近年來，我公司先後研發了CRH380BL 型、時速（sù）160~250 km 型動車組以及地鐵、100%低地板等多種動車組及城（chéng）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（hòu）購買（mǎi）了6 台中大型五軸龍門加工中心，工（gōng）作台（tái）長度（dù）6~10 m。針（zhēn）對這些小（xiǎo）批量（liàng）加工件的生（shēng）產特點（diǎn），為了提高加工效率，本文運用（yòng）基於事例的推理方（fāng）法［1］，通過對型材件工藝裝夾相（xiàng）似性的分析， 設計了一種能適用於（yú）多種型材斷麵的通用工裝（zhuāng），滿足了多車型、小批量（liàng）加工工藝要（yào）求。

      1 加（jiā）工件工藝分析及問題的提出

      軌道車輛的底架、車頂、側牆、端（duān）牆等大部件均由（yóu）長度不等的型材單件加工後組焊而成， 其中（zhōng）多種型材（cái）件加工過程采用一次（cì）裝夾，一次加工完（wán）成，此種類（lèi）似的型材加（jiā）工件具有（yǒu）相似的裝夾特性， 有一麵或多麵為平麵結（jié）構，便於工裝結構的通用化設計。型（xíng）材加工件是一次裝夾完成， 加工過程（chéng）需用鋸片鋸（jù）切兩端（直徑為500 mm 鋸片），工裝結構設計時需保證工件距工作台有一定距離， 以滿足機床主軸旋（xuán）轉後鋸片的安全旋轉及鋸切空間。

      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，主要表現在工裝基礎結構均是根據型材（cái）加工工藝特點進行布局設計的，因此（cǐ）難以（yǐ）進行適應性調整，有待進一步優化改進。為減少工裝成本以及工裝占用設備胎位，擬（nǐ）設計一套通用性更強的工裝（zhuāng）， 以滿足多種鋁合金型材（cái）加工件的加工工藝要求。

      2 工裝的基本結構設計（jì）及夾具（jù）選型

      通過對夾（jiá）具結構特征和功能分（fèn）析以（yǐ）及大量相似的結構件特征，對工裝結構（gòu）進行了模塊化、標準化、柔性化設計（jì）［4］。充分利（lì）用機（jī）床工作台的（de）標（biāo）準T 型槽結構，鑒於（yú）鋁（lǚ）合金特殊（shū）的工藝裝夾要求（工件不（bú）能直接與鐵質材料接觸），因此工裝支撐部位通常采用鋁合金材質或聚（jù）四氟乙烯材質。

      2.1 工（gōng）裝的基本結構設計

      基礎（chǔ）工裝（定義為（wéi）鋁方箱）選用足夠（gòu）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（zào）而成，最後精加工（gōng）達到（dào）相關技術要求。如圖1 所示，利用工作台上的標準T 型槽， 用T 型螺栓（shuān）將鋁方箱安裝在工作台上，工件安（ān）裝在鋁方箱上方， 再利用標準夾具、定位銷等對工件進（jìn）行定位夾緊（jǐn），從而完成待加工型材件的裝夾。

      2.1.1 主要結構及配置

      基（jī）礎工裝采用箱體式結構,6 麵均加工高精（jīng）度安裝（zhuāng）螺紋孔及通孔,螺紋孔（kǒng）選擇M12 或M16，孔間距（螺紋孔或通孔）分別為50 mm×50 mm 和100 mm×100 mm，間隔分布， 外形尺寸為（wéi）450 mm×150 mm×300 mm 或600 mm×200 mm×500 mm 等，外形尺寸可根據待加工（gōng）工件尺（chǐ）寸及加工工藝特點等自行設計， 壁厚視鋁方箱大小尺寸及裝夾件而定（dìng）， 厚度一般為20 mm 或40mm，結構如圖2 所示。 

      鋁方箱大麵均開一個（gè）四方口，用於（yú）安裝鋁方箱所用，尺（chǐ）寸大（dà）小以方便工（gōng）具安裝T 型螺栓或（huò）T 型螺杆即可，同時也可方便鋁方（fāng）箱的吊運。鋁方箱各邊作倒坡口、去毛刺處理。

      2.1.2 技術要求

      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（jù）需（xū）滿（mǎn）足裝夾和拆卸方（fāng）便，以提高效率，在對（duì）夾具選型時參考（kǎo）了國內外使用較（jiào）好的多種夾（jiá）緊方式的夾具（jù），最（zuì）終選用了國外某品牌的專用組合夾具，其通用性及（jí）實（shí）用性較好，組合夾具結構如圖3 所示。

      鋁合（hé）金型材件大都為薄壁（bì）中空結構， 采用高速銑削加工方式，機床主軸轉速在（zài）10 000 r/min 左右，其薄壁結構要求裝（zhuāng）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（suǒ）示夾具既可在標準（zhǔn）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提供多種選擇，並且可以疊（dié）加使用，這就大大提高了夾具的通用性，滿足了鋁合金型材加工件的裝夾要求。 

      該夾具包含圖4 所示的各部（bù）件（jiàn），均為標準件，可選用，並且可以組合使用。夾具的標準化結構方便（biàn）了夾（jiá）具（jù）的管（guǎn）理、維（wéi）護及更換，可大大節省夾具的使（shǐ）用成本。

      3 應用實例及使用方法

      以某型動車組（zǔ）型材件為例來說明本工裝的使（shǐ）用方法。如圖（tú）5、圖6 所示（shì）,利用（yòng）五軸加工中心工作台上的標（biāo）準T 型槽，將鋁方箱安裝在工（gōng）作台（tái）上，工件放置在鋁方箱上方,粗調整至與機（jī）床工作台平行,選擇（zé）合適的（de）夾具（如:夾具高度、夾具類型等）進行（háng）壓（yā）緊。

      3.1 型材加工件的應用

      裝（zhuāng）夾時夾具下方墊一薄鋁板， 防（fáng）止夾緊過程中對工件造（zào）成壓痕或壓力集中造成（chéng）的變形。用機床自帶的探頭（tóu）（在線測量工具）測量（liàng）工件，查看工件裝夾不平行度，經過（guò）精調整，再測量工件，符合工藝文件（jiàn）要求後，用配套扳手旋轉夾具上的螺釘進行夾緊。工件（jiàn）夾緊找正後，建立工件零點，選擇程（chéng）序加工工件，也可在鋁方箱上方安裝定位銷，直接對（duì）工件進行側（cè）定（dìng）位，以減少工件調整次數。

      3.2 組焊加工件的應用

      該工裝夾具不僅可以應用在單件型（xíng）材加工件的裝夾上（shàng），也可（kě）以應用於（yú）一些組焊件的裝夾加工，直接對組焊件進行裝（zhuāng）夾加工；也可借助其它輔助工裝（zhuāng），通過簡單的改造進一步增強工裝的通用性，如圖6 所（suǒ）示。

      3.2.1 增加基礎鋁板

      如圖6 組焊（hàn）加工件1 所示， 通過（guò）在鋁方（fāng）箱（xiāng）上方增加基礎鋁板的方式， 將（jiāng）待加工的組焊加工件1 安裝（zhuāng）在預先加工（gōng）好（hǎo）輪廓及（jí）定位裝置的基礎鋁（lǚ）板上， 再用圖3所示組合式夾具（jù）對工件（jiàn）進行夾（jiá）緊。

      該加工件需加工輪廓及轉軸加工孔， 合理利（lì）用了鋁方箱基礎工裝的裝（zhuāng）夾（jiá）優點， 在基礎鋁板上加工（gōng）出安裝孔（kǒng）及定位孔， 分別用於（yú）使基礎鋁板安（ān）裝在（zài）鋁方箱（xiāng）上及使組合夾具安裝在（zài）基礎鋁（lǚ）板上， 基礎鋁板保證了工件加工（gōng）時的整體裝夾（jiá）剛性（xìng）， 鋁方箱給基礎鋁板工裝提供了安裝平（píng）台，並使基礎鋁板架高，提供了機床主軸轉（zhuǎn）軸加工孔的空間。

      3.2.2 增加（jiā）工藝平台

      如圖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一些大型加工中心上（shàng），如60M 大型五軸（zhóu）龍門加工中心， 組焊件（jiàn）2 為某城（chéng）軌車輛枕梁組成加工，將平台安裝在機床工作台的導軌上，鋁方箱（xiāng）安裝在平台上，由於該加工件型材（cái）較厚（hòu），加工時吃刀量較大（dà），因（yīn）此，在采（cǎi）用組合夾（jiá）具時拆裝了（le）兩個地板通用加工工裝上的壓臂壓緊裝置進行輔助組合裝夾，滿足了大型組焊件的裝夾加工要求。

      4 結束語

      通用加工工裝結（jié）構達到模塊化、標準化、柔性化設計水平， 鋁方箱可根據工件結構及加工件特（tè）點橫（héng）豎任意放置進行裝夾，標準化組合夾具可靈活組合使用。所述通用加工工裝結構特點便於工裝的管理與維護，工裝使（shǐ）用壽命（mìng）長（zhǎng），維（wéi）護成本低。可采用以（yǐ）下幾種修複（fù）方式。

      （1） 鋁方箱表麵出現（xiàn）磕（kē）碰劃傷可在加工中心上進行去除（chú）表麵加工（gōng）進行修複；

      （2） 螺紋孔精度等級（jí）降低後也可重新對孔進行加工修複，通過安裝高精度等級（jí）的螺（luó）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（xíng）號進行更換。本工裝（zhuāng）結（jié）構簡單，裝夾方便，適用性廣，可大（dà）大節省工位，提高設備利用（yòng）率，降低生產成本，提（tí）高加工（gōng）效率，目前已完成多列（liè）動車組（zǔ）、地鐵車輛（liàng）等軌（guǐ）道車輛中長大型材（cái）、組焊件等加工件（jiàn）的（de）加工，加工效果很好。