浅析桥梁球型支座加工工装的改进方法

摘要:本文介绍了球型支座的加工方法和新加工方法的原理，并对其原工装进行了改进设计。

关链词:球型支座；球面加工；靠模法；平面机构；工装

Abstract: This paper introduces the ball type bearing processing method and the new processing method principle, and does the design improvements of the original tooling.

Key words: ball type bearing; spherical surface processing; model method; planar mechanism; tooling

中图分类号：TU7 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1 球型支座的构造和工作原理及主要部件加工方法

其工作原理是利用凸凹球面和二者之间的一球面四氟板来减小摩擦系数，来实现桥梁梁端的转动，同时利用聚四氟乙烯板与不锈钢板之间的自由滑移，来适应桥梁上部结构由于气温变化、混凝土徐变收缩等因素引起的水平位移，从而保证桥梁的使用安全。

本产品适用于各类高等级公路桥梁及其它有大的转角要求的桥梁。

球型支座的结构如图一所示，

它主要由上支座板、下支座板、球型板、聚四氟乙烯滑板（平面和球面各一块，以下简称四氟板）及挡圈组成。

上述各部件中，中间钢板和下座板的配合是质量控制的关键点，由于是球面结构，原采用在普通车床上用靠模法加工，而靠模法加工的球面较难保证质量。主要存在以下问题：

1.1 靠模在使用一段时间后，由于磨损，使得弧面曲线失真。

1.2 专用刀头夹具长时间使用容易产生塑性变形，弹力不足。

1.3 由于滚轮的磨损，造成实际轮廓曲线失真，从而导致系统误差。

1.4 加工不同球面需制作不同靠模，比较麻烦，且成本很高。

2 新工装的改进的工作原理

加工大型球面的关键是形成准确的刀具圆弧轨迹。我们知道，将铰链四连杆机构的两个转动副转化为两个移动副，即得到曲柄移动导杆机构(俗称正弦机构)，如图1所示。其构件2的运动轨迹即为圆弧轨迹。对此稍加改进即为图2所示的平面机构。

机构的自由度F＝3n-2 － ＝3x3-2x4=l。即机构只需一个原动件。我们选取构件3为原动件，设构件1与水平面的夹角为δ，OA=R AB=a,BC=b，则C点的坐标为：

则有 ，即C点的轨迹为一个圆，其半径为R。

3 工装的设计

利用上述原理，我们在具有双刀架的φ2.5m 立车上进行工装改造，将平面机构的0点固定在左刀架上并锁紧，利用右刀架作为移动副实现构件3的上下移动，在右刀架上固定一滑块与构件2形成另一移动副，刀架装在C点，利用拉杆OA将左刀架与构件2铰联，即可在右刀架的驱动下，轻松实现刀具的圆弧运动。而且该机构可连接不同的拉杆OA加工不同的弧面，在C点正反装刀，可方便地加工内外球面。AB和BC两段的长度可根据实际加工的零件具体确定，但其长度不影响弧形。

工装设计简图如图3所示。

4 注意的问题

4.1 在不影响刚度的情况下，应将内滑块镶上青铜滑板(见图3)，以降低摩擦系数，增加耐磨性，并设置油杯，减少摩擦磨损，缓冲减振、延长寿命。

4.2 由于球面弧形完全由工装保证，故要求对工装妥善保护。

4.3 经常检查拉杆和铰链销轴配合情况，磨损后要及时更换。

4.4 使用前要保证刀架锁紧可靠。

4.5 应避免毛坯夹砂和气孔;材质应均匀，以防止加工过程中刀杆抖动。

5 实用效果

通过实际加工检验验证，改进工装后，球面各部分尺寸趋于一致，质量稳定。而且通过合理选择加工参数，能使表面粗糙度稳定在Ra3.2μm，球面加工完全达到了产品的技术要求，该工装的设计成功不仅使我们现有设备得到了应用，还大大降低了成本，取得较好的经济效益。

参考文献：

[1] 黄文恺.机械原理【M】.北京:高等教育出版社，1987.

[2] 李华.机械制造技术【M】.北京:高等教育出版社，2002.

[3] 徐嘉元，曾家驹.机械制造工艺学［M］.北京:机械工业出版社2002.

[4]《桥梁球型支座》GB/T17955-2009