許成鶴，徐恒秋，李琳琳

(吉林工程技術師范學院，吉林 長春 130052)

旋壓成型技術是我國金屬工業(yè)壓力加工技術領域中的重要組成技術之一。創(chuàng)新技術優(yōu)勢明顯，具有實用經濟價值[1]。正是由于這種新技術優(yōu)勢，旋壓制造工藝在我國國民經濟中的各種機械制造應用中得到了廣泛的應用，特別是在超大型特種機械零件的旋壓制造應用中。在該領域發(fā)揮著越來越重要的技術作用[2]。

1 強力旋壓機旋輪座分析

1.1 旋輪座本體分析

旋壓機本體焊接結構的主要組成部分是采用統(tǒng)一式全鋼焊接機體結構。圖1中的梁結構為正六邊形箱形梁結構，由兩個箱形焊接件通過連接螺栓預緊連接而成。主軸箱在承受壓力的同時旋壓工件，與其他主軸部件不同的是，主軸箱內部采用鑄鋼材料。每個主軸柱通過四個主軸拉緊連接螺栓與主軸箱內的預緊螺栓連接。傳動液壓缸直接穿入傳動軸，固定在橫紡機下半梁上，活塞桿與旋壓機輪座底部相連。傳動架與旋轉軸座相對運動的車架表面結構設計上設有直線導軌，為旋轉軸座的縱向相對運動提供固定導向。

圖1 旋輪座本體結構簡圖

旋輪座的三部分：旋鈕、旋輪座本體、連接架相互作用。連接架為滑枕提供足夠的傳動長度使其運動，并構成往復運動副，如圖2所示。

圖2 橫向滑塊(滑枕)的導向裝置

1.2 旋輪座零件分析

1.2.1 旋輪座零件的功用分析

鏈傳動是常見的一種傳動比較高效的傳動方式，廣泛的應用于機械傳動中，強力旋壓機通常由鏈條、旋輪、強力旋壓機旋輪座構成，顯然強力旋壓機件5-旋輪座體在其中發(fā)揮必不可少的作用，起到了支撐、固定旋輪的作用，保證了傳動過程中的穩(wěn)定性和高效。而件1-旋輪軸是用來連接旋輪與傳動機構的裝置，當電機的驅動力輸出通過主軸箱的減速機構時聯(lián)軸器會將動力輸送給件1-旋輪軸，再通過件8-鍵連接起來，由件1-軸的轉動帶動末端執(zhí)行件旋輪的轉動，最終達到動力輸出的目的[3-4]。件5-旋輪座上又固定滑塊通過滑塊連接導軌，滑塊安裝在滑道內，通過滑塊的轉動用滾動摩擦的方式減小了滑動的阻力，一個旋輪座大約有六個有滑塊的滑道，用來增加滑動的穩(wěn)定性以及承受滑動過程中的件5-旋輪座對導軌的壓力，減小了壓強同時提高了導軌的使用壽命并且保證了導軌的使用精度。旋輪是類似于車床刀具的一個部件，利用旋輪的旋轉可實現(xiàn)工件的無切屑加工。

1.2.2 旋輪座重要零件的設計

按照300kN設計了該旋輪座體，通過計算旋輪軸強度、軸承受力，選配軸承型號，滿足旋輪軸軸端徑跳≤0.02mm、端跳≤0.02mm，旋輪座體配有潤滑油注油口，兩端配有密封圈，防止?jié)櫥毫魅胄喿w。由于旋輪所傳遞的縱向推力比較大，但是并沒有很大的沖擊，僅僅是通過力的作用擠壓成型，所以可以選用調質過的40Cr作為旋輪軸的制作材料[5-6]; 旋輪軸的前端根據旋輪設計的尺寸要求制作為1：4的圓錐面，與旋輪相配合并安裝螺母，同時應有足夠的的軸肩[7]；為保證ZG270-500旋輪頭座的足夠安裝尺寸，軸應設置為階梯軸的形式，安裝3個軸承以保證轉動的平穩(wěn)性，減小其擺動與變形,采用配合為H7/k6基孔制過渡配合；最后安裝聯(lián)軸器，用螺栓對軸上的兩個半聯(lián)軸器進行連接[8]。 如圖3和圖4所示。圖5為旋輪座裝配簡圖。

圖3 旋輪軸簡圖設計

1-旋輪軸；2-內壓蓋；3-前法蘭蓋；4-前擋圈；5-旋輪座體；6-后擋圈；7-后法蘭蓋

圖5 旋輪座裝配簡圖

2 機械加工工藝規(guī)程制訂

考慮生產企業(yè)現(xiàn)有設備條件，采用車床進行大批量生產。

該零件有較為簡單的結構形狀，但考慮其外形尺寸變化大且對力學性能有較高的要求，可以考慮鍛造或鑄造，經過對比后毛坯采用砂型鑄造中的機器造型，可以更好地保證尺寸精度和表面質量，與所要的設計零件工藝分析相契合。加工工藝路線見表1。

表1 加工工藝路線

3 專用機床夾具設計

3.1 接受設計任務、明確加工要求

由于本設計主要用于大批量生產，且要求加工精度很高，考慮經濟性原因，使用數控車床加工價格不如設計專用夾具加工，故而設計任務主要就是用于加工強力旋壓機旋輪座體中兩個孔的專用的車床夾具。

3.2 確定定位方案、選擇定位元件

限制6個自由度對、孔進行定位。

第一定位基準：側面限制三個自由度

第二定位基準：內槽面、?40mm底面

第三定位基準：三個定位擋銷

3.3 確定夾緊方案、設計夾緊機構

該工件夾緊時可采用螺旋夾緊或者氣動夾緊，但氣動夾緊需要設置夾緊氣缸和分度轉位氣缸，這就大大增加了勞動者的工作強度，經濟性差，最終確定為增力比大、自鎖性好的螺旋夾緊機構、斜鍥夾緊機構聯(lián)合機構代替氣動系統(tǒng)夾緊工件[9]。

夾緊工件后，工件與擋銷、夾具體連為一體從而組成剛性系統(tǒng)。

3.4 設計分度裝置及其他輔助裝置

采用軸向分度裝置對要求較高垂直度的兩個孔進行加工，同時可以保證生產效率，減小安裝誤差。 為了提高夾具的使用壽命采用了在件7-分度盤和件11-彎板之間采用件9-襯套過渡的方法。

采用加件2-平衡配重塊的方式改變夾具在設計結構時不對稱的缺陷。

增加夾具體的壁厚并設置加強肋可以最大程度增加夾具體的剛度、強度[10]。

3.5 夾具的操作過程

夾具設計如圖6所示。

1-圓盤；2-配重塊；3-墊圈；4-螺釘；5-螺釘；6-壓板7-分度盤8-定位銷；9-襯套；10-分度手柄；11-彎板；12-對定機構；13-襯套；14-鎖緊螺母；15-墊圈

夾具的調整：先利用件8-定位銷固定在件7-分度盤的對定機構的定位孔中，然后把件14-鎖緊螺母手動擰緊，固定分度；接下來裝夾工件：利用件5-螺釘、件6-壓板、件8-定位銷進行一次夾緊，緊接著使用螺旋夾緊機構、斜鍥夾緊機構聯(lián)合機構代替氣動系統(tǒng)進行工件的二次夾緊；鏜削第一個孔；分度：使件14-鎖緊螺母松開，拔出對定機構中的8-定位銷然后轉動分度盤位置達到需要，接下來將件8-定位銷插入分度盤進行鎖緊；鏜削另一個孔，保證兩個孔的高垂直度；卸下工件。

3.6 夾具的使用特點

在長時間的實驗后得知該夾具體在滿足加工工藝要求的基礎上還保證了成本低，壽命長，加工效率高等特點。

4 旋輪座與試驗件

旋輪滑體見圖7，旋輪座體見圖8，旋壓成形產品見圖9。

圖7 旋輪滑體

圖8 旋輪座體實物圖

圖9 旋壓成形產品實物圖

5 結論

旋輪座的尺寸和結構上的精度直接影響強力旋壓機整體設計，故而首先對強力旋壓機的旋壓輪座的一些關鍵部件進行了技術分析，然后進行了加工工藝規(guī)程設計，制定工藝路線并選擇加工方法。最后有針對性的對加工精度較高孔的裝夾進行了定位夾緊設計同時經過分析比較對夾具設計進行調整。

研究結果是通過對強力旋壓機的旋轉輪座部件進行系統(tǒng)的結構分析，深入揭示了旋壓機輪座上一些重要關鍵點的結構變形和運動規(guī)律，從而實現(xiàn)自主研發(fā)的強力旋轉，設計流暢。為旋壓機系統(tǒng)的結構設計提供了重要的技術支持。

旋轉輪座部件的分析與結構設計是本文的主要學術研究課題，以確保旋壓機部件的本體滿足結構設計的實際需要。重點針對旋輪座體的關鍵件的大批量生產時依舊需要保證高的垂直度要求作出研究，但對于旋轉座體結構設計中涉及的一些關鍵問題尚未引起系統(tǒng)的分析和深入研究，這些問題已引起外界的廣泛關注。對于新型強力旋壓機結構設計技術水平的不斷提高，仍不乏重要的指導意義。