卷取機(jī)卷筒加工制造關(guān)鍵工藝技術(shù)研究

常維博，宋鑫，李黨偉，王曉燕

（西安航天動(dòng)力機(jī)械廠，陜西西安710025）

卷取機(jī)卷筒加工制造關(guān)鍵工藝技術(shù)研究

常維博，宋鑫，李黨偉，王曉燕

（西安航天動(dòng)力機(jī)械廠，陜西西安710025）

通過對(duì)卷取機(jī)運(yùn)動(dòng)原理的分析，研究卷取機(jī)核心部件卷筒組合加工的關(guān)鍵工藝技術(shù)，進(jìn)而提出合理可靠的加工技術(shù)方案，確保開卷機(jī)的加工制造質(zhì)量穩(wěn)定受控。

開卷機(jī)；卷筒；關(guān)鍵工藝

在冶金機(jī)械裝備制造領(lǐng)域，卷取機(jī)是各種自動(dòng)化生產(chǎn)線（冷軋、熱軋、酸洗、連退、鍍鋅、彩涂，橫、縱切等各種生產(chǎn)線）上重要的功能設(shè)備。隨著金屬軋制技術(shù)的發(fā)展，金屬軋制速度也越來越快。相應(yīng)的對(duì)卷取機(jī)的零部件性能及裝配精度的要求也就越來越高，因此大型高精度卷取機(jī)的制造技術(shù)也是冶金裝備制造方面的難點(diǎn)之一[1]。

卷取機(jī)主要由四大部分組成，包括卷筒、漲縮油缸、傳動(dòng)系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)接頭。卷取機(jī)依靠尾部的漲縮油缸來控制其漲縮，而卷筒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則是由電機(jī)通過聯(lián)軸器、減速機(jī)依次帶動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。卷取機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器和減速機(jī)等零部件。卷取機(jī)（如圖1）的工作原理為：通過卷筒自動(dòng)旋轉(zhuǎn)能力將帶材卷成料卷，再利用卷筒的自動(dòng)漲縮能力將料卷卸下，從而完成料卷的自動(dòng)化卷取和卸卷。

圖1 卷取機(jī)典型結(jié)構(gòu)形式

由圖1及實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)可知，在卷取機(jī)中，卷筒是整套設(shè)備的核心部件，它通過沿棱錐斜面的相配合的各扇形板的滑合，承載著帶卷的重量負(fù)荷，同時(shí)完成鋼卷的卷取、開卷、卸卷各項(xiàng)工作作業(yè)。本文的主要目的是為了研究開卷機(jī)卷筒加工制造的關(guān)鍵點(diǎn)。

1 卷筒的結(jié)構(gòu)形式

卷筒是卷取機(jī)的核心關(guān)鍵部件。實(shí)心式卷筒、四棱錐式、擴(kuò)張錐式、弓形塊徑向液壓鉗口閉式和鏈板式是卷取機(jī)卷筒設(shè)計(jì)的五種基本形式，而擴(kuò)張錐式和四棱錐式是它最典型的兩種結(jié)構(gòu)形式。

1.1 擴(kuò)張錐式卷筒

擴(kuò)張錐式卷筒的主要部件由錐套、空心軸、扇形板和拉桿組成。擴(kuò)張錐式卷筒與四棱錐式卷筒相比較，其制造成本相對(duì)較低，加工難度簡單，但結(jié)構(gòu)較其復(fù)雜。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的緣故，這種卷筒結(jié)構(gòu)形式不能接活動(dòng)支撐。因此卷取機(jī)的卷筒在工作時(shí)都處于懸臂狀態(tài)，其所能承受的張力和重力能力相對(duì)較低。加之?dāng)U張錐式卷筒為了實(shí)現(xiàn)其快速漲縮的目的，一般采用較大的配合錐角度，其漲縮范圍相對(duì)四棱錐式較大，油缸行程較短，所以該類型的卷筒主要用于料卷重量中等，張力相對(duì)較小的工作環(huán)境中。擴(kuò)張錐式卷筒工作時(shí)主要通過后置的漲縮油缸拉動(dòng)拉桿做前后運(yùn)動(dòng)。拉桿帶動(dòng)其聯(lián)接的錐套施加擴(kuò)徑力給扇形板，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化漲縮的目標(biāo)。其典型結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖2 擴(kuò)張錐式卷筒主要結(jié)構(gòu)

1.2 四棱錐式卷筒

四棱錐式卷筒主要由棱錐軸和扇形板兩大部分組成，一般用于工作條件惡劣的環(huán)境中，是相關(guān)制造企業(yè)的核心關(guān)鍵裝備。雖然其結(jié)構(gòu)簡單，但由于棱錐軸是整體的鍛件，加之整體加工精度要求高，因此加工難度也就隨之加大。與擴(kuò)張錐式卷筒相比較，四棱錐式卷筒的配合錐角度較小，油缸的行程較大，結(jié)構(gòu)容易接出活動(dòng)支撐，因此適用于各種重載和張力較大的工作環(huán)境中。四棱錐式卷筒工作時(shí)通過后置的漲縮油缸產(chǎn)生的拉力，拉動(dòng)四棱錐軸做前后運(yùn)動(dòng)，而四棱錐軸和四組扇形板通過錐角度的相互運(yùn)動(dòng)，對(duì)扇形板產(chǎn)生向外的擴(kuò)徑力，從而達(dá)到漲和縮的目的。典型四棱錐式卷筒如圖3所示。

圖3 四棱錐式卷筒主要結(jié)構(gòu)

2 卷筒制造的關(guān)鍵工藝技術(shù)

由上述相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)可知，卷筒是卷取機(jī)制造的重中之重[2]。卷筒的常規(guī)加工工藝流程如圖4所示。

圖4 卷筒的常規(guī)加工工藝流程圖

卷筒組件一般由四段縱截面呈90°均布的四段圓弧組成，四件扇形板組成一個(gè)完整的圓（常稱為真圓狀態(tài)），即卷筒的主要工作狀態(tài)。為消除加工及裝配過程中的積累誤差，因此卷筒的外圓面，主要包括扇形板圓弧面即鉗口組件圓弧面，必須在裝配后再進(jìn)行加工，以保證卷筒在工作時(shí)達(dá)到真圓狀態(tài)。

組合后加工扇形板，并不是簡單的按卷筒裝配組件圖將圖中所有零件裝配完成就能進(jìn)行扇形板外圓加工，必須對(duì)其結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)原理、位置狀態(tài)進(jìn)行分析，才能制定合理的加工工藝方案。

以圖5中的封閉式四斜楔卷筒（屬于擴(kuò)張錐卷筒中的一種）為例，進(jìn)行組合加工技術(shù)方案分析：首先，必須明確封閉式四斜楔卷筒的運(yùn)動(dòng)原理。封閉式四斜楔卷筒主要利用后置的漲縮缸的液壓力帶動(dòng)芯軸前后運(yùn)動(dòng)，芯軸將將拉力傳遞給十字頭，十字頭拉動(dòng)軸向斜楔前后運(yùn)動(dòng)，軸向斜楔再通過與徑向斜楔斜面之間的滑動(dòng)，對(duì)扇形板產(chǎn)生徑向的擴(kuò)徑力及縮徑力，達(dá)到帶材自動(dòng)化傳輸?shù)哪康摹Ｆ浯?，根?jù)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，卷筒結(jié)構(gòu)、真圓位置狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，設(shè)計(jì)必要的輔助工裝，將各部件軸向及徑向運(yùn)動(dòng)都進(jìn)行限制，以滿足車床車削及磨削的加工需要。簡而言之，就是使卷筒在真圓狀態(tài)成為理論上的剛體。

圖5 四斜楔卷筒示意圖圖

3 工藝技術(shù)關(guān)鍵控制點(diǎn)

3.1 卷筒組合加工精度控制

卷筒加工過程中，精度控制主要在于扇形板的精度控制。在實(shí)際的制造過程中，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，建議：

（1）注意對(duì)加工基準(zhǔn)面的統(tǒng)一，這樣能有效保證卷筒的工作性能（即漲縮的一致性）。

（2）注意機(jī)械加工應(yīng)力的釋放問題，制定合理有效的加工技術(shù)方案，確保扇形板在加工完成后（包括后續(xù)表面氮化處理），產(chǎn)品精度滿度產(chǎn)品使用性能。

3.2 卷筒組合加工中的配研及滑動(dòng)面配研

卷筒裝配中的配研對(duì)產(chǎn)品能否完美的工作非常重要，在加工過程中一定要注意加工基準(zhǔn)面的統(tǒng)一及配研面尺寸精度的一致性好這兩方面。通常圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的精度等級(jí)很高，但是作為工藝人員一定要認(rèn)識(shí)到，這其實(shí)是設(shè)計(jì)對(duì)于配合精度的要求，要善于利用配研提高產(chǎn)品的配合精度，不能一味的考慮機(jī)械加工方案。

4 結(jié)束語

通過對(duì)卷取機(jī)運(yùn)動(dòng)原理的分析，研究卷取機(jī)核心部件卷筒組合加工的關(guān)鍵工藝技術(shù)，進(jìn)而提出合理可靠的加工技術(shù)方案，確保開卷機(jī)的加工制造質(zhì)量穩(wěn)定受控。

[1]陸天英.卷取機(jī)卷筒的工藝設(shè)計(jì)[J].重型機(jī)械，2013，（01）：41-44.

[2]李良洪.大型八棱錐卷筒研制及關(guān)鍵技術(shù)[J].冶金設(shè)備，2012，（1）：75-80.

Research On Manufacturing Technology Of Winding Drum Machine

CHANG Wei-bo，SONG Xin，LI Dang-wei，WANG Xiao-yan
（Xi’an Aerospace Power Machine Factory，Xi’an Shaanxi 710025，China）

Through of coiling machine movement principle of the analysis ，the coiling machine core component of the reel assembly processing key technology，and puts forward the reasonable and reliable processing technology，ensure volume take machining quality and stability of controlled manufacturing.

coiling machine；drum；key process

T H162

A

1672-545X（2016）09-0127-02

2016-06-08

常維博（1983-），男，陜西岐山人，工程碩士，工程師，研究方向?yàn)槌商坠に囇b備研制。