近年來（lái），我（wǒ）公司先後研發了（le）CRH380BL 型（xíng）、時速160~250 km 型動車組以及地鐵、100%低地（dì）板等多種動車組及城軌車項目。車體為6005A 鋁合金大型（xíng）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（jiàn）種類眾多，批量（liàng）小，為此（cǐ），公司先後購買了6 台中大型五軸龍門加工（gōng）中（zhōng）心，工作台長度6~10 m。針對這些小批量（liàng）加工件的生產特點，為了提高加工效率，本文運用基於（yú）事（shì）例的推理方法［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（pī）量加工工藝要求。

      1 加工件工（gōng）藝分析及問題的提出

      軌道車輛的底架、車頂（dǐng）、側牆、端牆等大部件均由長（zhǎng）度不等的型材單件加（jiā）工後（hòu）組焊而成， 其中多種型材件加工過程采用一次裝夾（jiá），一次加工完（wán）成，此種類似的型材加工件具有相似的裝（zhuāng）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（cái）加工件是一次裝夾完成， 加工過程需（xū）用鋸片鋸切兩端（直（zhí）徑為500 mm 鋸（jù）片），工裝結構設（shè）計時需保（bǎo）證工（gōng）件距（jù）工作台有一定距離， 以滿足（zú）機床主（zhǔ）軸旋轉後（hòu）鋸片的安全旋（xuán）轉及鋸切空間。

      通常鋁合金型材加工工裝采用機械（xiè）組合（hé）的方式［2］，但對（duì）於種類眾（zhòng）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（jun1）是根據型材加工工藝（yì）特點進行（háng）布局設計的（de），因此難以進行適應性調整，有待進一步優化改（gǎi）進（jìn）。為減（jiǎn）少工裝成本以及工裝占用設備胎位，擬設計一套通（tōng）用性更強的工裝， 以滿足多種鋁合金型材加工件的加（jiā）工工藝要求（qiú）。

      2 工裝（zhuāng）的（de）基本結構設計及夾具（jù）選型

      通過對夾具結（jié）構特征和功（gōng）能分析以及大量相似的結構件特征，對工裝結構進行了模塊化、標準（zhǔn）化、柔（róu）性化設計［4］。充分利用機（jī）床工作台的標準T 型槽結構，鑒（jiàn）於鋁合金特殊的（de）工藝裝夾要求（工件不能直接與鐵質（zhì）材料接觸），因此工裝支撐部位通（tōng）常采用鋁（lǚ）合金材質或（huò）聚四氟（fú）乙烯材質。

      2.1 工裝的基本結構設計

      基礎工裝（定義為鋁方（fāng）箱）選用足夠剛（gāng）度和表麵硬度的鋁合金材質， 采用（yòng）箱（xiāng）體式結構設計， 整體鑄（zhù）造而成，最後精加工達到相關（guān）技（jì）術要求。如圖1 所示，利用工作台（tái）上的標（biāo）準T 型槽， 用T 型螺（luó）栓將鋁方箱安（ān）裝在工作台上（shàng），工件安裝在鋁方箱上方， 再利用標準夾具、定位銷等對工件進行定位夾緊（jǐn），從而（ér）完成待加工型材件的裝夾。

      2.1.1 主要結構及配置

      基礎工裝采用箱體式結構,6 麵均加工高精度安裝螺紋孔及通孔,螺紋孔選擇M12 或M16，孔間距（螺紋（wén）孔或通孔）分（fèn）別（bié）為50 mm×50 mm 和100 mm×100 mm，間隔分布（bù）， 外形尺寸為450 mm×150 mm×300 mm 或600 mm×200 mm×500 mm 等，外形尺寸可根據待加工工件尺寸及加工工藝特點等自行設計， 壁厚視鋁方箱（xiāng）大小（xiǎo）尺寸及裝夾件而定， 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四方口，用於安裝鋁方箱所用，尺寸大小以方便工具安裝T 型螺（luó）栓或T 型螺（luó）杆即（jí）可，同時也可（kě）方便鋁方箱的吊運。鋁方箱各邊作（zuò）倒坡口、去毛刺處理。

      2.1.2 技術要求

      鋁（lǚ）方箱需有足夠的剛度，承（chéng）受1t/m2 的壓力變形（xíng）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

      工裝夾具需滿足裝夾和拆卸方便，以提（tí）高效率，在對夾具選型時參考了國內外使用較好的（de）多種夾（jiá）緊方式的夾具，最終選用了國外某品牌的專（zhuān）用組合（hé）夾具，其通用性及實用性（xìng）較好，組合夾具結構如圖3 所示。

      鋁合金型材件大都為薄壁中空結構， 采用高速銑（xǐ）削加工方式，機床主軸轉速在10 000 r/min 左右，其薄壁結構要求裝夾時不宜采用過（guò）大夾緊力，以防變形，因此，選用的（de）夾具夾（jiá）緊力在15~80 kN 之間，圖3 所示夾具既可在（zài）標準T 型槽中使用，也可在（zài）標準螺紋孔上安裝使用，標準件的高度及形（xíng）狀提供多種選擇，並且可以（yǐ）疊加使用，這就大大提（tí）高了夾具的通用性，滿足了鋁合金型材加工件的裝夾要（yào）求。 

      該夾具（jù）包含圖4 所示的各部（bù）件，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了夾具的管理、維護（hù）及更換，可大大節省夾具的（de）使用成本。

      3 應用（yòng）實例及使用方法（fǎ）

      以某型動車組型材件為例來說（shuō）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作台上的標準T 型槽，將鋁方箱安裝在工作台上，工件放置（zhì）在鋁方箱上（shàng）方,粗調（diào）整至與機床工作台平行,選（xuǎn）擇合適的夾具（如:夾具高度、夾具類型等）進行壓緊。

      3.1 型材加工件的應用

      裝夾時夾（jiá）具下方墊一薄鋁板（bǎn）， 防止夾緊過程中對（duì）工件造成壓痕或壓力（lì）集（jí）中造成的變形。用機（jī）床自帶的探頭（在線測量工具）測量工件，查看工件（jiàn）裝夾不平行（háng）度，經過精調整，再測量工件，符合工藝文件要求後，用配（pèi）套扳手旋轉夾具上的螺釘進行夾緊。工件夾緊找正後，建立工件零點，選擇程序加工工件，也可在鋁方箱上方安裝定位（wèi）銷，直接對（duì）工件進行側定位，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（yǐ）應用在單件型材加工件的裝夾上，也（yě）可以應用於一些組焊件的裝（zhuāng）夾加工，直接對組焊（hàn）件進行裝夾加工；也可借助其它輔助工（gōng）裝，通過簡單的改造進一步（bù）增（zēng）強工裝的通用性，如圖6 所示。

      3.2.1 增加基礎鋁板

      如圖6 組焊加工件1 所示， 通過在鋁方（fāng）箱上方增加基礎鋁板的方式， 將待加工的組焊加工件1 安裝在預先加工好輪廓及定位裝置的基礎鋁板上， 再用圖（tú）3所示組合式夾具（jù）對工件進行夾（jiá）緊。

      該加工件需加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（chǔ）鋁板上加工出安（ān）裝孔及定位孔（kǒng）， 分別用於使基礎鋁（lǚ）板安裝在鋁方箱上及使組合夾具安裝在基礎鋁板上， 基礎鋁板保證了工件加工時的（de）整體裝（zhuāng）夾剛性， 鋁方箱給基礎鋁板工裝提供了安裝平台，並使基礎鋁板架高，提供了機床主軸轉軸加工孔的空間。

      3.2.2 增加工藝平台

      如圖6 組焊加工件2 中所示， 通（tōng）過增加工藝平台的方式，使該基（jī）礎工裝應用在一些大型加工（gōng）中心上，如60M 大型五軸龍門加工中心（xīn）， 組焊件2 為某城軌車輛枕梁組成加工，將平台安（ān）裝在機床工作台的導軌上，鋁方箱安裝在平台上，由於該加工（gōng）件型（xíng）材（cái）較厚（hòu），加工時吃刀量較大，因此，在采用組合（hé）夾具時拆裝（zhuāng）了兩個地板通用加工工裝上的壓臂壓緊裝置進（jìn）行輔（fǔ）助組合裝夾（jiá），滿足了大型組焊件的裝夾加工要求（qiú）。

      4 結束語

      通用加工工裝（zhuāng）結（jié）構達到模塊化、標準化、柔性化設計水平， 鋁（lǚ）方箱可根據工件結構及（jí）加工件特點橫豎任意放（fàng）置進行裝夾（jiá），標準化組合夾具可靈活組合使（shǐ）用（yòng）。所（suǒ）述通用加工工裝結構特點便於工裝的管理與維護，工裝使用壽命（mìng）長，維（wéi）護成本低。可采用以下幾種修複方式（shì）。

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

      （2） 螺紋孔（kǒng）精度等級降低後也可重新對孔進行加工修複，通過（guò）安裝（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（jìn）行更換。本工裝結構簡單，裝（zhuāng）夾方便（biàn），適用性（xìng）廣，可大大節省工位，提高（gāo）設備利用率，降低生產成本，提高加工效率，目前已完成（chéng）多（duō）列動車組、地鐵車（chē）輛等（děng）軌道車輛中長大型材（cái）、組焊件等加工件的加工，加工效果（guǒ）很好。