銅板帶軋機軋制線楔塊設(shè)計優(yōu)化探析
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摘要:介紹了某4輥銅板帶軋機軋制線楔塊的設(shè)計優(yōu)化，著重從配合精度、制造和裝配的成本和效率等多方面對楔塊結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，對以后施工有一定借鑒意義。
關(guān)鍵詞:銅板帶軋制;軋制線;效率
軋制線調(diào)整裝置是軋機本體中至關(guān)重要的機構(gòu)之一，現(xiàn)代4輥銅板帶軋機大多都采用斜楔式軋制線標高調(diào)整裝置，其功能是對軋輥輥系輥徑使用并磨削后進行有效補償，通過該結(jié)構(gòu)，可連續(xù)調(diào)整到使用的工作范圍內(nèi)，同時為換輥提供間距［1］。銅軋機通常設(shè)計的斜楔為整體式，整套軋制線調(diào)整裝置安裝在操作側(cè)、傳動側(cè)機架窗口下部，在進行換輥操作時，需將軋制線裝置落至最低位，下輥系隨即可延機內(nèi)導(dǎo)軌抽出，待換輥完成后，恢復(fù)至工作位置。
1軋制線調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)形式
軋制線調(diào)整裝置主要由上楔塊、下楔塊、螺母、絲杠、驅(qū)動裝置等幾部分組成(圖1)。整套裝置設(shè)置在機加窗口底面上，自下而上依次設(shè)計為下墊板、下楔塊、上楔塊，其中下楔塊內(nèi)設(shè)計有螺母，在傳動側(cè)、操作側(cè)中間設(shè)置一根絲杠，該絲杠在操作側(cè)、傳動側(cè)分別設(shè)計為左旋和右旋，通過機架傳動側(cè)的驅(qū)動裝置帶動絲杠做旋轉(zhuǎn)運動，下楔塊中的螺母軸向移動，上、下楔塊之間互相作用，將軸向運動轉(zhuǎn)化為上下運動，進而實現(xiàn)軋制線標高的連續(xù)補償。通過以上描述，可以得出該結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點［2］:(1)在斜楔傾角的作用下，其產(chǎn)生軸向拉力，即絲杠軸向受力，絲杠螺母的傳遞精度相對較高;(2)采用滾動螺旋，內(nèi)摩擦消耗降低，機械效率顯著提升;(3)該結(jié)構(gòu)充分利用了機架內(nèi)部空間，可以使斜楔的軸向尺寸加大，使軋制線的上下調(diào)整范圍增大。
2上楔塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化
該結(jié)構(gòu)優(yōu)點眾多，故被廣泛用于銅板帶軋機設(shè)計中。但由于整套調(diào)整裝置調(diào)整精度高，故對總裝精度亦提出了較高的要求，尤其是傳動側(cè)與操作側(cè)的上楔塊的上表面，一般裝配大綱要求:“裝配后應(yīng)保證M、N面分別水平，且同時保證圖1中M、N兩頂面在同一水平面內(nèi)，允差0．05mm”，這就對整套裝置內(nèi)零部件的加工精度和裝配精度提出了很高要求。由于該結(jié)構(gòu)存在多處重要配合尺寸，如軋制線左右兩側(cè)與機內(nèi)導(dǎo)軌的滑動配合(圖2中箭頭A標注處所示);上下斜面之間的滑動配合;上楔塊與導(dǎo)軌止口面之間需貼實(圖2中箭頭B標注處所示);絲杠與螺母之間的配合精度等，這些精度的累加，最終決定了整套軋制線裝置的裝配精度。然而在裝配過程中，由于各零部件之間加工誤差的累加，常常會造成機內(nèi)導(dǎo)軌與上楔塊箭頭B標注的配合處的兩處加工面不共面，加之箭頭A標注處上楔塊與機內(nèi)導(dǎo)軌有滑動配合間隙。由圖1可知，通過彈簧使機架內(nèi)檔面與上楔塊貼實后，由于斜面的相互作用，會造成M、N面水平度均超差，這就需要通過鉗工分別配研M、N兩個面來滿足質(zhì)檢大綱要求?，F(xiàn)有的上楔塊設(shè)計圖紙如圖3所示。為了保證等高，需研磨整個加工的上表面P面，該面往往研磨量會在0．1mm以上，不僅會降低原有的淬火層厚度，還會大大降低裝配效率(正常研磨1個楔塊表面每下0．1mm量需要1個人2天)。通過分析發(fā)現(xiàn)，基于M、N兩頂面水平度超差問題，為了減小研磨量，我們希望可以通過調(diào)節(jié)局部配合來微調(diào)M、N兩頂面的高度，待單個水平度調(diào)整完畢后，再對兩頂面實施局部研磨，以滿足最終質(zhì)檢大綱要求。因此，提出在圖4所示的Q面增加銅滑板，這樣不僅能夠降低Q面與導(dǎo)軌面的磨損，同時在裝配中可根據(jù)裝配后的累計誤差加墊調(diào)節(jié)Q面接觸，以保證圖1中M、N兩頂面分別滿足質(zhì)檢大綱要求的水平度允差，上楔塊兩翼增加銅板(圖4)，并在銅滑板滑動面增加相應(yīng)油槽。對于通常采用的上楔塊設(shè)計，上表面N面圖紙標注平面度一般在0．025mm以內(nèi)，對加工精度要求較高。因此，基于從加工效率和裝配效率入手，提出對上楔塊結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化。通過軋制線實際工況可知，上楔塊與下軸承座柱面墊接觸為一條線接觸，故可優(yōu)化上楔塊的上表面為一條寬160mm高15mm的通長加工面，上楔塊頂面更改后如圖5所示，以保證精度檢測和使用接觸要求。上楔塊和下楔塊的受力情況如圖6所示。軋制力P的受力分析:P=Ncosα=N'cosα(1)f=f'=μN=μN'(2)其中，P為軋制力，N、N'為上下楔塊垂直分力，α為楔塊夾角，f、f'為摩擦力，μ為摩擦系數(shù)。從圖6中不難發(fā)現(xiàn)，上楔塊上表面結(jié)構(gòu)的更改并不會對上、下楔塊的受力情況產(chǎn)生影響，兩種結(jié)構(gòu)的受力條件完全一致。因此，該設(shè)計優(yōu)化方案可行。
3結(jié)束語
隨著有色金屬加工市場的不斷發(fā)展，對于制造周期和制造成本也提出了很高的要求，針對常用的銅帶軋機，本文提出了對軋制線調(diào)整裝置中上楔塊的結(jié)構(gòu)局部優(yōu)化，可大大降低楔塊的加工成本，同時提高了楔塊的裝配精度和裝配效率。該設(shè)計方案為軋機軋制線調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了一種思路，對今后軋機設(shè)計優(yōu)化具有很強的參考價值。
參考文獻
［1］李文武，莫軍曉，趙曉飛，袁輝，王江．斜楔式軋制線調(diào)整裝置新結(jié)構(gòu)的計算實例［J］．重型機械，2015:
［2］王懷玉．大調(diào)節(jié)量斜楔式軋制線調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)探討［J］．有色金屬加工，2009(1):
作者:牛文強 胡要強 單位:中色科技股份有限公司
