圓錐破碎機(jī)上臂架襯套錐面測量設(shè)計(jì)

張齊飛，武輝杰*，韓天豪，畢俊青

（洛陽礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，河南 洛陽）

引言

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，礦山資源開采對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)巨大，決定著國家發(fā)展命脈。礦山資源的開采離不開礦山機(jī)械設(shè)備大規(guī)模應(yīng)用，礦石加工第一步就需要用到破碎裝備，破碎機(jī)的出現(xiàn)為礦石加工提煉提供了可能，低能耗、高效率的圓錐破碎機(jī)在破碎工程中扮演著重要角色。其上臂架襯套安裝于上機(jī)架和動(dòng)錐部主軸襯套之間，對設(shè)備平穩(wěn)高效運(yùn)行起著關(guān)鍵作用，上臂架襯套加工過程中保證錐面精度尤為重要，因此需要設(shè)計(jì)錐度測量工具對工件錐面進(jìn)行精確測量。

1 上臂架襯套結(jié)構(gòu)及加工工藝流程

公司某型號圓錐破碎機(jī)上臂架襯套在加工過程中需要對多個(gè)錐面進(jìn)行精確測量，工件結(jié)構(gòu)尺寸如圖1 所示。

圖1 圓錐破碎機(jī)上臂架襯套

上臂架襯套材料為球墨鑄鐵件（QT500-7）或鑄銅件，其加工難點(diǎn)是內(nèi)外錐度的加工及測量。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，安排在CAK63285C 數(shù)控臥車上加工，卡爪卡緊法蘭外圓使其固定在數(shù)控臥車工作臺(tái)上，先加工C 放大圖上部1.63°內(nèi)錐面，用上端錐度檢測裝置檢查錐面，然后加工C 放大圖下端1.63°內(nèi)錐面，用下端錐度檢測裝置檢查錐面，最后加工2°外錐面，并用2°錐度檢測裝置檢查錐面。

2 上臂架襯套錐面測量

2.1 上臂架襯套上部內(nèi)錐面測量

（1）根據(jù)被測量工件外形尺寸，選擇合適的錐度測量方法[1-2]，由上臂架襯套圖紙可知被測量錐孔直徑較大、深度適中，因此選擇錐度測量儀ZD17-11 進(jìn)行測量。該測量裝置由基準(zhǔn)尺、等高墊塊、球形測頭角尺、球形測頭、千分表、千分表角尺等結(jié)構(gòu)組成。

（2）測量計(jì)算原理：已知α 為半錐角，Lb為測量表中心到測量基準(zhǔn)尺距離，Ld1和Ld2為墊塊高度，H 為錐體大小端面間的高度，則D1、D2的值是由Lb、Ld1和Ld2值計(jì)算得出，測量截面處直徑計(jì)算公式如下：

（3）在上臂架襯套小端面上裝上等高墊塊1，將ZD17-11 錐度測量儀的基準(zhǔn)尺緊貼等高墊塊上端面測得一組數(shù)據(jù)，即D1值，如圖2 所示，要求在每一個(gè)截面處六個(gè)均布的讀數(shù)值在規(guī)定公差范圍內(nèi)則錐度合格。

圖2 內(nèi)錐面第一點(diǎn)位測量

（4）在上臂架襯套小端面上裝上等高墊塊2，將ZD17-11 錐度測量儀的基準(zhǔn)尺緊貼等高墊塊上端面測得另一組數(shù)據(jù)，即D2值，如圖3 所示，要求在每一個(gè)截面處六個(gè)均布的讀數(shù)值在規(guī)定公差范圍內(nèi)則錐度合格。

圖3 內(nèi)錐面第二點(diǎn)位測量

2.2 上臂架襯套下端內(nèi)錐面測量

根據(jù)被測量工件外形尺寸，選擇合適的錐度測量方法[3,5]，由上臂架襯套圖紙可知被測量錐孔直徑較小且錐孔較淺、錐孔壁較薄，因此選擇設(shè)計(jì)板式錐度塞規(guī)進(jìn)行錐面測量。它通常將圓錐臺(tái)型的錐度塞規(guī)削去一部分，制造成板式錐度塞規(guī)。板式塞規(guī)簡圖如圖4所示，其外圓部分（與錐孔接觸部分）仍然為圓錐面的一部分,它適用于直徑Φ129.5 mm～Φ400 mm 的錐孔測量。

圖4 板式錐度塞規(guī)簡圖

它是一個(gè)與被測錐孔具有相同錐度的錐軸，錐軸的大端（或小端）端面加工有一平面臺(tái)階，該錐度塞規(guī)臺(tái)階的高度為m，錐度塞規(guī)臺(tái)階的高度公差為△m，錐度塞規(guī)大端直徑為D′，錐孔大端（或小端）直徑為D,錐孔大端（或小端）直徑公差為△D，錐孔的錐度半角為α，其中△D 等于錐孔大端（或小端）直徑的最大值Dmax與最小值Dmin之差。其計(jì)算公式如下：

板式錐度塞規(guī)的大端直徑等于錐孔的大端直徑的最大值Dmax。如果以錐孔小端為測量基準(zhǔn)，則m 值平臺(tái)在錐度塞規(guī)的小端，錐度塞規(guī)的小端直徑等于錐孔的小端直徑的最小值Dmin。如圖5 所示，板式錐度塞規(guī)測量錐孔時(shí)，先在錐孔內(nèi)表面均勻的涂紅丹粉，再將板式錐度塞規(guī)在錐孔中轉(zhuǎn)動(dòng)，然后通過紅丹粉被擦去的情況來判斷錐孔錐度是否正確。錐孔大端直徑（或小端直徑）通過看錐孔端面是否在m 值平臺(tái)之內(nèi)來判斷。在m 值平臺(tái)之內(nèi)，則錐孔大端直徑（或小端直徑）符合公差要求；否則，不符合公差要求。

圖5 板式塞規(guī)錐面測量

2.3 上臂架襯套外部錐面測量

（1）根據(jù)被測量工件外形尺寸，選擇合適的錐度測量方法[3-4]，由上臂架襯套圖紙可知被測量外錐直徑較大、高度適中，因此選擇錐度測量儀ZD17-11 進(jìn)行測量。該測量裝置由基準(zhǔn)尺、等高墊塊、球形測頭角尺、球形測頭、千分表、千分表角尺等結(jié)構(gòu)組成。

（2）測量計(jì)算原理：已知α 為半錐角，Lb為測量表中心到測量基準(zhǔn)尺距離，Ld1和Ld2為墊塊高度，H 為錐體大小端面間的高度，則D1、D2的值是由Lb、Ld1和Ld2值計(jì)算得出，測量截面處直徑計(jì)算公式如下：

（3）在上臂架襯套小端面上裝上等高墊塊1，將ZD17-11 錐度測量儀的基準(zhǔn)尺緊貼等高墊塊上端面測得一組數(shù)據(jù)，即D1值，如圖6 所示，要求在每一個(gè)截面處六個(gè)均布的讀數(shù)值在規(guī)定公差范圍內(nèi)則錐度合格。

圖6 外錐面第一點(diǎn)位測量

（4）在上臂架襯套小端面上裝上等高墊塊2，將ZD17-11 錐度測量儀的基準(zhǔn)尺緊貼等高墊塊上端面測得另一組數(shù)據(jù)，即D2 值，如圖7 所示，要求在每一個(gè)截面處六個(gè)均布的讀數(shù)值在規(guī)定公差范圍內(nèi)則錐度合格。

圖7 外錐面第二點(diǎn)位測量

3 結(jié)論

錐度測量技術(shù)在圓錐破碎機(jī)上臂架襯套加工上的應(yīng)用對提高破碎機(jī)帶錐度零部件的制造精度和整機(jī)可靠性起到至關(guān)重要的作用。根據(jù)公司某型號圓錐破碎機(jī)上臂架結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)了對應(yīng)的錐度測量工裝，并應(yīng)用于現(xiàn)場生產(chǎn)，取得了良好的錐面測量效果，保證了上臂襯套錐面加工精度。錐度測量技術(shù)解決了破碎機(jī)上臂架襯套加工過程錐度測量困難的問題，為實(shí)現(xiàn)國內(nèi)破碎機(jī)的高端精密制造保駕護(hù)航。