同步移送机构中的曲轴的制作加工工艺探讨
2018-09-27周洪唐建华
周洪 唐建华
摘 要 本文介绍了同步移送机构中的曲轴在顶杆循环设备中的关键性及制造的最大难点。曲轴材质为锻件，空间结构复杂，按原结构加工费工、费时，且成本很高，曾在全国各地招标，多家知名重工企业或不敢接招或报出天价。经过反复推敲，更改设计理念，最后将曲轴由整体式改为分体式组合焊接方法制造曲轴，从毛坯锻造到加工均较容易实现，为公司节约了成本。
关键词 曲轴 分体 分体组合 热装 加工
一、引言
在热连轧无缝钢管生产中，穿孔机往往成为整条线的瓶颈，制约着作业率。因此，各厂家都绞尽脑汁提高穿孔机的生产效率，从而提高轧机的作业率。而提高穿孔机生产效率的关键就是减少穿孔的间隙时间。早期的穿孔机采用人工换顶头的方式，作业时间长且劳动强度大。80年代末，SMS-MEER开发了顶头自动更换装置，取代传统的人工更换，使得穿孔间隙时间相对减少.但多年的实际应用表明，顶头自动更换装置故障率高，且动作时间仍然较长，不能满足生产的需要。
顶杆循环装置采用轧制线外脱棒的方式，顶杆和顶头一起循环冷却，减少了穿孔间隙时间；顶杆循环装置具有的特点，可大大提高穿孔机的生产效率。
同步移送机构是顶杆循环装置主要构成设备之一。在制作中，同步移送机构中曲轴，材质为40Cr，单重为799kg，因使用的特殊性，要求用的是锻件。经过我们在全国各地招标，因需要整体锻件加工，均不敢接招，我们经过更改设计理念，最后定为用分体式组合方法对曲轴进行改进，为公司节约了成本。
锡钢热连轧无缝钢管从2011年1月29日热试到生产至今有4年多了，该套装置中的曲轴使用性能良好，没有出现问题，说明更改曲轴结构对使用是没有问题的，经受住了时间的考验。
二、曲轴的技术要求
第一，左端外圆￠220h9相对于右端外圆￠200m6轴中心线B的圆度≤0.03。
第二，右端外圆￠200m6相对于左右两端轴中心线A-B的圆度≤0.02。
第三，中间两处外圆曲拐￠200m6相对于左右两端轴中心线的平行度≤0.05。
三、曲轴的工艺难点分析
第一，曲轴有两个曲拐，一个曲拐的加工难度就够大的了，何况有两个。
第二，轴曲拐较大，锻造用料相当浪费，加工曲拐成形时间很长。
第三，曲轴的偏心量太大（320mm、466mm），车床上加工，对刀具、刀杆、工装强度要求更高。
第四，加工难度大：在两顶尖上装夹偏心工件时，由于工件外圆上的受力点不均匀，会使装夹不牢固，开车后或车削时加工中将产生较大的离心力和冲击振动，会使工件出现圆度误差和工件外圆切削振动等，甚至会发生严重事故。
第五，增加配重：加工曲轴时，最突出的矛盾是工件异形，回转不平衡，车削时需增加配重块，起到回转平衡作用。
四、曲轴的分解方案
曲轴结构更改方案：
经过分析，我们将曲轴分为三部分，由于曲轴的加工难度相当大，对分解中的轴（二）、轴（三）加工到位，对相关距离尺寸用轴间止口控制。三部分组装时，采用增加定位轴限位，保证曲轴组装精度。
曲轴分为三部分：
第一部分由件1、件2、件3组成。因曲轴件1与件7要求同轴度0.02mm需焊接成整体后加工以保证精度，故件1外径一端留有余量；件2、件3加工成型，件3對接端尺寸设计了配合公差以便后续组合焊接。件1、件2、件3按设计加工成型之后焊接成型。
第一部分焊接技术要求：
第一，未注角焊缝高为20。
第二，焊后打磨平整，焊缝超声波探伤，按JB/T4730.3-2005中Ⅱ级执行。
第三，焊接件未注要求按（重型机械通用技术条件焊接件）JB/T5000.3-2007检查。
第四，焊缝质量评定等价按BS和BK级规定。
第五，预热到200～220℃采用E5016焊条焊接。
第二部分由件4组成。件4采用锻件并进行了调质，作为第一部分与第三部分连接时的过渡件，设计了熔透性坡口及定位配合尺寸。
第二部分技术要求：
第一，锻件不应有夹层、折叠、裂纹、结疤、夹渣等缺陷。
第二，加工表面不应有裂纹、折叠、锻伤及夹层等损坏。
第三，零件表面降低零件强度及寿命的缺陷。
第四，经过精加工的配合表面不应有退火现象。
第五，调质处理HB=241-286。
第三部分由件5、件6、件7组成。因前文提到的曲轴件1与件7要求同轴度0.02mm需焊接成整体后加工以保证精度，故件7外径一端留有余量；件5、件6加工成型，件5对接端尺寸同样设计了配合公差以便后续组合焊接。件5、件6、件7按设计加工成型之后焊接成型。
第三部分组焊技术要求：
第一，未注角焊缝高为20。
第二，焊后打磨平整，焊缝超声波探伤，按JB/T4730.3-2005中Ⅱ级执行。
第三，焊接件未注要求按（重型机械通用技术条件焊接件）JB/T5000.3-2007检查。
第四，焊缝质量评定等价按BS和BK级规定。
第五，预热到200～220℃采用E5016焊条焊接。
五、曲轴的组装及加工
第一，用组装定位工装轴将第一、二、三部分进行组合热装。
第二，车床分加工轴（一）、轴（四）达图。注意上车床需在件4上加配重块。
第三，130镗床将组装定位工装轴（件4）割掉，加工平整，加工轴（四）键槽。
六、结语
通过以上工步，完成曲轴制作，经检测基本能满足图纸尺寸要求。
此次曲轴由锻件整体加工成形，改为分体式加工、热装、焊接成形，加工较少部分就能保证使用要求，节约了成本，取得了可观的经济效益。
今后有此类的工件可按此方法进行推广。
（作者单位为重庆赛迪重工设备有限公司）
参考文献
[1] 汪建业.中国重型机械标准（第1卷）[M].云南科技出版社，2007.
[2] 成大先.机械设计手册（第1卷）[M].北京：化学工业出版社，2007.
