图1  1044后钢板弹簧支架图样

各轻卡生产厂家对后板簧支架L形面的加工一般采用铣床铣削。针对铣削设备较少，产量不断增加的生产现状，本文提出利用车床改制为专用铣削设备，解决了实际生产中遇到的难题，创造了良好的经济效益。

为了满足市场竞争的需要，在较短的生产周期内生产出多品种、高档次且高质量的汽车已经成为各汽车生产企业新的课题，与之密切相关的汽车零部件的生产也面临着更大的挑战和商机。在科技发展的今天，产品的更新换代加快，一些专用胎膜及设备只能闲置，而新的产品制造必须通过设计制造或购买新的胎膜、设备来完成，这样不仅造成了很大的产能和资源的浪费，而且产品的生产周期也很难保证。鉴于此种情况，为缩短生产周期，提高生产效率和设备利用率，降低生产成本，以旧型设备平台为基础，开发通用性强、易改造升级的开放性胎膜，有着积极、现实的意义。

我公司作为生产轻型货车的主机厂，也生产部分整车用零部件，其中后钢板弹簧支架作为轻型货车的主要承载零件，基本由我公司自主生产。随着公司规模的扩大，整车产量、质量提高很快，零部件用量逐渐加大，并且工件的结构变化很快，与之相配套的加工设备及胎膜更换也很快，占用很大一部分资金。而我公司的现实情况是铣床数量有限，且主要用于通用制件的加工。随着产量的提升，后板簧支架的批量自制必需外购铣床。考虑我厂实际情况，车床数量较多，而且设备利用率也较低。如果采用车床改制为专用生产设备，将节约大量外购设备费用；同时，作为专用装备也将大大提高生产效率。

图2  车床中拖板改造后，安装胎膜时的状态

产品结构及加工工艺分析

图1所示为我公司用1044后钢板弹簧支架，整个工件呈“L”形：L形面是零件与车架纵梁的贴合面，通过L形面传递载荷，n形面与板簧相连，L形与n形面的质量状况直接影响板簧的装配以及整车的承载能力。本件是外协铸件，由机加工车间完成铣削L形面、n形面及孔的加工。

一般来说，我们根据零件的外观来对产品进行加工工艺分析，要求易装夹牢固、容易定位，最重要的是定位加工后要保证做到对其他加工数据的影响降低到最小限度，即由粗到精、由大到小的加工流程。那么L形作为此类件的最大面和易定位面，就成为了第一道加工工序。为了最大限度地保证加工精度，首选加工面就是以零件的上端面和L形面的背面，定位加工L形面的长表面，再以L形面的长表面定位加工其短表面。

图3  后钢板弹簧支架加工、夹紧面

以图1所示的1044后钢板弹簧支架加工为例，从毛坯件进厂开始加工到完成需要7道工序：铣L形面的长表面→铣L形面的短表面→以L形加工面定位铣n形内外面→钻L形面长面孔→钻L形面的短面孔→锪L形8×φ36 mm平面→钻φ25 mm及φ18 mm孔（公差要求φ18H9、φ20H9、两孔同轴度φ0.04 mm）。可以看出，加工工艺的分解步骤由粗到精、由大面到小面，合乎工艺流程，保证了工件加工后的工艺精度要求。

普通车床铣削加工适应性分析

为了保证产品的正常生产需求，需要增加专用设备数量或者改制利用闲置设备满足生产要求。但公司现有的专用设备数量始终是制约生产能力提升的死点。反过来分析，就是要求我们想办法解决设备生产能力的瓶颈问题。C620普通车床最大加工直径为400 mm，后钢板弹簧支架被加工面直径在加工范围之内。车床主轴安装可调整铣刀，将工件固定在中拖板上，这样C620就变成了一台铣床(见图2）。根据车床中拖板与车床主轴之间可以实现相对的横向运动的原理，我们可轻而易举地利用调节C620主轴的转速来调整铣刀的切削速度，利用中拖板的横向自动进给运动来完成后钢板弹簧支架的铣削。

图4  加工L形大面时夹紧状态及与铣刀位置关系

根据图1所示工件的加工要求及以上对此类产品的加工工艺分析，结合设备改造的难易程度，我们认为改造后的C620普通车床可以完成a、b平面的铣削加工（见图3）。从另一方面看，提高产品的整体产能，就是要从第一道工序开始就增加其生产能力，即从源头上解决设备产能的瓶颈问题，这也印证了我们选择车床作为该件加工第一工序加工设备的正确性。其余加工采取铣削加工或者钻锪加工。要注意的是，利用车床进行铣削加工，必须保证工件装夹的牢固性、加工过程中的平稳切削以及安全生产。

胎膜结构分析与刀具设计

以我公司后钢板弹簧支架加工胎膜分析为例，加工平面a时，需要立式固定工件，即压、拉和靠（压紧部位c，拉紧部位d，部位e贴靠胎膜牢固），三方向固定方式如图4所示，达到工件在可调式铣刀切削加工过程中各个方向受力平衡的要求。

图5  加工L形小面时夹紧状态及与铣刀位置关系

加工平面b时，需要平放工件，采取门架压紧块的固定方式，并利用工件后固定块顶紧工件内斜腔面，防止工件加工过程中向前中拖动（见图5）。

胎膜可以保证工件轻松地在车床上前后左右进行直线进给运动。因车床要完成铣削工作，铣刀要安装到车床主轴上。通过刀具和胎膜使普通车床可以完成车削到铣削工艺的切换。另一方面，在铣刀切削加工方面，为了保证多种类似工件在该胎膜上加工的通用性以及工具使用的节约性，铣刀在设计方面我们也融入了“可调”、“节约”等积极的因素，即，在固定方式上采取各铣刀片之间相对独立螺栓紧固的固定方式，以在同一刀盘上获得多种旋转加工直径，扩大加工范围。铣刀片的制作，我们也是在废旧车刀改制再利用的基础上，进一步再使用，达到了工具的节约使用。

图6  可调式铣刀盘结构

在刀盘固定方面，为了尽可能提高设备的易复原性，保持车床原有的功能结构，刀盘固定采取了莫氏5号锥度固定为主，刀盘拉杆通过主轴孔拉紧为辅的固定结构。可调式铣刀盘结构如图6所示，铣刀以螺栓紧固方式压紧在铣刀盘上。

胎膜在车床上完成铣削加工的整体设计

通过以上分析，普通车床允许的加工范围满足工件需要的回转空间，又因该设备利用率较低，最终选用该设备进行改造。

如图2、图4和图5所示，在中拖板上增加螺纹孔以固定胎膜，方便胎具的安装和更换。将可调铣刀安装在车床主轴上，通过主轴的旋转和中拖板的横向进给运动实现了工件的加工。

以上改造，较好地利用车床完成了铣削工序的加工，当拆除这些装置后，依然可方便地恢复C620的车床功能。

图7  1030后钢板弹簧支架

改造后设备及胎膜的可扩展性（通用性）

改造后设备及胎膜的可扩展性，可以理解为其对类似结构部件的加工能力。以加工1030后钢板弹簧支架为例（见图7），只需简单调整可调刀具和胎膜的相对位置，就可完成相似件的加工。工序调整方便、可靠，大大降低了工作强度。

结语

本方案已成功应用于山东唐骏欧铃汽车制造有限公司铆接车架后钢板弹簧支架的L形面铣削加工，效果非常好。在提高设备利用率的同时，解决了工件加工精度低、生产周期长的难题，提高了该件的加工质量和加工效率，有效地降低了生产成本，获得了良好的经济效益。

实践证明，采用改制公司利用率较低的C620普通车床为专用装备，有效地补充了公司设备生产能力不足的问题。吸取车床改制铣床的成功经验，后来，我们又成功地完成了将旧车床进行改造：一次装夹就能完成1044后钢板弹簧支架φ25 mm及φ18 mm孔（公差要求φ18H9、φ20H9）的钻削，很好地保证了两孔的同轴度φ0.04 mm。