RFC250T型旋轉(zhuǎn)鍛下主軸維修及設(shè)備精度調(diào)整

王建升

（凱斯曼秦皇島汽車零部件制造有限公司，河北 秦皇島 066011）

RFC250T型旋轉(zhuǎn)鍛下主軸維修及設(shè)備精度調(diào)整

王建升

（凱斯曼秦皇島汽車零部件制造有限公司，河北 秦皇島 066011）

由于公司發(fā)展規(guī)劃，需要對(duì)RFC250T型旋轉(zhuǎn)鍛進(jìn)行搬遷。旋轉(zhuǎn)鍛屬于連續(xù)局部成形的擺動(dòng)輾壓工藝設(shè)備。本文首先記錄了旋轉(zhuǎn)鍛設(shè)備搬遷前的實(shí)際精度，確定下主軸系統(tǒng)需要維修；滑塊垂直運(yùn)動(dòng)精度需要調(diào)整。下主軸拆卸后發(fā)現(xiàn)主軸與軸承接觸面磨損、軸承磨損嚴(yán)重等故障。根據(jù)下主軸裝配結(jié)構(gòu)，給出主軸維修方案、精度以及組裝、調(diào)整方案。主軸維修完畢后，重新將下主軸組裝并調(diào)整精度。針對(duì)滑塊，介紹了滑塊八對(duì)楔形板組成的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，并介紹了滑塊垂直運(yùn)動(dòng)精度調(diào)整方法。經(jīng)過維修和調(diào)整，旋轉(zhuǎn)鍛設(shè)備的精度能夠滿足生產(chǎn)需求。

旋轉(zhuǎn)鍛；主軸維修；主軸組裝；滑塊；設(shè)備精度調(diào)整

根據(jù)中信戴卡股份有限公司發(fā)展規(guī)劃，其下屬鍛造線需于2013年底整體搬遷擴(kuò)建，其中RFC250T型旋轉(zhuǎn)鍛即為搬遷設(shè)備的一部分。該設(shè)備為德國(guó)SSB MASCHINENBAU GMBH公司2003年為中信戴卡股份有限公司鍛造線設(shè)計(jì)制造，2004年投產(chǎn)運(yùn)行，至2013年底已運(yùn)行將近10年。經(jīng)過10年的運(yùn)行，該設(shè)備下主軸系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，影響整體設(shè)備精度。通過這次搬遷，對(duì)設(shè)備存在的問題進(jìn)行改造和調(diào)整，使設(shè)備精度滿足生產(chǎn)要求。

1 設(shè)備綜述

RFC250T型旋轉(zhuǎn)鍛屬于連續(xù)局部成形的擺動(dòng)輾壓工藝設(shè)備，擺頭的中心線與旋轉(zhuǎn)鍛機(jī)身的垂直軸線相對(duì)傾角5°，旋轉(zhuǎn)鍛的擺頭在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中對(duì)來料（加熱到480°的定長(zhǎng)鋁合金金屬棒）加載，擺頭一直承受偏心載荷，其合力作用點(diǎn)不斷繞機(jī)身軸線做軌道運(yùn)動(dòng)[1]。該運(yùn)動(dòng)是一個(gè)螺旋運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成。加工中下主軸提供主動(dòng)力，通過坯料帶動(dòng)上主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。該工序作為后面鍛壓機(jī)的預(yù)成形工序，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)鍛輾壓，將圓柱形鋁合金棒料變?yōu)榕c模具造型相符合的圓餅形毛坯，并與后面鍛壓機(jī)模具造型初步吻合。其擺頭布置及加工后的坯料形狀如圖1所示。

圖1 RFC250T旋轉(zhuǎn)鍛擺頭布置及加工后的坯料形狀

RFC250T型旋轉(zhuǎn)鍛包括主機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及輔助設(shè)備。其中主機(jī)由機(jī)架、上主軸和下主軸三部分組成，主機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的布局圖如圖2所示。主機(jī)整體為鍛壓機(jī)的三梁四柱形式：上橫梁和下平臺(tái)之間采用四根經(jīng)過預(yù)緊的導(dǎo)柱相連；下主軸固定在下平臺(tái)內(nèi)部，被底部的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；上主軸位于滑塊內(nèi)，通過四個(gè)主缸帶動(dòng)在機(jī)架內(nèi)部上下運(yùn)動(dòng)。

圖2 RFC250T旋轉(zhuǎn)鍛主機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的布局圖

2 設(shè)備精度

RFC250T型旋轉(zhuǎn)鍛的設(shè)備精度主要包括如下幾個(gè)方面：①上主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)擺頭的軸向跳動(dòng)和徑向跳動(dòng)；②下主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)頂端的軸向跳動(dòng)和徑向跳動(dòng)；③滑塊上下運(yùn)動(dòng)時(shí)兩個(gè)方向的垂直度（相關(guān)控制由滑塊運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌間隙決定）。

表1為設(shè)備投產(chǎn)時(shí)和搬遷前設(shè)備精度測(cè)量數(shù)據(jù)記錄。

表1 旋轉(zhuǎn)鍛投產(chǎn)時(shí)和搬遷前精度記錄

由上表可知，設(shè)備搬遷前上主軸精度合格，下主軸精度和滑塊運(yùn)動(dòng)垂直度不合格，需對(duì)下主軸進(jìn)行拆卸檢查，并在安裝中對(duì)滑塊精度進(jìn)行調(diào)整。

3 下主軸結(jié)構(gòu)及維修

RFC250T型旋轉(zhuǎn)鍛的下主軸如圖3所示。下主軸的軸承共有4個(gè)，從上到下依次為：球面滾子推力軸承3（20392），圓柱滾子軸承4（NU1080），圓柱滾子軸承5（NU2060）和圓錐滾子軸承7（32060X）。在軸承NU2060外圈和軸承32060X外圈之間有一個(gè)間隙環(huán)6；在軸承32060X底部為軸承游隙調(diào)整螺母8，其調(diào)整力作用在軸承32060X的內(nèi)圈底面上。上述所有軸承、間隙環(huán)、調(diào)整螺母與座圈2、主軸軸芯9、主軸軸套10、上端蓋1、下端蓋11以及各處緊固螺栓共同形成一個(gè)封閉的軸承預(yù)緊系統(tǒng)，保持主軸的軸向和徑向精度。

圖3 下主軸結(jié)構(gòu)示意圖

經(jīng)過對(duì)下主軸的拆卸，發(fā)現(xiàn)存在如下問題，如圖4所示：①座圈2與軸承29392外圈底部接觸面被磨損，磨損深度約為1.2mm；②軸承NU1088珠粒磨損嚴(yán)重，出現(xiàn)“麻點(diǎn)”，且其內(nèi)圈有在主軸軸芯9上轉(zhuǎn)動(dòng)的痕跡；③主軸軸芯9與軸承NU2060內(nèi)圈接觸面處磨損嚴(yán)重，能明顯看出軸承內(nèi)圈在軸芯上旋轉(zhuǎn)的痕跡；④主軸軸芯9與軸承32060X內(nèi)圈接觸面處磨損嚴(yán)重，能明顯看出軸承內(nèi)圈在軸芯上旋轉(zhuǎn)的痕跡。

對(duì)于上述問題，解決途徑如下：

軸承29392的座圈2拆下測(cè)繪，加工新件替換，要求對(duì)加工鍛件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度達(dá)到HRC40。

4個(gè)軸承已連續(xù)使用幾年，且有磨損，這次維修直接更換新軸承。

對(duì)于下主軸3個(gè)軸承安裝面磨損，首先對(duì)磨損情況進(jìn)行測(cè)繪，記錄下磨損處軸徑的實(shí)際尺寸，然后對(duì)磨損處進(jìn)行修理。由于現(xiàn)場(chǎng)沒有維修設(shè)備，尋找專業(yè)廠家對(duì)主軸修理.采用的修理方式為：對(duì)磨損部位冷焊，然后對(duì)冷焊部位磨削處理，直到滿足精度要求。由于原始資料沒有主軸精度標(biāo)注，需選定一個(gè)合適的維修后精度；選定精度要求既能保證軸承熱裝順利進(jìn)行，也能保證軸承安裝后運(yùn)行中的過盈配合。此處選擇的基本偏差為m5。磨損處主軸拆卸后測(cè)量尺寸和維修后測(cè)量尺寸如表2所示。

4 下主軸組裝與調(diào)整

下主軸組裝最關(guān)鍵的是選定一個(gè)合適的組裝基準(zhǔn)，由于軸承29392與下主軸軸芯不直接接觸，不能以它的相關(guān)數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)，只能從其余三個(gè)軸承中選擇。此處選擇軸承NU1088的內(nèi)外圈上表面作為組裝基準(zhǔn)，在所有組裝過程中保證兩個(gè)上表面在一個(gè)平面。在拆卸完畢后，將主軸及軸套各處的尺寸測(cè)量并記錄，作為組裝時(shí)尺寸鏈閉合的依據(jù)。

圖4 下主軸存在問題

表2 與軸承內(nèi)圈接觸的軸的外徑尺寸數(shù)據(jù)

下面三個(gè)軸承（NU1088、NU2060、32060X）采用熱裝形式與主軸軸芯進(jìn)行裝配。三個(gè)軸承的內(nèi)圈內(nèi)徑分別為440mm、300mm和300mm；鋼鐵的熱脹冷縮系數(shù)為α=12×10－6m/℃。熱裝時(shí)軸承加熱溫度為90℃，按照室溫為20℃計(jì)算，則加熱后軸承內(nèi)徑變化率如下。

軸承NU1088：

軸承NU2060、32060X：

上述兩個(gè)數(shù)值遠(yuǎn)大于選定基本偏差的尺寸范圍，因此可以忽略公差選擇對(duì)于熱裝的影響。

安裝順序?yàn)椋菏紫葘⑤S承NU1088和NU2060的內(nèi)圈裝到主軸軸芯9上；然后將軸承NU1088的外圈裝到主軸軸套10內(nèi)；然后慢慢將主軸軸芯9垂直穿入主軸軸套10內(nèi)，使軸承NU1088內(nèi)外圈上表面在一個(gè)平面內(nèi)；然后依次安裝軸承NU2060外圈、間隙環(huán)6、軸承NU3260X、調(diào)整螺母8和下端蓋11；上述元件安裝中始終保持軸承NU1088內(nèi)外圈上表面在一個(gè)平面內(nèi)。其中調(diào)整螺母8安裝中不需要緊固，稍用力到位即可。上述元件安裝完畢后，將組裝完畢后的下半部分軸系安裝到設(shè)備平臺(tái)上，并將連接螺栓以扭力扳手均勻緊固。然后從下向上依次安裝座圈2、軸承29392和上端蓋1，并將相關(guān)緊固螺栓以扭力扳手均勻緊固。這樣就形成一個(gè)完整軸系。

安裝完畢后首先調(diào)整軸向間隙：用一個(gè)5t千斤頂頂住主軸軸芯9的底部施加外力，在上端蓋處架設(shè)百分表測(cè)量軸向跳動(dòng)。軸向跳動(dòng)過大就鎖緊調(diào)整螺母8，直到軸向跳動(dòng)滿足要求。最終調(diào)定軸向跳動(dòng)為0.08mm，此時(shí)測(cè)量徑向跳動(dòng)為0.04mm，滿足設(shè)備運(yùn)行需求。

5 滑塊運(yùn)行精度調(diào)整

由于旋轉(zhuǎn)鍛工作時(shí)一直受偏載力，因此對(duì)設(shè)備的剛度要求比較高[3]。為滿足設(shè)備剛度要求，四根導(dǎo)柱都是經(jīng)過預(yù)緊的。工作中滑塊沿著四根導(dǎo)柱上下運(yùn)動(dòng)；為保證運(yùn)動(dòng)精度，四根導(dǎo)柱在機(jī)床上加工出八個(gè)導(dǎo)軌面?；瑝K及其滑塊壓板也加工出相對(duì)應(yīng)的八個(gè)面，與導(dǎo)柱的八個(gè)面組成八對(duì)滑動(dòng)副。為保證導(dǎo)軌間隙可調(diào)，八對(duì)滑動(dòng)副由16件長(zhǎng)度為1500mm的錐度為1/100的楔形板兩兩配對(duì)而成。如圖5所示為八個(gè)導(dǎo)軌面的俯視剖面示意圖，其中A至H（圖中深藍(lán)色部分）八個(gè)楔形板可以上下調(diào)整。為保證搬遷過程中不破壞設(shè)備剛度和八個(gè)導(dǎo)軌面相對(duì)位置精度，搬遷中主機(jī)的上橫梁、下平臺(tái)和四根導(dǎo)柱整體吊裝，沒有拆解。

圖5 滑塊導(dǎo)軌示意圖

滑塊安裝后需要調(diào)整滑塊垂直運(yùn)動(dòng)精度。滑塊的垂直運(yùn)動(dòng)精度調(diào)整主要靠調(diào)整組成八對(duì)滑動(dòng)副的楔形板的間隙實(shí)現(xiàn)，這八對(duì)滑動(dòng)副兩兩一組，形成4組：A與C一組，B與D一組，E與F一組，G與H一組。為滿足滑塊垂直運(yùn)行精度，要求每組楔形板間隙相加不超過0.20mm。經(jīng)過調(diào)整，最終各組間隙數(shù)據(jù)及滑塊垂直運(yùn)動(dòng)精度如表3所示，滑塊垂直運(yùn)動(dòng)精度滿足設(shè)備運(yùn)行要求。

表3 調(diào)整后滑塊垂直運(yùn)動(dòng)精度

6 結(jié)束語(yǔ)

RFC250T型旋轉(zhuǎn)鍛搬遷過程中，經(jīng)過對(duì)下主軸軸系的維修以及對(duì)下主軸和滑塊運(yùn)行精度的調(diào)整，設(shè)備基本滿足實(shí)際生產(chǎn)的精度要求。經(jīng)過一年的連續(xù)生產(chǎn)測(cè)試，沒有發(fā)生因?yàn)樵O(shè)備精度造成的產(chǎn)品質(zhì)量事故，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。

[1]胡亞民，何懷波，等.擺動(dòng)輾壓工藝及模具設(shè)計(jì)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2008.

[2]羅征志，曹建國(guó)，胡亞民.擺動(dòng)輾壓成形工藝研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J].鍛壓技術(shù)，2010，35（2）：13－16.

[3]盧志國(guó)，程培元，華 林.擺輾機(jī)機(jī)身有限元分析[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2007，（4）：32－34.

[4]胡亞民，崔杜武.擺輾機(jī)的分類及發(fā)展[J].鍛壓技術(shù)，1991，（1）：7－17.

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Repairof lower spindle and adjustment of equipment accuracy for RFC250T rotary forging center machine

WANG Jiansheng
（KSM Castings Qinhuangdao Co.,Ltd.,Qinhuangdao 066011，Hebei China）

The actual accuracybefore relocation has been recorded to the rotary forging center machine.It is determined that the lower spindle has to be repaired and the vertical moving accuracy of sliderhas to be adjusted.The lower spindle has been found that the spindle surfaces against the bearings and the bearings have been worn after beingdismantled.According to the assembly structure of the lower spindle,the maintenance proposal,accuracy&assembly,and adjusting proposal have been put forward in the text.The lower spindle has been assembled and the accuracy has been adjusted after being repaired.Aiming at the slider, the guiding structure composed of 8 pairs of wedge plates of slider has been introduced in the text.The adjusting method of vertical moving accuracy of slider has been presented.The accuracy of the rotary forging center machine after being repaired and adjusted can meet the accuracy requirement of production process.

Rotary Forging Center;Repair of spindle;Spindle Assembly;Slider;Adjustment of Equipment Accuracy

TG315.7+2

B

10.16316/j.issn.1672－0121.2016.04.016

1672－0121（2016）04－0050－04

2016－02－19；

2016－04－05

王建升（1982－），男，工程師，從事鍛造及壓鑄設(shè)備安裝、調(diào)試、維護(hù)工作。E－mail：phoenix－wjs＠163.com