陳榮君，呂俊

（中煤科工集團(tuán)上海有限公司，上海 200030）

1 概述

在加工一些軸類零部件時(shí)，需要保證中心軸的兩端同軸度等形位公差要求，往往需要將零部件在大型的加工中心進(jìn)行制作加工。大型數(shù)控機(jī)床制造加工能力毋庸置疑，但往往受限于機(jī)床本身最大加工能力，超長跨距中心軸往往在很難尋覓到適合的加工中心。即使在有加工條件的情況下，加工成本也往往偏高。因此，在編制加工工藝環(huán)節(jié)時(shí)，調(diào)整制作加工工序，通過單一部件的精度加工控制和有效的部件組裝工藝來保證原有加工精度，又能免去使用大型加工中心的制造環(huán)節(jié)。本文所闡述一種超長跨距軸的加工工藝正是通過這些有效手段來達(dá)到精度要求和節(jié)省成本的目的。

2 超長跨距中心軸的結(jié)構(gòu)布局

本文介紹的是一種大型游樂設(shè)施的中心旋轉(zhuǎn)軸，其承擔(dān)的主要作用是通過一組類似桁架結(jié)構(gòu)中空聯(lián)系梁，將兩端軸頭連接在一起，并在兩側(cè)布置一圈環(huán)向拉索座。該中心軸結(jié)構(gòu)具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：（1）兩端的軸頭和拉索座結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（2）軸端配合精度高。兩端軸頭由于結(jié)構(gòu)受力的需要，采用了大量厚板的進(jìn)行拼接，焊接量巨大，包含大量機(jī)加工孔和異形截面。因此在加工環(huán)節(jié)上，存在加工難度大，工序復(fù)雜。另外，超長軸體且軸端與回轉(zhuǎn)支承配合的形位公差。此部件原有制造工序需要大型加工中心來保證兩端軸承配合面同軸度等精度要求。在考慮的多種加工手段和可行性方案后，考慮采用分段加工，整體組裝的制造工藝，來免去大型數(shù)控機(jī)床的加工成本。中心軸結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 超長跨距中心軸示意圖

3 部件制作

中心軸主要由軸頭、拉索座、中心芯軸等主要部件組成。

由于軸頭需要與其他零部件焊接，所有軸頭預(yù)加工尺寸需要留一定余量。軸頭的左右長度預(yù)留至少5mm余量，左側(cè)外徑預(yù)留6mm余量，內(nèi)徑預(yù)留6mm余量。其余尺寸按照圖紙加工。

拉索座采用厚板壓制工藝，再拼接施焊組裝成型。復(fù)核出端板連接處的直徑，加工大端面和內(nèi)徑，在大端面接近內(nèi)圓處刻出圓周線。然后使用分規(guī)方法，在所刻圓周分出六等分，邊長為a。再以分規(guī)方法把邊長a內(nèi)的圓弧七等分，邊長為b，也就是在圓周上畫出42等分線。再用鋼角尺把圓周上的點(diǎn)引伸到拉索座內(nèi)圓壁上，用高度尺在內(nèi)圓壁上畫出兩道高度線。一根高度線與一根引伸線的交點(diǎn)即為鉆空點(diǎn)。另外一條高度線和引伸線交點(diǎn)的中點(diǎn)為鉆孔點(diǎn)。再制作保持架，將拉索座豎起，底部外輪廓線保持水平位置。用橫臂鉆床或磁座鉆來加工拉索孔。

聯(lián)系梁框架采用六根縱向管為主體結(jié)構(gòu)，中間配有六邊形圓管與縱向管連接，還有6根支撐管與中心芯軸連接，并在每組六邊形框架之間還配有固定板。如果將中心芯軸和外部6根縱向管與固定板先焊接固定，那六邊形的圓管支撐就無法卡進(jìn)相對位置。因此考慮其他辦法來裝配縱向管、中心芯軸、固定板、支撐管這四部分。

制作一組半活動工裝，采用外側(cè)六組ф172mm,長200mm的縱向管模具在一塊2m見方的底板進(jìn)行六等分布局后焊接定位，中間芯軸位置安裝一個(gè)定位塊，制作一根ф430直徑芯軸模具與定位塊連接，并且可與之拆卸。然后分段焊接每一個(gè)六邊形圓管和支撐管，將這部分的結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體來進(jìn)行制作。然后與六根縱向管、中心芯軸和固定板進(jìn)行組裝焊接。

中心芯軸與軸頭之間有配合尺寸，一旦裝配到位后，不能再移動。

4 端部拼裝

將軸頭與拉索座進(jìn)行局部拼裝焊接，應(yīng)特別注意拉索座孔位與筋板位置關(guān)系。

（1）焊接組裝：組裝過程要充分考慮之前的余量，控制好各個(gè)相關(guān)尺寸鏈。保證后道精加工工序。（2）無損檢測：這一部分在焊接完成后，對相關(guān)焊縫進(jìn)行無損探傷。（3）熱處理：這一部分由于整體尺寸不是很大，能夠滿足整體熱處理要求。（4）機(jī)加工：以預(yù)加工軸頭定位尺寸為基準(zhǔn)，校核后加工所有配合面。見圖2。

圖2 軸端拼裝示意圖

5 中間段拼裝

中間聯(lián)系梁框架和中心芯軸作為一個(gè)部件進(jìn)行焊接。將六邊形截面管和固定板依次套入縱向長管中進(jìn)行焊接。中心芯軸與六邊形支撐管進(jìn)行焊接。焊接時(shí)應(yīng)注意對稱、交叉施焊，防止焊接變形過大。

6 整體組裝

將兩個(gè)端部和中間段進(jìn)行整體拼裝焊接。首先將中間段抬高放平，在中間段的中心芯軸兩側(cè)安裝定位板，作為端部對接尺寸標(biāo)識。將一個(gè)端部的軸頭從一側(cè)插入到中心芯軸，直至到定位板與軸頭端面間隙為0mm后施焊固定。另一側(cè)也按照此方法進(jìn)行裝配焊接。

7 結(jié)語

超長跨距中心軸在加工制造工藝上有著不小難度，與原有卷筒型中心軸有著本質(zhì)的區(qū)別，通過本文闡述的加工工藝，使得整個(gè)超長跨距中心軸能夠有效控制兩軸端的同軸度要求，在加工過程中軸頭加工部分與中間段分段制作，減少了加工制造成本和加工周期。希望本文對超長軸類零件的加工、制作帶來一定幫助。