薄壁圆筒初步圆整工艺及其专用技术装备研究

梁东凯

摘 要：针对薄壁圆筒初步圆整传统手工作业的众多难题，笔者设计了薄壁圆筒初圆整专用设备，将薄壁圆筒的误差检测与检测后的修整、整合在同一设备上完成；同时将薄壁圆筒的误差检测与检测后的修整，分开在两套相似的机构上进行；采用丝杠螺母传动，十分方便的实现了误差检测与薄壁圆筒修整两套传动系统的切换。有效降低了工人的劳动强度，节省了工作场地面积，改善了工人的工作条件，提高了工作效率；顺利解决了加工难题，为企业创造了良好的经济效益。

关键词：薄壁圆筒；初步圆整工艺；误差位置判定；检测；修整；运动切换

1、前言

在我国现有纺织机械、如印染、浆纱机械产品中，有许多烘筒类零件[1]，采用3毫米厚的0Cr19Ni9不锈钢薄板制作，其規格有：Ф570， Ф800、Ф1200等直径系列；1600、1800、2000、2200、2400等长度系列。它属于压力容器，有严格的密封性要求，又因转速高，有动平衡要求[2]，为节省材料，降低造价，减轻重量，降低能耗，需采用无切削成形加工工艺，是纺织机械产品加工中的一项难题。

2、不锈钢薄壁圆筒初步圆整传统制作工艺中的问题

我们以Ф800、长2000的不锈钢烘筒为例。

其传统工艺流程是：3mm厚不锈钢板按圆筒周长切割下料→卷圆机卷圆→缝隙焊接→焊道磨削、修整→焊道酸洗钝化→圆筒初圆整→圆筒精圆整→两端面切割修整→安装中间辐撑，焊接两端轴头结合件→以薄壁圆筒外圆为基准加工两端轴头，以满足烘筒的同轴度、径向跳动、直线度以及整体的动平衡要求。

在此工艺流程中，初圆整的允许圆柱度误差是±1.5mm；在没有初圆整专用设备之前，工人凭经验，用木榔头敲敲打打，工作效率低，占地面积大，工作枯燥，重复劳动强度很大，一些年轻工人辛苦一天、因为通过验收的合格率太低，严重挫伤了工人的劳动积极性。因此设计制作初圆整专用设备，成为当时刻不容缓的当务之急。

3、薄壁圆筒初圆整专用设备设计方案及工作原理

针对薄壁圆筒初圆整的现场工艺要求，笔者做出了以下设想：

1）为了节省工作场地，提高工作效率，所设计的专用设备，应集检验与修整为一体，也就是尽可能在同一台设备上完成薄壁圆筒的自我检验和修整功能[3]，避免工人修整之后再去不同设备上检验所造成的时间浪费和多次检验造成的重复无效劳动。

2）薄壁圆筒在误差检测过程中，应能比较方便的判定最大误差存在的位置，以便作出记号，为薄壁圆筒的下一步修整工序提供方便。

3）由于薄壁圆筒的检验有严格地精度要求，用于检验的装置、系统决不允许工人在设备上直接动榔头修整，否则，薄壁圆筒的检验机构无论怎样设计，都无法同时满足其使用寿命要求和检验精度要求。也就是说：检验与修整两种功能虽然设置在同一设备上，但必须采用完全不同的两套机构，各司其职，各尽所用。

4）薄壁圆筒的检验与修整虽然采用两套不同的传动系统，但是其功能的切换、或者说传动装置、系统的变换应该是尽可能简单、方便。用不着工人浪费太多的时间，花费太大的力气，而且要尽可能符合操作工人的习惯。

5）专用设备不宜作的太庞大、太复杂；应当尽可能的节省空间，降低造价；

6）针对产品特点（薄壁圆筒有不同的长度和直径要求），专用设备应具有较宽的适应性，应设计相应的调速机构[4]，并通过少量、简单的零件调整，迅速适应不同规格产品的检验与修整要求。

按照上述设想，笔者参照无心磨削传动原理，做出了相应的设计方案，如图所示：

图中由4个钢辊组成的传动系统为薄壁圆筒的误差检测系统；钢辊轴向间距较大，有利于提高检测精度；钢辊的轴承座05和支撑架全部固定在底座04上；位置不可调；其中主动钢辊21由通轴15连接，通过链轮8、9、10组成的链传动系统[5]，实现两个主动钢辊的同步转动。两个从动钢辊03分别固定在底座上，支撑薄壁圆筒并依靠薄壁圆筒和从动钢辊之间的摩擦力转动。

驱使主动辊转动的动力系统[3]，由电动机19、多盘无极调速器13、摆线针轮减速机11及联轴器18、12组成，操作工人可根据薄壁圆筒的直径和转速要求，在1：10的调速范围内，转动手轮合理调整链轮及薄壁圆筒的检测转速。

薄壁圆筒的修整系统由四个包胶辊组成，，在薄壁圆筒误差检测时，薄壁圆筒落在4个检验钢辊上，而4个包胶辊中心线间跨距较大，与薄壁圆筒不接触，此时，两个安装在滑座上的从动包胶辊远离薄壁圆筒，处于静止状态；两个主动包胶辊处于空转状态。

当薄壁圆筒由钢棍检验系统检测完误差，并在薄壁圆筒的最大误差处画出记号后，采用由减速电机22、联轴器23、轴承座24、丝杠25组成的第二套动力系统，通过丝杠螺母传动，驱使与螺母连接的滑坐07沿丝杠轴线方向移动，进而驱动固定在滑座上的两个从动包胶辊向主动包胶辊轴线方向靠近，如图所示：由于包胶辊轴心线高度高于检验钢棍轴心线50毫米，在从动包胶辊向主动包胶辊轴心线方向靠近时，从动包胶辊会逐渐推动薄壁圆筒脱离检验钢棍，托起并变换薄壁圆筒的位置，使其靠近并逐渐被4个包胶修整辊支撑、托起，使薄壁圆筒脱离检验钢棍系统，这时、薄壁圆筒完全由4个包胶辊组成的修整系统支撑、驱使转动，操作工人可在薄壁圆筒上做出误差标识记号的位置，进行相应的敲击、修整。结构设计中的手动摇柄，可用于薄壁圆筒在检验工序和修整工序间的手动切换操作。

对薄壁圆筒进行一番敲击修整之后，操作工人再通过丝杠螺母驱动机构，拉开包胶修整辊中心线间的跨距，让薄壁圆筒落在检验钢辊系统上再次检验，接着再次修整，即可有效缩小薄壁圆筒的误差，使其逐渐达到初圆整工艺的检验精度要求。

4、使用效果

薄壁圆筒初圆整专用设备设计与应用，从根本上改变了原有传统手工操作的混乱局面，工作场地面积减小为原来的四分之一，十分有效的减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率，更重要的是，明确了操作工人的工作目标，使工人自我检测、有针对性的修整，有效提高了工人的工作热情和积极性，有效缓和了操作工人与检验人员之间的矛盾，因此这个项目的设计制作，受到了现场操作工人的好评。

参考文献：

[1]杨志清.浆纱工程的现代化[J].现代纺织技术.2007（5）：39—43.

[2]濮良贵.机械设计[M ] .北京：高等教育出版社， 2007.3（P389—P408）endprint