薄壁圓筒初步圓整工藝及其專用技術(shù)裝備研究

梁東凱

摘 要：針對(duì)薄壁圓筒初步圓整傳統(tǒng)手工作業(yè)的眾多難題，筆者設(shè)計(jì)了薄壁圓筒初圓整專用設(shè)備，將薄壁圓筒的誤差檢測(cè)與檢測(cè)后的修整、整合在同一設(shè)備上完成；同時(shí)將薄壁圓筒的誤差檢測(cè)與檢測(cè)后的修整，分開在兩套相似的機(jī)構(gòu)上進(jìn)行；采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，十分方便的實(shí)現(xiàn)了誤差檢測(cè)與薄壁圓筒修整兩套傳動(dòng)系統(tǒng)的切換。有效降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了工作場(chǎng)地面積，改善了工人的工作條件，提高了工作效率；順利解決了加工難題，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：薄壁圓筒；初步圓整工藝；誤差位置判定；檢測(cè)；修整；運(yùn)動(dòng)切換

1、前言

在我國(guó)現(xiàn)有紡織機(jī)械、如印染、漿紗機(jī)械產(chǎn)品中，有許多烘筒類零件[1]，采用3毫米厚的0Cr19Ni9不銹鋼薄板制作，其規(guī)格有：Ф570， Ф800、Ф1200等直徑系列；1600、1800、2000、2200、2400等長(zhǎng)度系列。它屬于壓力容器，有嚴(yán)格的密封性要求，又因轉(zhuǎn)速高，有動(dòng)平衡要求[2]，為節(jié)省材料，降低造價(jià)，減輕重量，降低能耗，需采用無切削成形加工工藝，是紡織機(jī)械產(chǎn)品加工中的一項(xiàng)難題。

2、不銹鋼薄壁圓筒初步圓整傳統(tǒng)制作工藝中的問題

我們以Ф800、長(zhǎng)2000的不銹鋼烘筒為例。

其傳統(tǒng)工藝流程是：3mm厚不銹鋼板按圓筒周長(zhǎng)切割下料→卷圓機(jī)卷圓→縫隙焊接→焊道磨削、修整→焊道酸洗鈍化→圓筒初圓整→圓筒精圓整→兩端面切割修整→安裝中間輻撐，焊接兩端軸頭結(jié)合件→以薄壁圓筒外圓為基準(zhǔn)加工兩端軸頭，以滿足烘筒的同軸度、徑向跳動(dòng)、直線度以及整體的動(dòng)平衡要求。

在此工藝流程中，初圓整的允許圓柱度誤差是±1.5mm；在沒有初圓整專用設(shè)備之前，工人憑經(jīng)驗(yàn)，用木榔頭敲敲打打，工作效率低，占地面積大，工作枯燥，重復(fù)勞動(dòng)強(qiáng)度很大，一些年輕工人辛苦一天、因?yàn)橥ㄟ^驗(yàn)收的合格率太低，嚴(yán)重挫傷了工人的勞動(dòng)積極性。因此設(shè)計(jì)制作初圓整專用設(shè)備，成為當(dāng)時(shí)刻不容緩的當(dāng)務(wù)之急。

3、薄壁圓筒初圓整專用設(shè)備設(shè)計(jì)方案及工作原理

針對(duì)薄壁圓筒初圓整的現(xiàn)場(chǎng)工藝要求，筆者做出了以下設(shè)想：

1）為了節(jié)省工作場(chǎng)地，提高工作效率，所設(shè)計(jì)的專用設(shè)備，應(yīng)集檢驗(yàn)與修整為一體，也就是盡可能在同一臺(tái)設(shè)備上完成薄壁圓筒的自我檢驗(yàn)和修整功能[3]，避免工人修整之后再去不同設(shè)備上檢驗(yàn)所造成的時(shí)間浪費(fèi)和多次檢驗(yàn)造成的重復(fù)無效勞動(dòng)。

2）薄壁圓筒在誤差檢測(cè)過程中，應(yīng)能比較方便的判定最大誤差存在的位置，以便作出記號(hào)，為薄壁圓筒的下一步修整工序提供方便。

3）由于薄壁圓筒的檢驗(yàn)有嚴(yán)格地精度要求，用于檢驗(yàn)的裝置、系統(tǒng)決不允許工人在設(shè)備上直接動(dòng)榔頭修整，否則，薄壁圓筒的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)無論怎樣設(shè)計(jì)，都無法同時(shí)滿足其使用壽命要求和檢驗(yàn)精度要求。也就是說：檢驗(yàn)與修整兩種功能雖然設(shè)置在同一設(shè)備上，但必須采用完全不同的兩套機(jī)構(gòu)，各司其職，各盡所用。

4）薄壁圓筒的檢驗(yàn)與修整雖然采用兩套不同的傳動(dòng)系統(tǒng)，但是其功能的切換、或者說傳動(dòng)裝置、系統(tǒng)的變換應(yīng)該是盡可能簡(jiǎn)單、方便。用不著工人浪費(fèi)太多的時(shí)間，花費(fèi)太大的力氣，而且要盡可能符合操作工人的習(xí)慣。

5）專用設(shè)備不宜作的太龐大、太復(fù)雜；應(yīng)當(dāng)盡可能的節(jié)省空間，降低造價(jià)；

6）針對(duì)產(chǎn)品特點(diǎn)（薄壁圓筒有不同的長(zhǎng)度和直徑要求），專用設(shè)備應(yīng)具有較寬的適應(yīng)性，應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)速機(jī)構(gòu)[4]，并通過少量、簡(jiǎn)單的零件調(diào)整，迅速適應(yīng)不同規(guī)格產(chǎn)品的檢驗(yàn)與修整要求。

按照上述設(shè)想，筆者參照無心磨削傳動(dòng)原理，做出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，如圖所示：

圖中由4個(gè)鋼輥組成的傳動(dòng)系統(tǒng)為薄壁圓筒的誤差檢測(cè)系統(tǒng)；鋼輥軸向間距較大，有利于提高檢測(cè)精度；鋼輥的軸承座05和支撐架全部固定在底座04上；位置不可調(diào)；其中主動(dòng)鋼輥21由通軸15連接，通過鏈輪8、9、10組成的鏈傳動(dòng)系統(tǒng)[5]，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主動(dòng)鋼輥的同步轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)從動(dòng)鋼輥03分別固定在底座上，支撐薄壁圓筒并依靠薄壁圓筒和從動(dòng)鋼輥之間的摩擦力轉(zhuǎn)動(dòng)。

驅(qū)使主動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力系統(tǒng)[3]，由電動(dòng)機(jī)19、多盤無極調(diào)速器13、擺線針輪減速機(jī)11及聯(lián)軸器18、12組成，操作工人可根據(jù)薄壁圓筒的直徑和轉(zhuǎn)速要求，在1：10的調(diào)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪合理調(diào)整鏈輪及薄壁圓筒的檢測(cè)轉(zhuǎn)速。

薄壁圓筒的修整系統(tǒng)由四個(gè)包膠輥組成，，在薄壁圓筒誤差檢測(cè)時(shí)，薄壁圓筒落在4個(gè)檢驗(yàn)鋼輥上，而4個(gè)包膠輥中心線間跨距較大，與薄壁圓筒不接觸，此時(shí)，兩個(gè)安裝在滑座上的從動(dòng)包膠輥遠(yuǎn)離薄壁圓筒，處于靜止?fàn)顟B(tài)；兩個(gè)主動(dòng)包膠輥處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

當(dāng)薄壁圓筒由鋼棍檢驗(yàn)系統(tǒng)檢測(cè)完誤差，并在薄壁圓筒的最大誤差處畫出記號(hào)后，采用由減速電機(jī)22、聯(lián)軸器23、軸承座24、絲杠25組成的第二套動(dòng)力系統(tǒng)，通過絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，驅(qū)使與螺母連接的滑坐07沿絲杠軸線方向移動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)固定在滑座上的兩個(gè)從動(dòng)包膠輥向主動(dòng)包膠輥軸線方向靠近，如圖所示：由于包膠輥軸心線高度高于檢驗(yàn)鋼棍軸心線50毫米，在從動(dòng)包膠輥向主動(dòng)包膠輥軸心線方向靠近時(shí)，從動(dòng)包膠輥會(huì)逐漸推動(dòng)薄壁圓筒脫離檢驗(yàn)鋼棍，托起并變換薄壁圓筒的位置，使其靠近并逐漸被4個(gè)包膠修整輥支撐、托起，使薄壁圓筒脫離檢驗(yàn)鋼棍系統(tǒng)，這時(shí)、薄壁圓筒完全由4個(gè)包膠輥組成的修整系統(tǒng)支撐、驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)，操作工人可在薄壁圓筒上做出誤差標(biāo)識(shí)記號(hào)的位置，進(jìn)行相應(yīng)的敲擊、修整。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的手動(dòng)搖柄，可用于薄壁圓筒在檢驗(yàn)工序和修整工序間的手動(dòng)切換操作。

對(duì)薄壁圓筒進(jìn)行一番敲擊修整之后，操作工人再通過絲杠螺母驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，拉開包膠修整輥中心線間的跨距，讓薄壁圓筒落在檢驗(yàn)鋼輥系統(tǒng)上再次檢驗(yàn)，接著再次修整，即可有效縮小薄壁圓筒的誤差，使其逐漸達(dá)到初圓整工藝的檢驗(yàn)精度要求。

4、使用效果

薄壁圓筒初圓整專用設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用，從根本上改變了原有傳統(tǒng)手工操作的混亂局面，工作場(chǎng)地面積減小為原來的四分之一，十分有效的減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，更重要的是，明確了操作工人的工作目標(biāo)，使工人自我檢測(cè)、有針對(duì)性的修整，有效提高了工人的工作熱情和積極性，有效緩和了操作工人與檢驗(yàn)人員之間的矛盾，因此這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)制作，受到了現(xiàn)場(chǎng)操作工人的好評(píng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊志清.漿紗工程的現(xiàn)代化[J].現(xiàn)代紡織技術(shù).2007（5）：39—43.

[2]濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M ] .北京：高等教育出版社， 2007.3（P389—P408）endprint