扇形板的加工工艺方法

2014-07-01丁庆福

机械工程师 2014年5期

关键词：毛坯扇形机械加工

丁庆福

（齐齐哈尔永泰机械制造有限公司，黑龙江齐齐哈尔161000）

扇形板的加工工艺方法

丁庆福

（齐齐哈尔永泰机械制造有限公司，黑龙江齐齐哈尔161000）

扇形板是卷取机中非常重要的一个零件，扇形板工艺的好坏将直接影响到卷取机的工作状态。文中对卷取机扇形板的加工工艺进行分析研究，以解决扇形板加工工艺中的一些难点，提高扇形板的工作性能与使用寿命。

卷取机；扇形板；加工工艺

0 引言

现代机械制造业的快速发展，使得世界上钢材的消耗量急剧上升。随着工业生产对钢材的大量需求，多种生产钢材的设备也相继问世，卷取机就是其中非常重要的一种设备。现在的钢材大部分都是通过热轧或冷轧而成，为了便于存储和运输，需要用卷取机将钢材卷取成卷筒状。卷取机的出现大大提高了冶钢业的生产效率。卷取机一般由卷筒、减速机构、箱体、底座等部分组成，而扇形板是卷筒中一个关键零件，扇形板的加工精度与性能直接影响到整个卷取机的工作状态。同时，扇形板具有形状复杂、加工步骤多等特点，是卷取机中加工非常复杂的一个零件。它的加工工艺设计需要考虑多方面的因素，需要选择最优的方案，才能生产出合格的扇形板。对于卷取机而言，一个加工精度高、工作性能好的扇形板能够大大减少它的故障发生率，提高机器的利用率，对于钢材的现代化大批量生产有着非常重要的意义。

1 扇形板零件图样的工艺分析

在生产零件之前，首先需要对零件的图样进行工艺分析，以制定出更合理的机械加工工艺规程。卷取机扇形板的零件图如图1所示。

图1 扇形板的零件图

从图1可知，扇形板的加工涉及到平面、孔、圆弧等方面，有可能用到的加工方法有车削、铣削、钻孔、铰孔、镗孔、磨削等。为了提高扇形板的加工精度和工作性能，正确选择加工方法与合理安排这些工序的先后顺序就显得非常重要。扇形板各种加工表面加工方法的选取如下：对于平面的加工，既可以选用车削加工，也可采用铣削加工。通过分析扇形板的零件图，可知扇形板是一个不规则的零件，若采用车削，夹具的选择就不容易确定。传统夹具，例如三爪卡盘、双顶尖安装等都不适用于扇形板，因此我们可能需要设计扇形板的专用夹具，这将大大增加零件的生产成本和劳动量，降低生产效率。如果选择铣削，在加工上表面时，我们可以选择下表面作为基准。铣床上自带的专用夹具可以满足扇形板的需求，这样就能大大提高生产效率和经济效益。对于孔的加工，可以选用的加工方法很多，有钻孔、铰孔、镗孔、拉孔等。钻孔的精度一般在IT10左右，显然不能满足零件的精度要求。而铰孔的精度一般可达到IT8～IT7左右，因此可以考虑几种加工方法相结合的方案。考虑到加工精度的要求和工艺的简易程度，对于φ22的大孔，可以采用钻、扩、铰孔加工方案；对于φ8的小孔，采用钻、铰加工方案就能满足要求。对于扇形板的φ48外圆弧的加工，可以考虑采用数控铣床加工，以下表面和φ22孔为基准。

2 毛坯的选择及热处理

毛坯的选择，对于零件的加工精度有极大的影响。不同的毛坯材料适用于不同的加工工艺和生产规模。在制定零件机械加工工艺规程之前，必须根据实际情况选择合适的毛坯类型、制造方法以及毛坯精度。对于加工精度比较高的零件，我们应该选择精度也高一点的毛坯材料和制造方法。同时，零件材料的消耗量、加工工序数量、生产效率也与毛坯的选择有很大的关系。

常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、型材等。铸件又可以分为砂型铸造、金属性铸造、离心铸造、压力铸造和精密铸造等。锻造可以分为模锻、自由锻、精密锻造等。焊接件、型材也各分为几种。扇形板的毛坯材料可采用45钢，制造工艺为铸造，铸造类型为金属性铸造。为了减少生产成本和提高生产效率，毛坯宜采用批量生产。对于后面的机械加工而言，毛坯形状越接近零件的最终形状越好，这样零件材料的消耗量和工艺步骤都会大大地减少。但是，形状要求越高的毛坯，其制造难度也就越大。我们需要综合考虑两者之间的关系，确定出经济效益最好的毛坯形状。同样对于毛坯的加工精度也是如此，要全面考虑零件的各项要求。

机械加工总是离不开各种热处理，选择一种合适的热处理方法能够大大提高零件的各项指标，对于零件的重要性不可言喻。热处理可以分为普通热处理和表面热处理。在扇形板的机械加工之前，需要进行预备热处理。扇形板的预备热处理可以采用退火加调质处理。扇形板的机械加工全部完成后，需对零件进行最终热处理，如淬火、回火等。通过各种热处理，能满足扇形板的力学性能，充分发挥材料的强度与韧性，从而提高扇形板零件的使用寿命。

3 加工方案的确定

确定加工方案时，需要综合考虑零件的结构形状和尺寸、毛坯的材料和制造工艺、加工精度、生产效率、经济性等各方面的要求，从而制定出最好的加工方案。通过前面对卷取机扇形板零件图的工艺分析，卷取机扇形板的加工方案最终如下所示：

3.1 平面的加工

1）粗铣扇形板的上表面：铣床选用X63卧式铣床，以下表面为粗基准，最终加工表面粗糙度可达到Ra12.5。

2）粗铣扇形板的下表面：以上表面为基准，最终加工表面粗糙度为Ra6.3。

3）精铣扇形板的下表面：以上表面为基准，最终加工表面粗糙度为Ra3.2。

4）精铣扇形板的上表面：以下表面为基准，最终加工表面粗糙度为Ra6.3。

3.2 孔的加工

1）φ22孔：先对φ22孔进行钻孔加工，钻床采用立式钻床，加工精度为IT10以上。接着对φ22孔进行扩孔加工，最终的加工精度可达到IT10～9。然后再进行粗铰加工，加工精度可达到IT8～IT7左右。以上加工步骤的基准都可以选为扇形板的下表面。粗铰完成后，需要对φ22孔的两面进行倒角加工，倒角为1×45°，基准为扇形板的上、下表面。最后对φ22孔进行精铰加工，使扇形板φ22孔的加工精度达到IT7～IT6左右，也相当于Ra1.6左右。这样，φ22孔就加工完成了。

2）φ8孔：对3个φ8孔进行钻孔→粗铰→精铰加工，以扇形板的下表面和φ22孔中心线为基准，最终加工精度可达到IT7左右。

3.3 φ48外圆弧的加工

对外圆弧的加工，可采用铣削，加工步骤为粗铣与精铣两步，最终的加工表面粗糙度为Ra3.2左右，基准为扇形板的下表面和φ22孔中心线，铣床选用X63卧式铣床。

3.4 最终处理

对扇形板加工表面进行清洗操作，剔除表面的毛刺；检查扇形板的结构形状与加工精度是否符合要求。