U 型卡板在大型圓錐破碎機(jī)鑄件橫臂尺寸控制上的應(yīng)用

司鵬飛，杜 鵬，胡 悅，張 川

（共享鑄鋼有限公司，寧夏 銀川 750021）

破碎機(jī)廣泛適用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路和化學(xué)工業(yè)等眾多行業(yè)，圓錐破碎機(jī)具有破碎比大、效率高、能耗低、產(chǎn)品顆粒均勻等特點(diǎn)，適合中碎和細(xì)碎各種礦石和巖石。在破碎過(guò)程中，由于破碎的物料具有一定的離心力，擁有不小的動(dòng)力勢(shì)能，在與圓錐破碎機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞后，會(huì)造成破碎機(jī)內(nèi)部損壞，降低使用壽命。圓錐破碎機(jī)中主機(jī)架橫臂作為支撐主軸等核心部件的重要組成部分，其尺寸、性能的好壞直接影響設(shè)備運(yùn)行狀況與安全生產(chǎn)。橫臂尺寸不合格也會(huì)影響耐磨護(hù)板的裝配和使用，現(xiàn)場(chǎng)返修難度高、返修周期長(zhǎng)。本文主要研究大型圓錐破碎機(jī)橫臂尺寸的控制方法，通過(guò)設(shè)計(jì)制造U 型卡板，控制并保證其尺寸滿足顧客規(guī)范要求和現(xiàn)場(chǎng)裝配和使用的要求。

1 產(chǎn)品介紹

該圓錐磨碎機(jī)主機(jī)架鑄件為較大型號(hào)破碎機(jī)機(jī)型組件，最大直徑5.5 m，高2.3 m，設(shè)計(jì)重量一百多噸，精加工后重量達(dá)九十多噸。圓錐破碎機(jī)主機(jī)機(jī)架及橫臂部位如圖1 所示，其橫臂因后期需要周期性更換裝配耐磨護(hù)板，為避免裝配過(guò)程發(fā)生裝配干涉，此部位尺寸公差要求較高，同時(shí)超大鑄件通過(guò)鑄造來(lái)保證尺寸難度大，生產(chǎn)制造過(guò)程存在多次返修不合格等現(xiàn)象。本文對(duì)主機(jī)架產(chǎn)生尺寸問(wèn)題進(jìn)行了原因分析，并提出利用U 型卡板保證返修尺寸達(dá)到要求和滿足裝配要求。

圖1 圓錐破碎機(jī)主機(jī)機(jī)架及橫臂部位示意圖

2 主機(jī)架局部產(chǎn)生尺寸問(wèn)題的原因分析

主機(jī)架是圓錐破碎機(jī)的主要結(jié)構(gòu)件、受力件，也是圓錐破碎機(jī)其他部件的裝配基礎(chǔ)。此種鑄件的質(zhì)量要求高，尺寸公差范圍小。因鑄件整體尺寸較大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造型過(guò)程、冶煉澆注過(guò)程、成品返修過(guò)程尺寸控制的難度較大，給產(chǎn)品交貨周期帶來(lái)很大的壓力。分析此類鑄件在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生尺寸問(wèn)題的原因有三個(gè)方面。

2.1 造型過(guò)程產(chǎn)生的偏差

主機(jī)架造型過(guò)程復(fù)雜，模型及芯盒數(shù)量較多，在砂芯組合過(guò)程中，可能存在芯頭有間隙、定位不準(zhǔn)確，導(dǎo)致砂芯小角度旋轉(zhuǎn)錯(cuò)偏，成品打箱后檢測(cè)橫臂兩側(cè)及圓角加量不均勻。在造型工序要嚴(yán)格控制扣箱尺寸，盡可能減少尺寸偏差。

2.2 凝固收縮過(guò)程產(chǎn)生的變形

因鑄件架構(gòu)原因，橫臂處的切面壁厚較大，其余部位切面壁厚較小，在澆注冷卻凝固過(guò)程中橫臂部位收縮較大，其余部位收縮小，因整體收縮不一致，工藝設(shè)計(jì)時(shí)模型貼量不好控制；鑄件外側(cè)壁厚受到向內(nèi)側(cè)的拉力向內(nèi)側(cè)收縮，內(nèi)側(cè)尺寸加量增大。

2.3 成品返修過(guò)程產(chǎn)生的偏差

在鑄造生產(chǎn)中，成品返修通常采用氣刨和鏟磨的方法對(duì)多量部位進(jìn)行返修，主機(jī)架橫臂部位結(jié)構(gòu)特殊，為圓弧與平面相切，氣刨過(guò)程無(wú)參考基準(zhǔn)面，容易導(dǎo)致返修不到位或返修過(guò)量。

3 使用U 型卡板檢驗(yàn)和控制返修尺寸

3.1 返修過(guò)程測(cè)量基準(zhǔn)的確定

成品返修過(guò)程通過(guò)全尺寸劃線檢測(cè)，對(duì)后期可能產(chǎn)生裝配干涉部位重點(diǎn)測(cè)量，通過(guò)與橫臂相切的外圓半徑尺寸與橫臂分部角度使用三角函數(shù)計(jì)算確定橫臂中心，從加工面返尺寸確定橫臂高度尺寸，這樣從三維空間建立準(zhǔn)確的測(cè)量基準(zhǔn)，測(cè)量基準(zhǔn)是確保返修尺寸合格的關(guān)鍵。

3.2 專用檢查U 型卡板制作

通過(guò)對(duì)顧客主機(jī)機(jī)架技術(shù)要求和裝配要求進(jìn)行深入了解，對(duì)橫臂部位的尺寸公差進(jìn)行分析，使用三維建模軟件按照主機(jī)架橫臂輪廓形狀增加設(shè)計(jì)間隙平移獲得U 型卡板內(nèi)側(cè)輪廓面，對(duì)輪廓面縮放處理增加厚度形成三維立體卡板數(shù)模，數(shù)模尺寸大于鑄件實(shí)體圖紙尺寸但控制在規(guī)范要求的公差范圍內(nèi)，確保使用卡板檢測(cè)合格后，鑄件尺寸依然符合顧客要求。數(shù)模完成后，使用數(shù)控機(jī)床模擬軟件按照卡板數(shù)模編制加工程序，程序模擬加工成功后，用數(shù)控機(jī)床加工出重量較輕的木質(zhì)U 型卡板，方便現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鑄件相關(guān)形狀尺寸檢驗(yàn)使用。

3.3 返修及檢驗(yàn)控制

圖2 三維卡板數(shù)模及實(shí)物示意圖

圖3 為卡板返修過(guò)。在返修過(guò)程中，首先對(duì)拍照檢測(cè)加量進(jìn)行氣刨基準(zhǔn)坑去除大量后，使用吊車吊運(yùn)U 型立體卡板進(jìn)行檢測(cè)，在卡板下落過(guò)程中，記錄干涉部位并用粉筆標(biāo)識(shí)清楚，卡板吊移鑄件后修磨去除干涉部位余量，再用卡板進(jìn)行檢測(cè)，卡板完全下落并貼合鑄件橫臂輪廓，且卡板中心與橫臂輪廓中心在一條直線上，使用塞尺進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)卡板與橫臂輪廓之間側(cè)間隙達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，確認(rèn)尺寸已返修合格。經(jīng)使用U 型專用卡板對(duì)主機(jī)架鑄件橫臂尺寸的過(guò)程檢測(cè)與控制，確保了返修的尺寸準(zhǔn)確性，滿足了用戶在使用過(guò)程中耐磨襯板的裝配精度和互換性。

圖3 返修過(guò)程

4 結(jié)論

通過(guò)使用U 型專用卡板對(duì)圓錐破碎機(jī)主機(jī)架鑄件橫臂尺寸的檢測(cè)與控制，給后續(xù)成品返修提供了參考基準(zhǔn)，減少反復(fù)處理造成的資源浪費(fèi)，也更好地保證了鑄件橫臂尺寸符合顧客規(guī)范要求，避免在后期裝配過(guò)程中的干涉問(wèn)題，提高了破碎機(jī)主機(jī)架與其耐磨護(hù)板的配合精度和互換性。