摘要：针对无缝钢管与堵板、立板组成，提升工装设计速度，本文以碳钢系列转向架构架部位为研究对象，根据无缝钢管与堵板、立板组成的位置结构，结合实际生产状态，基于creo环境下的“搭积木式”的创新性设计，制造出了方便快捷，尺寸精确的半自动化组装工装。解决了车间生产周期紧，无缝钢管与堵板、立板组装精度欠佳的问题。
关键词：位置结构；工装组成；精度；
中图分类号：TH162+.1 文献标识码：A
1.前言
对碳钢系列转向架构架部位而言，无缝钢管与堵板、立板组成是构架中常见的一部分，在目前的批量生产过程中，对其质量要求也相应的严格一些。换言之，只有保证此三部分的生产质量（即相对位置关系）,进而才能生产出合格的转向架构架产品。而此三部分的定位精度及相对位置尺寸直接影响后续的组焊工序的质量。因此，本文以碳钢系列转向架构架部位为例，根据图纸技术要求，结合实际生产过程，与其他工作人员一起现场研究分析，完美解决在组装构架过程中各部件的定位精度和顶紧装置所面临的“线性定位”困难的问题。
本成果来源于碳钢系列转向架构架项目，目前公司正在批量生产转向架构架。为提高生产效率，保质保量的完成任务，现根据设计图纸的要求，在确保各组件相对位置精度，且能够提升装夹速度的情况下，本文结合实际生产状态，制造出了方便快捷，尺寸精确的半自动化的工装。
2.技术攻关过程
2.1 无缝钢管与堵板、立板组成组装尺寸要求
本文所研究的组成组装件包括：无缝钢管、堵板和立板，根据图纸技术要求，三者组成组装过程主要是保证堵板与无缝钢管的垂向尺寸，立板与堵板的纵向尺寸，其中横向和纵向方向的尺寸要求堵板与立板组装时不能有“线性偏差”。因此，根据构架组成技术尺寸要求，在放置堵板时，其所在垂向方向距无缝钢管的端部尺寸要保证mm，纵向方向是立板与堵板要保证mm。
2.2 无缝钢管与堵板、立板组成组装工装
根据设计图纸的要求，该构架组成时优先考虑各组件如何定位的问题，首先对无缝钢管定位采用螺母。
其次，堵板定位采用工艺管进行高度方向的定位和支撑。
最后，利用横向的钢板和钢管对立板进行纵向定位和翻转，限制了Z方向的移动和X，Y方向的旋转。利用半自动化装置将其固定，使其完全定位，找到其各自的准确位置。
2.2.1总体思路：
首先，利用creo三维设计软件，建立无缝钢管、堵板、立板三维实体模型。其次，根据无缝钢管、堵板、立板相对位置关系及结构，设计一套较通用的定位、半自动化夹紧工装。
以堵板为例，考虑到其位置的问题，将其正向放置在组装胎（或小平台）上，利用空心小钢管（上下表面已加工完成，且该部件是废弃的，工装库已有的工艺管）进行定位，以此来支撑堵板，且空心小钢管均采用可互换的零件，以便在某一模块损坏时即时更换（只需保证长度，上下表面已加工即可），且不会造成定位原件损坏一处需要整个更换的情况。
立板的定位也是采用工艺管，而夹紧装置则采用半自动化的装置（带开关的小磁铁，且该小磁铁也是采用工装库已有，废弃的）。无论是堵板还是立板的定位元件和夹紧装置，极大地减少了制造成本和时间的耗费，堪称“绿色工装”。（详见提交的技术文件）。
2.2.2基于creo三维工装夹具设计过程
① 创建工件模型：由于工装设计的最终目的是完成对工件的夹紧、定位精度的要求，根据设计图纸，自建三者模型，确保工件的夹紧、定位等位置的准确性；
② 工件模型完善：分析各部件的结构形状特征及组焊要求，初步确定夹具的压紧、支撑和定位位置，创建相关基准轴线；依次将无缝钢管、堵板、立板放入工装中的特定位置，由于在定位立板时，有横向、纵向定位困难，因此采用横板进行定位，限制其横向方向的位置，定位方式详见技术文件。
③ 夹具装配设计：根据各部件的结构形状特征，考虑组焊要求，采用半自动化的方式（小磁铁）对立板进行纵向方向的固定。
2.2.3各部件定位形式
① 无缝钢管采用的定位元件是螺母（采用螺母是废弃掉的，且由于无缝钢管的定位元件无需使用加工过的，因为此时的无缝钢管位置尺寸不影响其他部件），如图1所示。
2.3 工艺方案的实施
为了验证所提出的方案的合理性和可操作性，经过与车间工人一起合作之后，对该方案进行了有效实施。对于无缝钢管、堵板和立板，三者组成而言，组装过程中所使用的各个小工装，可以快速的找正其各部件的相对位置，既保证了产品质量，又保证了生产效率。按照预先的设计方法组装后，质量效果良好，缩短了制造周期，且在实际组装过程中，操作者反应乐观，证明该方法的提出合理，且具有较强的实用性。
2.3.1攻关效果
通过创新性设计制造出无缝钢管、堵板和立板组成组装工装之后，经过与操作者的密切配合与现场实施，为保证其相应的位置精度，应尽量减少夹装次数，降低零件制造成本，缩短加工时间，在实际生产中有效的验证了该方案的合理性和可操作性，既保证了批量生产质量，又提高了生产效率，同时，也为车间后续批量生产提供了可靠保证。对于其它车型的组装工装的设计制造都具有很好的指导，借鉴意义。
在以往的组焊现场生产中，操作方式是依靠平台中的十字尺和方尺的配合对各组焊件的相对位置进行划线找正，工作效率低，精度差，且组焊件质量难以保证。而本文的工装设计与传统的操作相比，可避免工件与夹具之间的干涉，减少磕碰，能够快速夹紧，更重要的是易操作，保证了各组焊件的相对位置精度，提高产品质量。该成果适用于任意项目工装设计，利用creo的三维工装设计，极大的方便了通用零部件的调用，且在实际组装过程中，误差很小，缩短了制造构架的周期，大大提高劳动效率，有效减轻工人的劳动强度。其组装工艺大为简化，能够完美解决组装过程中“组装质量”与“生产效率”之间的矛盾，在确保组装质量的同时能够大幅提高生产效率。
3.结论
该项创新具有较好的应用前景和较高的推广价值：1.创新性的设计制造了无缝钢管与堵板的组焊工装；2.工装操作简单快捷，而且设计的半自动化装置均采用可互换的零件。
参考文献
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论文作者:刘国田 张文朝 姜斌 宋学毅 魏灿
论文发表刊物:《科技中国》2018年4期
论文发表时间:2018/8/10
标签：工装论文; 位置论文; 构架论文; 转向架论文; 精度论文; 尺寸论文; 纵向论文; 《科技中国》2018年4期论文;