摘要：動臂作為挖掘機的主要受力部件，是挖掘機重要的結構件，其質量直接影響挖掘機的整體性能、可靠性以及使用壽命。針對SWE90E型履帶式液壓挖掘機動臂的結構特點和功能要求，通過對鉸接孔的精度及原工藝方案的分析，找到影響效率的主要因素，利用公式計算的方法，分別計算各鉸接孔的機加工坐標，并將計算公式直接編成程序，輸入設備，自動獲得各鉸接孔的坐標,實現多坐標聯動自動控制加工，提高機加工效率，滿足批量化生產的需求。

    關鍵詞：挖掘機;動臂;機加工坐標

    0引言

    SWE90E型履帶式液壓挖掘機主要包括工作裝置、上車總成以及下車總成，工作裝置主要由動臂、斗桿以及鏟斗組成。其中，動臂是挖掘機工作裝置的主要受力部件之一，其孔距尺寸的變化，影響整個工作裝置的工作可靠性和力學性能，因此，動臂鉸接孔的尺寸精度以及位置精度要求比較高，動臂機加工的基準找正要求也比較高。目前，動臂的機加工主要利用機床的主軸打表找正加工基準，找正費時費力，導致加工效率低下。因此，本文主要針對動臂機加工找正困難、耗時費力的缺陷，研究了一種動臂機加工坐標自動獲得的方法，以保證工件相對于刀具和機床處于正確的加工位置［1］，提高了動臂機加工的效率和孔位的準確度。

    1動臂結構組成

    SWE90E型挖掘機動臂結構為長箱體結構，P1、P2、P3、P4四個鉸接孔的孔位由鉚焊工裝進行初定位，由于零件比較多，焊接熱輸入量大，導致動臂焊后結構變形大，各孔位尺寸與初定位尺寸相比變化比較大［2］，雖然通過工藝的方法，可以減少一定的變形，但與設計尺寸相比，仍存在一定的偏差。因此，動臂各孔位尺寸需通過機加工保證。

    圖1SWE90E型動臂結構示意圖

    2原機加工藝方案及影響機加工效率的因素分析

    2.1機加工精度

    SWE90E型動臂有四組鉸接孔，根據零件主要表面的技術要求，確定各表面的加工方法和順序［3］，即P1、P4孔銑端面、鏜內孔加工，P2、P3孔鏜內孔、反刮內側端面加工。由于動臂為挖掘機的主要受力部件，因此，動臂機加工的精度要求比較高，加工后P1至P2孔x方向位置尺寸為1950±2，P1至P3斜向尺寸為882±1，P2至P4斜向尺寸為975±1；該四組孔同軸度為0.15，關于基準A的垂直度為0.3，對稱度為0.2；P1、P2、P3、P4內孔表面粗糙度Ra6.3，各孔機加工精度要求如圖2～圖5。

    2.2原機加工藝方案

    待動臂組焊完成后，利用現有的DB130P雙面鏜加工中心進行機加工，具體加工步驟如下：

    （1）安裝機加簡易工裝至機床的工作臺，并安裝牢固；（2）將動臂吊裝至工裝上，完成初步定位。通過加工中心主軸打表找正P1、P2孔中心，反復調整工裝的調整裝置，保證兩孔豎直高度差在0.5mm范圍內，找正工件的對稱中心，加緊工件；（3）銑端面，對P1、P4孔進行端面銑削加工；（4）鏜孔，對P1～P4孔進行粗鏜、精鏜及倒角加工；（5）反刮內端面，對P2、P3孔開檔的內端面進行反刮加工；（6）自檢，確認尺寸無誤，卸下工件。

    2.3影響機加工效率的因素

    上述步驟是目前對SWE90E型動臂進行機加工的過程。現場實際生產過程中，在步驟（2）時用機床的主軸檢測工件的放置情況時，由于動臂前支撐、后支撐外側是毛胚面，作為粗基準應能合理分配各加工面的余量［4］，因此，動臂放置在工作臺上后，需要反復調整，才能保證兩孔豎直高度差在0.5mm范圍內，找正工件占用了整個機加過程中相當大一部分時間，嚴重影響了動臂的機加工效率。

    為提高動臂機加工效率，現場對動臂機加工所用的時間進行分析。

    從表1可以看出，找正工件水平加工基準占用的時間最多，占用了整個加工時間的37.5%，是影響動臂加工效率的主要因素。因此，尋求一種能便捷、快速、精確找正工件的方法，減少動臂找正時間，提高動臂機加工效率已迫在眉睫。

    3.機加工坐標換算方法

    在滿足動臂機加精度要求的前提下，利用基點坐標計算的方法，獲得鉸接孔的機加工坐標，來替代人工找正的方法，進而提高動臂的加工效率。此方法可以將計算公式直接編成程序，輸入設備，自動獲得各鉸接孔的坐標,實現多坐標聯動自動控制加工［5］。具體方法如下：

    3.1建立坐標系

    建立如圖6所示坐標系，以各孔中心作為各鉸接孔的坐標點。設前支撐孔中心坐標P1為（x1，y1），進而確定為原點（0，0）；設后支撐孔中心坐標理論值為P2（x2，y2），在一般情況下，P1、P2點不在同一水平線上，P2點y2坐標不為零居多；設上耳板孔中心坐標為P3（x3，y3），中支撐孔中心坐標為P4（x4，y4）

    3.2獲得P2孔坐標

    3.4獲得P4孔坐標

    4.3改進機加工藝方案

    SWE90E型動臂加工過程中，加工工藝步驟改進為：（1）通過加工中心主軸打表找正工件的對稱中心，保證開檔尺寸和端面均有加工余量，加緊工件；（2）通過加工中心主軸尋邊獲得P1孔中心坐標，設為（0，0）；（3）通過加工中心主軸尋邊獲得P2孔中心坐標，通過試鏜確定a、b值，并輸入程序；（4）調用程序，對P1～P4孔進行粗鏜、精鏜及倒角加工，保證孔直徑及位置尺寸要求。

    4.4實施效果

    改進后，SWE90E型動臂機加工所需時間由120分鐘縮短至85分鐘，各工序所占用時間如表2所列：

    表2改進后動臂機加工所需時間表

    可見，在保證機加工質量，滿足加工精度要求的前提下，動臂加工效率有了很大的提高。

    5結束語

    該方法的應用對于動臂機加效率的提升十分重要，在不增加設備并保證加工精度的前提下，能夠很輕松地完成工件加工位置的獲得。經生產實踐檢驗，能夠節約大量輔助加工時間，提高生產效率，滿足動臂批量化生產的需求。

    參考文獻

    ［1］陳心昭．機械加工工藝裝備設計手冊[M]．北京：機械工業出版社，1998：24-25.

    ［2］龐金才.提高YC60動臂體加工質量的工藝策劃[J].《裝備制造技術》2009年第12期:97-98.

    ［3］陳宏均．機械加工工藝設計員手冊[M].北京:機械工業出版社，2009：21-23.

    ［4］鄭修本.機械制造工藝學技術[M].北京：機械工業出版社，1999.5：27-28.

    ［5］楊叔子．數控加工[M]．北京：機械工業出版社，2012：4-23.

    作者簡介：王德軍，男，（1970-），山河智能裝備股份有限公司，工程師，制造技術研究院院長，主要從事制造技術的研究。湖南省機械工程學會機器人與智能裝備分會副理事長，長沙市星沙漓湘東路16號，郵編：410100，電話：13657317688，congcikaishi@163.com。