摘要：动臂作为挖掘机的主要受力部件，是挖掘机重要的结构件，其质量直接影响挖掘机的整体性能、可靠性以及使用寿命。针对SWE90E型履带式液压挖掘机动臂的结构特点和功能要求，通过对铰接孔的精度及原工艺方案的分析，找到影响效率的主要因素，利用公式计算的方法，分别计算各铰接孔的机加工坐标，并将计算公式直接编成程序，输入设备，自动获得各铰接孔的坐标,实现多坐标联动自动控制加工，提高机加工效率，满足批量化生产的需求。

    关键词：挖掘机;动臂;机加工坐标

    0引言

    SWE90E型履带式液压挖掘机主要包括工作装置、上车总成以及下车总成，工作装置主要由动臂、斗杆以及铲斗组成。其中，动臂是挖掘机工作装置的主要受力部件之一，其孔距尺寸的变化，影响整个工作装置的工作可靠性和力学性能，因此，动臂铰接孔的尺寸精度以及位置精度要求比较高，动臂机加工的基准找正要求也比较高。目前，动臂的机加工主要利用机床的主轴打表找正加工基准，找正费时费力，导致加工效率低下。因此，本文主要针对动臂机加工找正困难、耗时费力的缺陷，研究了一种动臂机加工坐标自动获得的方法，以保证工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置［1］，提高了动臂机加工的效率和孔位的准确度。

    1动臂结构组成

    SWE90E型挖掘机动臂结构为长箱体结构，P1、P2、P3、P4四个铰接孔的孔位由铆焊工装进行初定位，由于零件比较多，焊接热输入量大，导致动臂焊后结构变形大，各孔位尺寸与初定位尺寸相比变化比较大［2］，虽然通过工艺的方法，可以减少一定的变形，但与设计尺寸相比，仍存在一定的偏差。因此，动臂各孔位尺寸需通过机加工保证。

    图1SWE90E型动臂结构示意图

    2原机加工艺方案及影响机加工效率的因素分析

    2.1机加工精度

    SWE90E型动臂有四组铰接孔，根据零件主要表面的技术要求，确定各表面的加工方法和顺序［3］，即P1、P4孔铣端面、镗内孔加工，P2、P3孔镗内孔、反刮内侧端面加工。由于动臂为挖掘机的主要受力部件，因此，动臂机加工的精度要求比较高，加工后P1至P2孔x方向位置尺寸为1950±2，P1至P3斜向尺寸为882±1，P2至P4斜向尺寸为975±1；该四组孔同轴度为0.15，关于基准A的垂直度为0.3，对称度为0.2；P1、P2、P3、P4内孔表面粗糙度Ra6.3，各孔机加工精度要求如图2～图5。

    2.2原机加工艺方案

    待动臂组焊完成后，利用现有的DB130P双面镗加工中心进行机加工，具体加工步骤如下：

    （1）安装机加简易工装至机床的工作台，并安装牢固；（2）将动臂吊装至工装上，完成初步定位。通过加工中心主轴打表找正P1、P2孔中心，反复调整工装的调整装置，保证两孔竖直高度差在0.5mm范围内，找正工件的对称中心，加紧工件；（3）铣端面，对P1、P4孔进行端面铣削加工；（4）镗孔，对P1～P4孔进行粗镗、精镗及倒角加工；（5）反刮内端面，对P2、P3孔开档的内端面进行反刮加工；（6）自检，确认尺寸无误，卸下工件。

    2.3影响机加工效率的因素

    上述步骤是目前对SWE90E型动臂进行机加工的过程。现场实际生产过程中，在步骤（2）时用机床的主轴检测工件的放置情况时，由于动臂前支撑、后支撑外侧是毛胚面，作为粗基准应能合理分配各加工面的余量［4］，因此，动臂放置在工作台上后，需要反复调整，才能保证两孔竖直高度差在0.5mm范围内，找正工件占用了整个机加过程中相当大一部分时间，严重影响了动臂的机加工效率。

    为提高动臂机加工效率，现场对动臂机加工所用的时间进行分析。

    从表1可以看出，找正工件水平加工基准占用的时间最多，占用了整个加工时间的37.5%，是影响动臂加工效率的主要因素。因此，寻求一种能便捷、快速、精确找正工件的方法，减少动臂找正时间，提高动臂机加工效率已迫在眉睫。

    3.机加工坐标换算方法

    在满足动臂机加精度要求的前提下，利用基点坐标计算的方法，获得铰接孔的机加工坐标，来替代人工找正的方法，进而提高动臂的加工效率。此方法可以将计算公式直接编成程序，输入设备，自动获得各铰接孔的坐标,实现多坐标联动自动控制加工［5］。具体方法如下：

    3.1建立坐标系

    建立如图6所示坐标系，以各孔中心作为各铰接孔的坐标点。设前支撑孔中心坐标P1为（x1，y1），进而确定为原点（0，0）；设后支撑孔中心坐标理论值为P2（x2，y2），在一般情况下，P1、P2点不在同一水平线上，P2点y2坐标不为零居多；设上耳板孔中心坐标为P3（x3，y3），中支撑孔中心坐标为P4（x4，y4）

    3.2获得P2孔坐标

    3.4获得P4孔坐标

    4.3改进机加工艺方案

    SWE90E型动臂加工过程中，加工工艺步骤改进为：（1）通过加工中心主轴打表找正工件的对称中心，保证开档尺寸和端面均有加工余量，加紧工件；（2）通过加工中心主轴寻边获得P1孔中心坐标，设为（0，0）；（3）通过加工中心主轴寻边获得P2孔中心坐标，通过试镗确定a、b值，并输入程序；（4）调用程序，对P1～P4孔进行粗镗、精镗及倒角加工，保证孔直径及位置尺寸要求。

    4.4实施效果

    改进后，SWE90E型动臂机加工所需时间由120分钟缩短至85分钟，各工序所占用时间如表2所列：

    表2改进后动臂机加工所需时间表

    可见，在保证机加工质量，满足加工精度要求的前提下，动臂加工效率有了很大的提高。

    5结束语

    该方法的应用对于动臂机加效率的提升十分重要，在不增加设备并保证加工精度的前提下，能够很轻松地完成工件加工位置的获得。经生产实践检验，能够节约大量辅助加工时间，提高生产效率，满足动臂批量化生产的需求。

    参考文献

    ［1］陈心昭．机械加工工艺装备设计手册[M]．北京：机械工业出版社，1998：24-25.

    ［2］庞金才.提高YC60动臂体加工质量的工艺策划[J].《装备制造技术》2009年第12期:97-98.

    ［3］陈宏均．机械加工工艺设计员手册[M].北京:机械工业出版社，2009：21-23.

    ［4］郑修本.机械制造工艺学技术[M].北京：机械工业出版社，1999.5：27-28.

    ［5］杨叔子．数控加工[M]．北京：机械工业出版社，2012：4-23.

    作者简介：王德军，男，（1970-），山河智能装备股份有限公司，工程师，制造技术研究院院长，主要从事制造技术的研究。湖南省机械工程学会机器人与智能装备分会副理事长，长沙市星沙漓湘东路16号，邮编：410100，电话：13657317688，congcikaishi@163.com。