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1、第 ? 卷?第 ? 期? 年 ? 月 ? ? ?科?学?技?术?与?工?程 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?仪表技术卷取机卷筒部件及其芯轴的制造工艺研究杨顺田?高?焕?四川工程职业技术学院?德阳 ?四川建筑职业技术学院?德阳 ?摘?要?卷取机用途广泛? 卷筒则是热轧卷取机的核心部件? 根据卷筒部件的结构?工作原理和主要技术要求?深入开展了卷筒部件的制造工艺研究?重点分析了核心零件的问题? ? ?芯轴的结构及加工工艺? 卷筒部件的卷曲圆采用相关零部件?组装
2、? 加工?组合式工艺的整体加工方案?芯轴加工采取?中心孔 ? 中心堵?的技术措施?卷筒部件及其芯轴的制造一次获得成功?关键词?卷筒?卷筒芯轴?卷曲圆?结构分析?工艺研究中图法分类号? ? ?文献标志码? 年 ? 月 ? 日收到? 月 ? 日修改第一作者简介?杨顺田?男 ?教授?高级工程师? 研究方向?制造工艺与数控技术? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?卷取机是将产品卷成卷的机械设备?就复杂程度而言?冶金行业的?热轧钢板地下卷取机具有代表性?如图?所示?主要参数有?工作直径?扇形板直径? ? ? ? ?卷材最大宽度?碳钢? ? ? ?不锈钢? ? ? ? ?卷材厚度碳钢?
3、 ? ? ? ? ? ?不锈钢? ? ? ? ? ? ? ?钢卷最大外径? ? ? ? ?钢卷内径? ? ? ? ?钢卷最大重量? ? ?其工作原理是在高压下能实现卷筒?胀缩?以改变其直径大小?常采用斜楔式的斜面柱塞式?在液压缸?或复位弹簧?所产生的径向压力作用下?锥形芯轴可左右移动?当芯轴左移时?斜面效应使得卷筒张开变大?反之?使卷筒收缩变小?达到在高温状态下高速卷取带钢的目的?而卷筒则是这一机构的核心部件?芯轴则是核心零件?卷取机的卷筒结构有几种?现介绍的卷筒属于斜楔式?油缸顶出式的无极胀缩卷筒?其结构复杂?精度要求很高?同时具有较高的强度?刚度?才能保证长期稳定的工作?其制造工艺是保证该
4、部件加工和装配质量的关键?若按现有的制造工艺不能满足要求?为了达到卷取机设计性能要求?进行卷筒部件与芯轴制造工艺研究是十分迫切的?卷筒部件结构分析及工艺研究? ?卷筒装配结构卷筒的结构如图?所示?它由卷筒?托架和减速箱三部分组成?卷筒由减速箱中的大齿轮驱动?托架起辅助支承的作用?主要零件有芯轴?左右弓形板?扇形块?上下斜楔等?图 ?热轧钢板地下卷取机? ?卷筒工艺研究?卷筒的辊身长? ? ? ? ?直径? ? ? ? ?该直径又称为卷曲圆?是由左右弓形板?上下斜楔?芯轴等零件组合后自然形成的?它直接决定卷取机的主要性能?是关键尺寸?因此?制定出了?将相关零件各自的结合面?定位面?定位孔等预先加
5、工出来后?组装成卷筒部件再加工? ? ? ?卷曲圆?的整体加工工艺方案?并称之为?组装?加工?组合式工艺方案?保证卷曲圆不错位?最终由各零件组装后自然形成的卷曲圆具有很高的几何精度?卷筒部件精车后?再对? ? ? ?卷曲圆进行表面氮化处理?以提高卷筒的耐磨性?耐蚀性及耐高温性能?卷筒芯轴形状复杂?总长? ? ? ? ?属于易变形零件?精加工前采取时效以消除应力?为保证卷筒组装的精车?需要设计统一的工艺精车基准?为便于卷筒的组装加工?对于多段组成的零件?如钳口小夹块?应先加工成总长? ? ? ? ?精车后再切成所需零件的长度?有些地方还需准备工艺垫?卷筒组装精车前?构成? ? ? ?卷曲圆的各零
6、件表面都应留一定余量?组装后使用?卡箍?等工艺装备进行固定?再精车卷曲圆等部位?图 ?卷筒结构简图? 为卷筒心轴? 为弓形板?左? 为销轴? 为夹块? 为下斜楔? 为上斜楔? 为扇形块? 为钳口压块? 为钳口小夹块? 为螺栓及碟簧? 为弓形块?右? 为压块? 为限定凸缘?芯轴结构分析及重要表面工艺研究? ?零件结构和技术要求卷筒芯轴是卷筒中最重要的零件?形状复杂?精度要求高?所以加工难度最大?重要加工表面如下?采用? ? ?基准面作为该零件精加工的工艺基准和卷筒部件的装配基准?如图?所示? ? ? ? ? ?油缸孔?需保证孔的精度和中心距? ? ? ? ? ? ?两个圆弧是保证两个弓形板的正确
7、位置与配合良好的重要面?如图?所示?如前所述? ? ? ?卷曲圆必须和其他零件组装后才能精加工?上?下斜楔配合尺寸? ? ? ?的三个面加工?图 ?卷筒芯轴? ?重要表面加工方法? ? ? ? ?基准面的加工? ? ?三个圆柱面是加工卷筒心轴上各重要表面的工艺基准?它们的精加工是在深孔加工及热处理后进行的?采取?利用中心孔?在两端配中心堵?的技术措施进行加工?以保证? ? ?各面的同轴度达到与基准重合? ? ? ? ? ? ?和? ?平面的加工由于? ? ? ? ?精度高?对表面粗糙度?中心距的位置偏差?孔中心线对? ?两槽的垂直度以及? ?两槽对? ?基准的平行度要求都很高?故选择? ? ?
8、数控落地镗床?工件以? ?为基准?选用? ?型铁定位装夹进行半精加工?时效后再进行精加工?在精加工? ? ? ? ?后?再精加工?面?保证了两者的垂直度要求?然后工件在? ?型铁上转? ?按?面打表找正?使? ?的孔中心线对机床主轴垂直?用角度铣头精铣?面和? ?及? ? ? ?的槽?就比较容易达到它们的精度要求? ? ?两个? ? ?圆弧的加工及测量方案两个圆弧尺寸精度为? ?圆心对? ?基准的中心距分别为? ? ?和? ? ? ?圆弧的圆柱度符合图纸要求?符图?对? ?基准的中心线不平行? 期杨顺田?等?卷取机卷筒部件及其芯轴的制造工艺研究图 ?角铣头加工芯轴度为? ? ? ? ?在节?
9、? ?的内容加工完后?工件转? ?先用主轴装铣刀铣出?与? ? ? ? ?圆弧相切的?小平面?再用专用角度铣头?分别粗精镗? ? ? ? ?符图?工件再转? ?加工另一个? ? ? ? ?圆弧符图?在加工? ? ? ? ?两个圆弧时?是按工件零点定位后精确移动坐标值来控制其位置精度?由于两个? ? ?不是整圆?无法直接检测?所以需做两个?测 量 环?进 行 间 接 测 量?如 图?所 示?按? ? ?尺寸精车两个测量环?和?实测环?的外圆和环?尺寸?用?测量环?做量规检查? ? ? ? ?的实际值?测量环?与右边圆弧贴合?用塞尺检查圆弧中部的间隙为? ? ? ? ?故实际半径为? ? ? ?
10、?测量环?与左边圆弧贴合?用塞尺检查圆弧中部间隙为? ? ? ? ?故实际半径为? ? ? ? ? ?用外径千分尺测量两环的距离为? ? ?计算出两圆弧的实际中心距为? ? ? ? ?用两个测量环沿轴身? ? ? ?长度上测量几个位置的中心距?反映出两圆弧的平行度误差为? ? ? ? ? ? ? ? ? ?与?上?下斜楔?配合面的加工如图?所示? ? ?三尺寸所表示的平面是卷筒芯轴与?上?下斜楔?的装配面?它们对? ?基准面有角度要求?对中心线有尺寸精度要求?为保证它们的精度要求?经研究?制定出如下工艺方案?图 ?两个 ? ? ? 圆弧的位置精度测量采用?米单臂铣刨?机床?将刀具装在数控分度头
11、上?由数控分度保证每个平面的角度?以?和?基准间接测量保证? ?尺寸的公差?实施结果表明?完全达到质量要求?图 ?加工 ? ? 三个尺寸的平面? ? ? ?外圆的加工如前所述?卷筒芯轴的? ? ? ?外圆是由许多零件组装后形成的?这些零件相应部位都留有精加工余量?加工? ? ? ?卷曲圆?的工艺方案是最核心的?在组装时应采取下列工艺措施确保加工成功? ?应使?限定凸缘?的斜面与弓形板的斜面达到无间隙接触?可采用工艺垫或留余量?用螺钉将限定凸缘固定在卷筒芯轴上?钳口小夹块?钳口压块可先制成? ? ?长?便于组装?并与芯轴端面适当点焊? ?组装后?在? ? ? ?外圆上用链条固紧?车?科?学?技?
12、术?与?工?程? 卷削时?分段移动链条?车削难以达到? ? ? ? ? ? ?最后采用砂带抛光?设计与工艺方案的改进? ?对卷筒芯轴进行工艺结构改进针对设计中存在的某些不足?提出一些改进意见?卷筒芯轴由全部氮化改为局部氮化?对于限定台缘?钳口压块?弓形板?钳口小夹块等总长为? ? ? ?的零件?必须在长度上给出负公差?组装后?便于左?右端盖与卷筒芯轴的端面贴紧?下斜楔的?斜面取消淬硬? ? ? ?采用调质后氮化?因为斜面表面淬后使零件内应力不均匀?变形很大?给加工造成很大困难?达不到图纸要求和装配接触要求?根据零件只做定期调整运动?且有二硫化钼润滑?在调质后只需氮化处理即可满足使用要求? ?加
13、工工艺上的改进?专用小角铣头转速低?特别是转矩小?加工时吃刀量小?造成加工效率低?表面粗糙度达不到要求?必须采取改进措施?单刃镗刀加工? ? ?圆弧时?镗刀磨损大?影响加工精度?如图?所示?应设计一种可调多刃镗刀?加工扇形块的? ?时?见图?中的序号? ?图中未画出?与工装连结时要注意不能将点焊变成连续焊?拆开时也不能用气割?否则会引起工件较大变形?为此?也可采用机械式夹紧?结束语新工艺?新材料等是技术创新的手段之一?卷取机卷筒部件及其芯轴的成功研制依靠的是工艺创新?它不仅为热轧钢板地下卷取机的制造创造了条件?更为类似新工艺的研究提供了平台?其?组装?加工?组合式工艺方案的整体加工思路对复杂组
14、件的制造具有一定的借鉴意义?参考文献?李?耕?杨舒拉?刘承山? 引进四辊轧机辊系的改造? 山东冶金? ? ?唐崇明?任?启? 现代热轧板带生产技术?下?沈阳?东北大学出 版社? ? ? ?王选送? 机械制造工艺学? 北京?机械工业出版杜? ?李松辽?刘洪敏?郭贵云? 线棒材轧机主轧线物料跟踪功能分析? 冶金自动化? ?商野博明? 液压式地下卷取机? ? ? ? ?卷取机的开发? 石川岛播 科技? ?徐?斌?陈学军? ? ? ?弹簧热处理工艺的研究? 热加工工艺? ? ?张大志?周?芳?申屠南凯?等? 热连轧卷取机助卷辊自动踏步控 制系统? 北京科技大学学报? ?杨顺田? 新编数控编程 ? 例?从蓝领走向金领? 北京?机械工 业出版社? ?冶金工业部有色金属加工设计研究院? 板带车间机械设备设计 ?下册? 北京?冶金工业出版社? ?李?涛?郎利辉?周贤宾? 先进板材液压成形技术及其进展? 塑 性工程学报? ?杨顺田?黄晓燕? 基于形成机理及材质不均匀性的深孔缺陷分 析与对策? 组合机床与自动化加工技术? ? ?
