摘要：在160km/h转向架摇枕组焊装置的设计过程中，为了克服工装悬臂过长定位精度低，悬臂过多操作时间过长，工件密集焊接操作空间过小等设计难点，提出了一种空间树形定位方式进行组装定位。该种定位方式应用广泛，不仅适用于常规的组焊定位，而且同样适用于一些位置特殊的工件进行定位。如：定位基准不易确定的工件；距离基准较远，设计工装时需要过长悬臂，且要保证一定的工艺精度的工件；工件密集，空间较小，不易预留焊接空间的工件。
关键词：传统定位；空间定位；斜面定位；树形结构
现阶段我国铁路货车行业不断向着创新、快捷和多样化发展。铁路货车市场的需求也逐渐从单一化向多元化转变，从大批量生产到中小批量生产。这种发展和转变同时也对货车的生产制造提出了新的要求。在货车的生产制造中工艺装备尤为重要。一个好的工艺装备不仅是能制造出产品，而且还要考虑到产品的生产效率，产品的精确度以及生产人员的分配问题。由于组焊夹具工装结构简单，生产制造容易和生产成本较低等因素，在现阶段铁路货车行业的应用还是很广泛。但是组焊夹具工装也存在着，如定位不够精准，对复杂曲面定位困难等不足。
1 设计来源
160km/h转向架摇枕是采用盖板、腹板和隔板进行组焊的工艺组装。在工艺组装的过程中组焊工装是必不可少的。在该摇枕的组焊工装设计时有几个设计难点。第一个难点是：在生产制造过程中首先定位的是下盖板然后是腹板最后是隔板，由于隔板是立在盖板的斜面上而且每一个隔板和盖板之间的角度各不相同，所以对于隔板的定位很难找到准确的定位基准。第二个难点是：定位隔板时盖板与腹板已经定位好，定位隔板时要越过盖板与腹板，需要较长的悬臂结构，较长的悬臂结构很难保证定位精度。第三个难点是：隔板和隔板之间的距离较近，所以隔板的定位空间有限，且定位后还要预留焊接空间。在设计过程中采用传统的设计方法很难克服这些设计难点，所以在设计过程中采用了一种新型工装定位方式。
2传统设计方案
对于焊接组对装置，传统的设计方案是先设计一个基础平台，然后以基础平台为定位基准。在基础平台上生根为需要组焊的部件进行定位。
图1 传统设计方案
160km/h转向架摇枕盖板腹板隔板组对装置，在设计之初首先采用的是传统的定位方式，如图1所示。由图中可以看出该方案的定位方式是以基础平台为基准，在基础平台上生根采用悬臂结构伸出到腹板以上对隔板进行定位。盖板与腹板定位后腹板上沿与基础平台之间的距离为480mm，越过上沿对隔板进行定位时所需摇臂高度方向的长度为470mm，宽度方向的长度为318mm。该设计方案的缺点为：由于悬臂过长延伸到隔板的定位时，对隔板与盖板所夹的角度产生的误差过大；由于隔板需要空间定位所以定位与夹紧装置全部安装在悬臂上，而悬臂在每次生产时都需要人工进行翻动，悬臂加上定位夹紧装置的总重量为16.5公斤，而且总共有18个悬臂，加大了工人操作的困难；在对隔板定位完成后隔板定位装置之间所留的空隙最小只有140mm，由于距离过小，对之后的焊接操作也产生了很大的困难。通过实际操作检验这种组对装置，在操作上和生产工件的精确度上都存在着很大的问题，需要进一步进行解决。
图2 空间树形定位设计方案
3树形空间定位设计方案
3.1 设计理念
针对传统定位方式定位所产生的悬臂长度过长，悬臂数量过多，定位后所留焊接空间小等问题，对定位方式进行了进一步的改进。新型定位方式的设计理念是在距离隔板最近的位置设置定位基准以此对隔板进行定位，以减小悬臂长度从而减小定位误差。由于隔板是在盖板与腹板的内部而且定位隔板时盖板与腹板已经定位完成，所以只有在隔板上部的空间位置设置一定位基准，才可以最近距离的对隔板进行定位。
3.2 设计方案
在腹板上部找一空间位置作为隔板的定位基准，设计出一个基准支架。该支架位置的确定是以导柱的形势与下部相连。然后在基准支架上针对各个隔板的位置与角度生出各个定位分支。这种定位方式的优点是：基准与所需要定位的部件距离较近不需要太长的悬臂，用这种方式定位最长的定位悬臂只有190mm，在一定程度上减小了定位误差；定位分支结构简单所需空间较小在最大程度上保证了一定的焊接操作空间，如图所示采用该种方式定位后最小的焊接操作空间为225mm，较传统定位方式所留的140mm的焊接操作空间有很大的改善；而且去除了大部分悬臂结构，减少了工人的操作时间。
4树形空间定位方式的应用
树形空间定位方式主要的定位特点是它具有较强的灵活性，结构简单占用空间小。树形空间定位方式的应用也有一定的限制，这种定位方式所定位的工件不应过大，且工件组焊时不需夹紧力，如上文所写的对转向架摇枕隔板的定位正是符合这一特点。可以在下面几种情况下应用该种定位方式：一是：工件位置特殊定位基准不易确定；二是：工件距离基准较远设计工装时需要过长悬臂且要保证一定的工艺精度；三是：工件密集，空间位置较小，不易预留焊接空间。
参考文献：
[1]程大先，王德夫，姬奎生.机械设计手册[M].第五版.北京：化学工业出版社，2014.
[2]王鸿文.材料力学I[M].第4版.北京：高等教育出版社，2005.
论文作者:方雪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/3
标签：隔板论文; 悬臂论文; 腹板论文; 工件论文; 盖板论文; 空间论文; 基准论文; 《基层建设》2018年第34期论文;