特點橫豎任意放（fàng）置進（jìn）行裝夾，標準化組（zǔ）合夾具可靈活組合使用。所述通用加工工裝結構特點（diǎn）便（biàn）於工裝的管（guǎn）理與維護，工裝使（shǐ）用壽命長，維護成（chéng）本低。可采用以下幾種修複方式。

      （1） 鋁方箱表（biǎo）麵出現磕碰劃傷可在加工（gōng）中心上進行去除表麵加工進行修複；

      （2） 螺（luó）紋孔精度等級降低後也（yě）可重新對孔進行（háng）加工修複，通過安（ān）裝（zhuāng）高精度等級的螺紋接頭進行修複，延長工裝的使用壽命；

      （3） 如夾具損壞，按照標準件型號進行更（gèng）換。本工裝（zhuāng）結構簡（jiǎn）單，裝夾方便，適用性廣，可大大節省（shěng）工位，提高設備利用率，降低生產成本，提高加工效率（lǜ），目前已完成多列動車組、地鐵（tiě）車輛等軌（guǐ）道車（chē）輛（liàng）中長大（dà）型材、組焊件等（děng）加工件的加工，加工（gōng）效果很好。