开卷机扇形板加工工艺探讨

摘要:扇形板是开卷机卷筒主件之一。某钢铁集团冷轧板厂3#横切线上的开卷机能否按照预期工作，扇形板的制作很关键。扇形板结构复杂，表面和内在质量要求很高，尺寸精度和形位公差要求十分严格。因此对扇形板加工方法的研究将有助于提高该类零件的制造精度，最终保证该生产线的正常运转。

关键词:扇形板；工艺基准；设备

引言

开卷机是金属板材校平工作中使用的专用设备之一，用于主动开卷放料或回收卷料中校平钢板及不平整板，可根据配置不同组成开卷、校平、剪切生产线和其它板材制品生产线［1］。开卷机在钢铁企业中是轧钢成卷生产不可少的设备，保证开卷机顺利工作对提高轧机生产率有很重要的意义。本课题在该集团公司下属二级机械制造单位现有设备情况下，开展对开卷机扇形板的加工工艺的研究，最终实现扇形板加工质量和经济效益的双重目标。

1扇形板主要技术要求和难点分析

卷筒的扇形板共有四块，它们包在四棱锥套的外边，形成一个圆柱形整体，材料为35CrMo。主要技术要求有:a)不得有影响强度的锻造缺陷;b)调质处理HB228－269;c)超声波探伤;d)表面氮化处理;e)公差要求:四个斜面的平行度0．03，平面度0.03，槽两侧的对称度0．03，垂直度0．03，斜面与中心线倾斜10°±1'。槽的斜面、两侧面粗糙度要求0.08。从其技术要求看，扇形板的加工难点主要体现在斜面槽的加工上。扇形板的半精加工也好，精加工也好，自然要从斜面加工开始。其有两个理由，其一斜面有多个，尺寸链长;其二，斜面的加工精度高。斜面的加工质量决定着后工序的工作量。因为后工序要以四棱锥套斜面作为基准件进行配制。扇形板斜面加工精度愈高，愈可减少钳工繁重的配制工作量［2］。

2工艺路线的拟订

2.1工艺基准的确定

扇形板的主要设计尺寸的设计基准，都处在远离本体的卷筒中心线上。它的四个斜面槽斜面之间的平行距离精度，影响到与四棱锥套的接触质量;槽的对称度和垂直度，影响到四块扇形板在圆周上的分布，影响到卷筒工作时直径的几何精度。因此，扇形板上四个槽的加工是扇形板加工成功与否的关键。在制造加工中，企图做到工艺基准、测量基准与设计基准完全重合是不可能的。这样，使得扇形板的加工技术变得很困难，工艺变得很复杂［3］。综上所述，结合扇形板的结构，除了扇形板的外圆弧的半精加工、精加工基准与设计基准重合外，外圆弧的粗加工、斜面槽的加工，均把设计基准转换到扇形板的两个端头上，作为工艺基准、测量基准。这样，扇形板的毛坯需加长。

2.2工艺路线的拟定

在加工顺序的安排上考虑影响扇形板加工精度的因素，除了机床、夹具、刀具、测量工具、工件加工中受力变形和受热变形外，其本身的残余应力和切削残余应力对其精度的影响也是比较大的。为此，加工顺序也分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段，并在粗加工后和半精加工前、半精加工阶段后和精加工前之间各安排一次消除应力的热处理工序。加工时，先把工艺基准加工好，然后进行斜面槽和其它部位的粗加工、半精加工和精加工(包括扇形板的外圆弧的半精加工)。主要工艺顺序的安排如下:1)以两端头的工艺基准进行各部位的粗加工和半精加工;2)修正工艺基准;3)在数控机床加工，利用专用斜铁以工艺基准定位编程加工斜面槽。方法是:①工件平放在工作台上，按线找正，精铣120G7×15槽达图纸要求。②工件装在10°斜铁工装上。用百分表按已加工好的120G7×15槽的两侧找正，以图中A棱边对刀，作为起点坐标，加工垂直坐标，精铣B、C、D、E各面达图样要求;4)在车床上加工，将两件工件装在专用工装上，半精车外圆弧，单边留0．5mm左右的余量。拆卸后要打上标记(此工序的主要目的是减少扇形板与四棱锥套总装后的磨削量)。B2010—探伤—划线—B2010—钳—热处理—B2010—探伤［4］—划线—TPX6113—TK5680—TPX6113—钳—热处理—划线—B2010—TPX6113—TK5680—B2010—CQ61200—划线—TPX6113—划线—TPX6113—钳—CQ61200—钳—氮化处理—钳。

2.3关键工艺路线

2.3.1TPX6113①按线找正，钻铣退刀槽达图纸要求(深度按图纸尺寸加深2mm，底部必须为圆角);②按如下工艺图铣出两端工艺台阶面和工艺孔，如图3所示(长度1526mm两端棱边不允许损坏)。2.3.2TK5680①工件装在工作台上，如装夹图图4所示。以凸台平面定位，按线找正，粗铣120G7×15槽，按114×12加工;②工件装在10°专用斜铁上，如图5装夹图所示，按线找正。以装夹图中的A棱边对刀，作为起点坐标。跑垂直坐标(需要计算)，粗铣B、C、D、E面，粗铣10°斜面(各斜面单边留3mm余量)，120G7宽度按114mm加工［5－6］。2.3.3TPX6113①将专用工装(两件)装在工作台上，按线找正，粗铣出齿形，单边留3mm余量;②粗铣左端方孔，单边留3mm余量［2］。2.3.4B2010①凸台面朝下，按线找正，精刨95上平面，见平，粗糙度达3．2μm，并且测量退刀槽深度达图纸要求即可。然后精刨8°斜面达图纸要求;②翻面，以95平面为定位基准，精刨凸台面，见平、粗糙度达3．2μm即可。2.3.5TPX6113以凸台面定位，精铣两端10mm工艺台阶，总长1520mm加工到位。2.3.6TK5680①工件平放在工作台上，按线找正，精铣120G7×15槽达图纸要求;②工件装在10°斜铁工装上。用百分表按已加工好的120G7×15槽的两侧找正，以装夹图中A棱边对刀，作为起点坐标，跑垂直坐标(需计算)，精铣B、C、D、E各面达图纸要求;③重新装夹，工件95平面贴在专用斜铁斜面上，按线找正，精铣齿形达图纸要求［6］。2.3.7CQ61200将两件工件装在专用工装上，精车Φ470外圆，图6精车Φ470外圆单边留2mm余量，粗糙度达3.2μm。拆卸后打上标记，如图6所示。2．3．8①攻丝，修正油沟、各圆角、棱边。与四棱锥套配刮研，配作铜燕尾板销孔，扇形板编号;②将四个扇形板与四棱锥套装在一起，装上开卷轴及其它件，用卡子卡紧扇形板外圆。

3结论

文章主要研究扇形板的整套加工工艺，工艺路线的拟定也考虑到了金工车间设备的布置情况和各大车间的相互位置关系(在此不详述)，减少运输、装夹次数，最终达到工艺合理的目的;其次也考虑了数控设备的使用对加工精度和效率的影响。该套完整的工艺路线在工厂实际的生产过程中得到了验证，零件的精度可以有效的保证，加工时间得以大幅度的缩短。实践证明该加工工艺是有效可行的。

参考文献

［1］王启达．大张力卷取机卷筒制造技术［J］．武钢技术，1990(2):10－16．

［2］袁绩乾，李文贵．机械制造技术基础［M］．北京:机械工业出版社，2001．

［3］丁庆福．扇形板的加工工艺方法［J］．机械工程师，2014(5):255－256．

［4］董士平，马利永，苗兴泰．一种加工扇形板的简便工艺方法［J］．机械工程师，2012，(4):122－123．

［5］刘云志，罗冬初．带T型槽导轨零件的数控加工［J］．机械制造，2014，52(3):17－19．

［6］曹金龙，赵艳．数控加工技术与实践［M］．北京:冶金工业出版社，2015.

作者：曹金龙 钟永兴 单位：四川机电职业技术学院 四川鸿舰重型机械制造有限责任公司