同步移送機(jī)構(gòu)中的曲軸的制作加工工藝探討

周洪　唐建華

摘 要 本文介紹了同步移送機(jī)構(gòu)中的曲軸在頂桿循環(huán)設(shè)備中的關(guān)鍵性及制造的最大難點(diǎn)。曲軸材質(zhì)為鍛件，空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，按原結(jié)構(gòu)加工費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，且成本很高，曾在全國(guó)各地招標(biāo)，多家知名重工企業(yè)或不敢接招或報(bào)出天價(jià)。經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲，更改設(shè)計(jì)理念，最后將曲軸由整體式改為分體式組合焊接方法制造曲軸，從毛坯鍛造到加工均較容易實(shí)現(xiàn)，為公司節(jié)約了成本。

關(guān)鍵詞 曲軸 分體 分體組合 熱裝 加工

一、引言

在熱連軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中，穿孔機(jī)往往成為整條線的瓶頸，制約著作業(yè)率。因此，各廠家都絞盡腦汁提高穿孔機(jī)的生產(chǎn)效率，從而提高軋機(jī)的作業(yè)率。而提高穿孔機(jī)生產(chǎn)效率的關(guān)鍵就是減少穿孔的間隙時(shí)間。早期的穿孔機(jī)采用人工換頂頭的方式，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)且勞動(dòng)強(qiáng)度大。80年代末，SMS-MEER開(kāi)發(fā)了頂頭自動(dòng)更換裝置，取代傳統(tǒng)的人工更換，使得穿孔間隙時(shí)間相對(duì)減少.但多年的實(shí)際應(yīng)用表明，頂頭自動(dòng)更換裝置故障率高，且動(dòng)作時(shí)間仍然較長(zhǎng)，不能滿足生產(chǎn)的需要。

頂桿循環(huán)裝置采用軋制線外脫棒的方式，頂桿和頂頭一起循環(huán)冷卻，減少了穿孔間隙時(shí)間；頂桿循環(huán)裝置具有的特點(diǎn)，可大大提高穿孔機(jī)的生產(chǎn)效率。

同步移送機(jī)構(gòu)是頂桿循環(huán)裝置主要構(gòu)成設(shè)備之一。在制作中，同步移送機(jī)構(gòu)中曲軸，材質(zhì)為40Cr，單重為799kg，因使用的特殊性，要求用的是鍛件。經(jīng)過(guò)我們?cè)谌珖?guó)各地招標(biāo)，因需要整體鍛件加工，均不敢接招，我們經(jīng)過(guò)更改設(shè)計(jì)理念，最后定為用分體式組合方法對(duì)曲軸進(jìn)行改進(jìn)，為公司節(jié)約了成本。

錫鋼熱連軋無(wú)縫鋼管從2011年1月29日熱試到生產(chǎn)至今有4年多了，該套裝置中的曲軸使用性能良好，沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，說(shuō)明更改曲軸結(jié)構(gòu)對(duì)使用是沒(méi)有問(wèn)題的，經(jīng)受住了時(shí)間的考驗(yàn)。

二、曲軸的技術(shù)要求

第一，左端外圓￠220h9相對(duì)于右端外圓￠200m6軸中心線B的圓度≤0.03。

第二，右端外圓￠200m6相對(duì)于左右兩端軸中心線A-B的圓度≤0.02。

第三，中間兩處外圓曲拐￠200m6相對(duì)于左右兩端軸中心線的平行度≤0.05。

三、曲軸的工藝難點(diǎn)分析

第一，曲軸有兩個(gè)曲拐，一個(gè)曲拐的加工難度就夠大的了，何況有兩個(gè)。

第二，軸曲拐較大，鍛造用料相當(dāng)浪費(fèi)，加工曲拐成形時(shí)間很長(zhǎng)。

第三，曲軸的偏心量太大（320mm、466mm），車(chē)床上加工，對(duì)刀具、刀桿、工裝強(qiáng)度要求更高。

第四，加工難度大：在兩頂尖上裝夾偏心工件時(shí)，由于工件外圓上的受力點(diǎn)不均勻，會(huì)使裝夾不牢固，開(kāi)車(chē)后或車(chē)削時(shí)加工中將產(chǎn)生較大的離心力和沖擊振動(dòng)，會(huì)使工件出現(xiàn)圓度誤差和工件外圓切削振動(dòng)等，甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重事故。

第五，增加配重：加工曲軸時(shí)，最突出的矛盾是工件異形，回轉(zhuǎn)不平衡，車(chē)削時(shí)需增加配重塊，起到回轉(zhuǎn)平衡作用。

四、曲軸的分解方案

曲軸結(jié)構(gòu)更改方案：

經(jīng)過(guò)分析，我們將曲軸分為三部分，由于曲軸的加工難度相當(dāng)大，對(duì)分解中的軸（二）、軸（三）加工到位，對(duì)相關(guān)距離尺寸用軸間止口控制。三部分組裝時(shí)，采用增加定位軸限位，保證曲軸組裝精度。

曲軸分為三部分：

第一部分由件1、件2、件3組成。因曲軸件1與件7要求同軸度0.02mm需焊接成整體后加工以保證精度，故件1外徑一端留有余量；件2、件3加工成型，件3對(duì)接端尺寸設(shè)計(jì)了配合公差以便后續(xù)組合焊接。件1、件2、件3按設(shè)計(jì)加工成型之后焊接成型。

第一部分焊接技術(shù)要求：

第一，未注角焊縫高為20。

第二，焊后打磨平整，焊縫超聲波探傷，按JB/T4730.3-2005中Ⅱ級(jí)執(zhí)行。

第三，焊接件未注要求按（重型機(jī)械通用技術(shù)條件焊接件）JB/T5000.3-2007檢查。

第四，焊縫質(zhì)量評(píng)定等價(jià)按BS和BK級(jí)規(guī)定。

第五，預(yù)熱到200～220℃采用E5016焊條焊接。

第二部分由件4組成。件4采用鍛件并進(jìn)行了調(diào)質(zhì)，作為第一部分與第三部分連接時(shí)的過(guò)渡件，設(shè)計(jì)了熔透性坡口及定位配合尺寸。

第二部分技術(shù)要求：

第一，鍛件不應(yīng)有夾層、折疊、裂紋、結(jié)疤、夾渣等缺陷。

第二，加工表面不應(yīng)有裂紋、折疊、鍛傷及夾層等損壞。

第三，零件表面降低零件強(qiáng)度及壽命的缺陷。

第四，經(jīng)過(guò)精加工的配合表面不應(yīng)有退火現(xiàn)象。

第五，調(diào)質(zhì)處理HB=241-286。

第三部分由件5、件6、件7組成。因前文提到的曲軸件1與件7要求同軸度0.02mm需焊接成整體后加工以保證精度，故件7外徑一端留有余量；件5、件6加工成型，件5對(duì)接端尺寸同樣設(shè)計(jì)了配合公差以便后續(xù)組合焊接。件5、件6、件7按設(shè)計(jì)加工成型之后焊接成型。

第三部分組焊技術(shù)要求：

第一，未注角焊縫高為20。

第二，焊后打磨平整，焊縫超聲波探傷，按JB/T4730.3-2005中Ⅱ級(jí)執(zhí)行。

第三，焊接件未注要求按（重型機(jī)械通用技術(shù)條件焊接件）JB/T5000.3-2007檢查。

第四，焊縫質(zhì)量評(píng)定等價(jià)按BS和BK級(jí)規(guī)定。

第五，預(yù)熱到200～220℃采用E5016焊條焊接。

五、曲軸的組裝及加工

第一，用組裝定位工裝軸將第一、二、三部分進(jìn)行組合熱裝。

第二，車(chē)床分加工軸（一）、軸（四）達(dá)圖。注意上車(chē)床需在件4上加配重塊。

第三，130鏜床將組裝定位工裝軸（件4）割掉，加工平整，加工軸（四）鍵槽。

六、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上工步，完成曲軸制作，經(jīng)檢測(cè)基本能滿足圖紙尺寸要求。

此次曲軸由鍛件整體加工成形，改為分體式加工、熱裝、焊接成形，加工較少部分就能保證使用要求，節(jié)約了成本，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

今后有此類(lèi)的工件可按此方法進(jìn)行推廣。

（作者單位為重慶賽迪重工設(shè)備有限公司）

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