近年來，我公司先後研（yán）發了CRH380BL 型、時速160~250 km 型動車組以及地鐵、100%低地板（bǎn）等多種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（xíng）材加工（gōng）件種類（lèi）眾多，批量小（xiǎo），為此，公司先後購買了6 台中大型五軸龍門加工中心（xīn），工作台長度6~10 m。針對這（zhè）些小批量加工件的生產特點（diǎn），為了提高加工效率，本（běn）文（wén）運用基（jī）於事例的推（tuī）理方法［1］，通過對型材件工藝裝（zhuāng）夾相似性的分析（xī）， 設計了一種（zhǒng）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 加工件工藝分析及問題（tí）的提出

      軌道車輛的底架、車頂、側牆（qiáng）、端牆等大部件均（jun1）由長度不等的型材單件加工後組焊而成， 其中多（duō）種型材（cái）件加工過程（chéng）采用一次（cì）裝夾，一次加工完成，此種類似的型材加工件具有相似的裝夾特性， 有一麵或多麵為平麵結構，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（yòng）鋸片鋸切兩端（直徑為500 mm 鋸片），工裝結構設計時需保證工件（jiàn）距工作台有一定距離， 以滿（mǎn）足（zú）機床主軸旋轉後鋸片的安全旋轉及鋸切空間。

      通常（cháng）鋁合金型材加工工裝采用機械組合的方式［2］，但（dàn）對於種類眾（zhòng）多的型材加工（gōng）件，其還存在一定不足，主要表現在工（gōng）裝（zhuāng）基礎結構均是根（gēn）據型材加工（gōng）工藝特點進行布局設計的（de），因此難以進行適應性調（diào）整（zhěng），有待進一步優化改進。為（wéi）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， 以滿足多種鋁合金型（xíng）材加工（gōng）件的加工工藝要求。

      2 工（gōng）裝的基本結構設計及夾具（jù）選型

      通過對夾具結構特（tè）征和功能分析以及大量相（xiàng）似的結構件特征，對工裝結構進行了模塊化、標準化（huà）、柔性化設計［4］。充分利用機床工作台的標準（zhǔn）T 型槽結構，鑒於鋁合（hé）金特殊的工藝（yì）裝夾要求（工件不能直接（jiē）與鐵質材料接觸），因此工裝支撐部位（wèi）通常采用鋁（lǚ）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（gōng）裝（定義為鋁方箱）選用足夠（gòu）剛度（dù）和表麵硬度的（de）鋁合金材質， 采用箱體式結（jié）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 型槽， 用T 型螺（luó）栓將鋁方箱安裝在工作台上，工件安裝在鋁（lǚ）方箱上方， 再（zài）利用標準夾具（jù）、定位銷等對工件（jiàn）進行定位夾緊（jǐn），從而完成待加工型材件的裝夾。

      2.1.1 主要結構及配置

      基礎工裝采用箱體式結構,6 麵（miàn）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450 mm×150 mm×300 mm 或600 mm×200 mm×500 mm 等，外形尺寸（cùn）可根據（jù）待加工工件尺寸及加工工藝特點等（děng）自（zì）行設計， 壁（bì）厚視鋁方箱大（dà）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（yī）個四方口，用於安裝（zhuāng）鋁方箱所用（yòng），尺寸大小以方便工具安裝T 型螺栓或T 型（xíng）螺杆即（jí）可，同時也可方（fāng）便鋁方箱的吊運。鋁方箱各邊作（zuò）倒坡（pō）口、去毛刺處理。

      2.1.2 技術要求

      鋁方箱需有足夠的剛度（dù），承受1t/m2 的壓力（lì）變（biàn）形（xíng）量要小於0.02/m2。各相鄰孔係位（wèi）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（cū）糙度Ra為（wéi）3.2。

      2.2 工裝夾具選（xuǎn）型

      工裝（zhuāng）夾具需滿足裝夾和拆卸方（fāng）便，以提高效率，在對夾具選型時參考了國內（nèi）外使用（yòng）較好的（de）多種夾緊方式的夾具，最終（zhōng）選用了（le）國外某（mǒu）品牌的專用組合夾具，其通用性及實（shí）用性（xìng）較好，組（zǔ）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， 采用高速銑削加工方式，機床主軸轉速在10 000 r/min 左右，其薄壁結（jié）構要求裝夾時不宜采用過大夾緊力，以防變形，因此，選用的夾具夾緊力（lì）在15~80 kN 之間，圖3 所示夾具既可（kě）在標準T 型（xíng）槽中（zhōng）使用，也可在標準螺紋（wén）孔上安裝使用，標準（zhǔn）件的高度及形狀提供多種選（xuǎn）擇，並且可以疊加使用，這就大大提（tí）高了夾具的通用性，滿（mǎn）足了鋁合金型（xíng）材加（jiā）工件（jiàn）的裝夾要求。 

      該（gāi）夾具包含圖4 所（suǒ）示的各部件（jiàn），均為標準件，可選用，並且（qiě）可以組合使用。夾（jiá）具的標（biāo）準化結（jié）構方便了夾具的（de）管理、維護及更（gèng）換，可大大節省夾（jiá）具（jù）的使用成本。

      3 應用實例及使用方法

      以某型動車（chē）組型材（cái）件（jiàn）為例（lì）來說明（míng）本工裝的使用方法。如圖5、圖6 所示,利（lì）用五軸加工中心工作台（tái）上的（de）標準T 型槽，將鋁方（fāng）箱安（ān）裝在工作台上，工件放置在鋁方箱上方（fāng）,粗調整（zhěng）至與機床工作（zuò）台平行,選擇合適的夾（jiá）具（如（rú）:夾具高（gāo）度、夾具類型等（děng））進行壓緊（jǐn）。

      3.1 型材加工件的應用

      裝夾時夾具下方墊一薄鋁板， 防止夾緊過程中對工件造（zào）成壓（yā）痕或壓力集（jí）中造成（chéng）的變形。用機床自帶的探（tàn）頭（tóu）（在線測量工具）測（cè）量工（gōng）件，查（chá）看工件裝夾不平（píng）行度，經過精調整，再測量工件，符合工藝文件要求後，用配套扳手旋轉夾具（jù）上的螺釘進（jìn）行夾緊。工件夾緊找正後，建立工件零點，選擇程（chéng）序加（jiā）工工件，也可在鋁方箱上方（fāng）安裝定位銷，直（zhí）接對工件進行側定位，以減少工件調整次數。

      3.2 組焊加（jiā）工（gōng）件的應用

      該工裝夾具不僅可以應（yīng）用在單件型材加工件的裝夾上，也可以應用於一些組焊件的裝夾（jiá）加工，直接對組焊件進行裝夾加工；也（yě）可借助其它輔（fǔ）助（zhù）工裝，通過簡單的改造進一步增強工裝的通用性，如圖（tú）6 所示。

      3.2.1 增加基礎鋁板

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

      該加工件需加工輪廓及轉軸（zhóu）加工孔（kǒng）， 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及定位（wèi）孔， 分別用於使基（jī）礎鋁板安裝在鋁方箱上及（jí）使組合夾具安裝在基礎（chǔ）鋁板（bǎn）上， 基礎鋁（lǚ）板保（bǎo）證了工（gōng）件加工時的（de）整體裝夾（jiá）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（gòng）了機床主（zhǔ）軸轉軸加工孔的空間。

      3.2.2 增加（jiā）工（gōng）藝平台

      如圖6 組焊加工件（jiàn）2 中所示（shì）， 通過增（zēng）加工藝平台的（de）方（fāng）式，使該基礎工裝應用在一（yī）些大型（xíng）加工中心上，如60M 大型五軸龍門加工中心（xīn）， 組（zǔ）焊件2 為某城軌車輛枕梁組成加工，將平台安裝在機床工作台的導軌上，鋁方箱安裝在平台上，由於（yú）該加工件型材較厚，加工時（shí）吃刀量（liàng）較大，因此，在采用組合夾（jiá）具時（shí）拆裝了兩個地板通用加工工（gōng）裝上（shàng）的壓臂壓緊裝置進行輔（fǔ）助組合裝夾，滿（mǎn）足了大型組焊件的裝夾（jiá）加工要求。

      4 結束語

      通用加工工裝結構達到模塊化、標準化、柔性化設計水平， 鋁方箱可根據工件結構及加（jiā）工件特點橫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（gòu）特點便於工裝的管理與維護，工裝使用壽（shòu）命長，維護成本低。可采用以下幾種修複方式。

      （1） 鋁方箱（xiāng）表麵出現磕碰劃傷可在（zài）加工中心（xīn）上進（jìn）行（háng）去除表麵加工進行修複（fù）；

      （2） 螺紋孔精度等級降低後（hòu）也可重新對孔進行加工修複，通過安（ān）裝高精度等級的螺紋接頭進行修複，延長工裝的使用（yòng）壽命；

      （3） 如夾具損壞（huài），按照標準件型（xíng）號（hào）進行更換（huàn）。本工（gōng）裝結構簡單，裝夾方便，適用性廣，可大大節省（shěng）工位（wèi），提高設備利用率，降低（dī）生產成本，提高加工效率，目前（qián）已完成多列動車組、地鐵車輛（liàng）等軌道車（chē）輛中長大型材、組焊件（jiàn）等加（jiā）工件的（de）加工，加工（gōng）效果很好。