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【摘 要】本文对铰链式六面顶液压机铰链梁镗孔工装的结构改进作了详细的阐述。利用六点定位原理设计了镗销孔时用于找正的定位块，防止铰链梁转动的防转角铁等。有效地保证了铰链梁销孔镗削的精度要求，缩短了镗削辅助找正时间，实现了铰链梁销孔镗削的优质、高效，从而提高了劳动生产率，并降低了操作者的劳动强度。
【关键词】镗削；六点定位；找正；防转
铰链式六面顶液压机是合成人造金刚石单晶、聚晶、人造金刚石烧结体及立方氮化硼等超硬材料的超高压专用设备。其结构件部分为主机部分，主机由6件铰链梁在上、下、左、右、前、后六个方向，通过12根销轴穿入梁耳片中的销孔，相互铰接成六面体结构。
六面体中的六件梁的中心应重合于一点。因此，铰链梁的加工精度直接影响到主机的装配精度和工作精度，是主机的重要件和关键件之一。铰链梁四排销孔的加工又是铰链梁加工的关键点。
图1为铰链梁的结构示意图。
技术要求：四排销孔轴线在同一平面，误差小于0.02mm
该平面与铰链梁中心孔轴线垂直度误差小于0.03mm
相对两排销孔轴线平行度误差小于0.03mm
相邻两排销孔轴线垂直度误差小于0.03mm
出现的问题：
为在普通镗床上实现铰链梁四排销孔的加工，我厂曾设计了一款镗孔工装。 利用该工装加工的铰链梁在装配过程中出现了一些问题：装配时耳片与耳片之间经常出现相互干涉，无法装配成六面体，以至于我们不得不刮去耳片干涉处端面，才能完成装配。
这样将造成：
1.耳片厚度尺寸较设计尺寸减薄，直接降低了耳片的机械强度，在使用中存在一定的安全隐患；
2.同时造成一台或多台六面顶液压机铰链梁无互换性，且严重影响压机的交付周期。
原因分析：
经过对整个工艺流程的细致分析，排除了铸造毛坯的质量问题，问题集中反映在销孔的镗工序上。
如图1所示，铰链梁的尺寸大，精度高。铰链梁销孔的镗削一直以来是在普通落地镗床上依靠工装的定位、导向、夹紧加工的。原工装的定位装夹情况见图2。
工装由定位元件、找正元件、导向元件、夹紧元件组成。具体由6底板、2芯轴、3支座、4镗杆组成。各零件经粗加工后进行调质热处理，再精加工去除内应力，减少了后期的变形。6底板用来固定定位，是连接导向元件8个支座和定位元件2芯轴的主体结构固定部分。工装通过找正镗床工作台回转中心与工装的中心即芯轴的圆柱面轴心重合，然后将其底板用压板和T型槽螺栓固定在工作台上，这样工装即固定好了。接下来要完成铰链梁在工装上的安装、定位工作。铰链梁的重量大多有4、5吨重，通常需要行车才能起吊、移动，将铰链梁依图2所示方向吊起后，置于工装定位芯轴的台阶定位面上，芯轴穿入中心孔定位。同时旋转铰链梁，将其上四排耳片置于所在支座之间，然后将镗杆穿入支座和同侧的铰链梁销孔，通过测量镗杆与铰链梁销孔两侧孔位线的距离是否一致来确定铰链梁在Z轴旋转方向的位置，然后用压紧螺栓压紧、固定。最后移动镗床工作台，使镗杆与镗床主轴孔对正，通过连接套筒相连，并用锥销固定联接好后，即可依靠四排支座的导向作用完成对四排销孔的加工（见图2）。
依据六点定位原理，该工装存在定位不足的问题。在X轴和Y轴方向有定位，但在Z轴旋转方向无定位。我们测量镗杆与铰链梁销孔两侧孔位线的距离常用钢板尺或卡钳，此法误差大，又因铰链梁太重，调整Z轴旋转方向位置时费时费力，尤其南方的夏天，天气很热，操作者的劳动强度很大。并且由于在Z轴旋转反向无限制，仅仅依靠压紧螺杆沿铰链梁中心孔轴线方向的压力，不足以抵消镗孔时沿Z轴旋转方向的切削力。这样加工的铰链梁销孔轴线与铰链梁中心线的垂直度有较大偏差，装配时耳片之间即相互干涉（铰链梁相互铰接的耳片之间最大间隙理论上只有2-4mm）。
改进依据：六点定位原理
如前所述，X轴和Y轴都有定位，怎样在Z轴旋转方向上也能定位呢？
具体改进方案：将铰链梁镗孔工装底板上刻划十字中心线，并设计定位块，让其一侧与工装的十字中心线重合，另一侧与铰链梁上所划十字中心线重合，则Z轴旋转方向的位置也就确定了。同时，为防止铰链梁加工时受切削力的作用沿Z轴旋转，在底板上加装了两块防转角铁限位，这样才符合机械加工的六点定位原理，而且依此法找正，铰链梁沿Z轴旋转方向的角度误差小于1°，不会造成耳片间的干涉。
经过铰链梁试生产、试装配和对铰链梁各项尺寸及形位公差的检测，验证了改进后的工装结构的正确性和准确性。
结语
铰链式六面顶液压机铰链梁镗孔工装的设计改进保证了铰链梁的尺寸精度和形位公差要求，降低了由于铰链梁相互铰接时受力不均导致的耳片断裂的风险；稳定了铰链梁的质量；同时简化了辅助找正方法，操作简单、便捷，极大地降低了操作者的劳动强度，深受他们的欢迎。
经过改进后的试生产，铰链式六面顶液压机整机装配一次成功率上升至100%，极大地缩短了整机的交付周期，实现了一台甚至多台同型号铰链梁之间的互换性，为企业赢得了信誉。
参考文献
[1]袁长泉.《机械制造工艺装备设计手册》.中国计量出版社，1992
[2]孟少农.《机械加工工艺手册》.机械工业出版社，1992
[3]徐灏.《机械设计手册》.机械工业出版社，2001
【关键词】镗削；六点定位；找正；防转
铰链式六面顶液压机是合成人造金刚石单晶、聚晶、人造金刚石烧结体及立方氮化硼等超硬材料的超高压专用设备。其结构件部分为主机部分，主机由6件铰链梁在上、下、左、右、前、后六个方向，通过12根销轴穿入梁耳片中的销孔，相互铰接成六面体结构。
六面体中的六件梁的中心应重合于一点。因此，铰链梁的加工精度直接影响到主机的装配精度和工作精度，是主机的重要件和关键件之一。铰链梁四排销孔的加工又是铰链梁加工的关键点。
图1为铰链梁的结构示意图。
技术要求：四排销孔轴线在同一平面，误差小于0.02mm
该平面与铰链梁中心孔轴线垂直度误差小于0.03mm
相对两排销孔轴线平行度误差小于0.03mm
相邻两排销孔轴线垂直度误差小于0.03mm
出现的问题：
为在普通镗床上实现铰链梁四排销孔的加工，我厂曾设计了一款镗孔工装。 利用该工装加工的铰链梁在装配过程中出现了一些问题：装配时耳片与耳片之间经常出现相互干涉，无法装配成六面体，以至于我们不得不刮去耳片干涉处端面，才能完成装配。
这样将造成：
1.耳片厚度尺寸较设计尺寸减薄，直接降低了耳片的机械强度，在使用中存在一定的安全隐患；
2.同时造成一台或多台六面顶液压机铰链梁无互换性，且严重影响压机的交付周期。
原因分析：
经过对整个工艺流程的细致分析，排除了铸造毛坯的质量问题，问题集中反映在销孔的镗工序上。
如图1所示，铰链梁的尺寸大，精度高。铰链梁销孔的镗削一直以来是在普通落地镗床上依靠工装的定位、导向、夹紧加工的。原工装的定位装夹情况见图2。
工装由定位元件、找正元件、导向元件、夹紧元件组成。具体由6底板、2芯轴、3支座、4镗杆组成。各零件经粗加工后进行调质热处理，再精加工去除内应力，减少了后期的变形。6底板用来固定定位，是连接导向元件8个支座和定位元件2芯轴的主体结构固定部分。工装通过找正镗床工作台回转中心与工装的中心即芯轴的圆柱面轴心重合，然后将其底板用压板和T型槽螺栓固定在工作台上，这样工装即固定好了。接下来要完成铰链梁在工装上的安装、定位工作。铰链梁的重量大多有4、5吨重，通常需要行车才能起吊、移动，将铰链梁依图2所示方向吊起后，置于工装定位芯轴的台阶定位面上，芯轴穿入中心孔定位。同时旋转铰链梁，将其上四排耳片置于所在支座之间，然后将镗杆穿入支座和同侧的铰链梁销孔，通过测量镗杆与铰链梁销孔两侧孔位线的距离是否一致来确定铰链梁在Z轴旋转方向的位置，然后用压紧螺栓压紧、固定。最后移动镗床工作台，使镗杆与镗床主轴孔对正，通过连接套筒相连，并用锥销固定联接好后，即可依靠四排支座的导向作用完成对四排销孔的加工（见图2）。
依据六点定位原理，该工装存在定位不足的问题。在X轴和Y轴方向有定位，但在Z轴旋转方向无定位。我们测量镗杆与铰链梁销孔两侧孔位线的距离常用钢板尺或卡钳，此法误差大，又因铰链梁太重，调整Z轴旋转方向位置时费时费力，尤其南方的夏天，天气很热，操作者的劳动强度很大。并且由于在Z轴旋转反向无限制，仅仅依靠压紧螺杆沿铰链梁中心孔轴线方向的压力，不足以抵消镗孔时沿Z轴旋转方向的切削力。这样加工的铰链梁销孔轴线与铰链梁中心线的垂直度有较大偏差，装配时耳片之间即相互干涉（铰链梁相互铰接的耳片之间最大间隙理论上只有2-4mm）。
改进依据：六点定位原理
如前所述，X轴和Y轴都有定位，怎样在Z轴旋转方向上也能定位呢？
具体改进方案：将铰链梁镗孔工装底板上刻划十字中心线，并设计定位块，让其一侧与工装的十字中心线重合，另一侧与铰链梁上所划十字中心线重合，则Z轴旋转方向的位置也就确定了。同时，为防止铰链梁加工时受切削力的作用沿Z轴旋转，在底板上加装了两块防转角铁限位，这样才符合机械加工的六点定位原理，而且依此法找正，铰链梁沿Z轴旋转方向的角度误差小于1°，不会造成耳片间的干涉。
经过铰链梁试生产、试装配和对铰链梁各项尺寸及形位公差的检测，验证了改进后的工装结构的正确性和准确性。
结语
铰链式六面顶液压机铰链梁镗孔工装的设计改进保证了铰链梁的尺寸精度和形位公差要求，降低了由于铰链梁相互铰接时受力不均导致的耳片断裂的风险；稳定了铰链梁的质量；同时简化了辅助找正方法，操作简单、便捷，极大地降低了操作者的劳动强度，深受他们的欢迎。
经过改进后的试生产，铰链式六面顶液压机整机装配一次成功率上升至100%，极大地缩短了整机的交付周期，实现了一台甚至多台同型号铰链梁之间的互换性，为企业赢得了信誉。
参考文献
[1]袁长泉.《机械制造工艺装备设计手册》.中国计量出版社，1992
[2]孟少农.《机械加工工艺手册》.机械工业出版社，1992
[3]徐灏.《机械设计手册》.机械工业出版社，2001