U 型卡板在大型圆锥破碎机铸件横臂尺寸控制上的应用

2021-12-29司鹏飞

铸造设备与工艺 2021年5期

司鹏飞，杜鹏，胡悦，张川

（共享铸钢有限公司，宁夏银川 750021）

破碎机广泛适用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路和化学工业等众多行业，圆锥破碎机具有破碎比大、效率高、能耗低、产品颗粒均匀等特点，适合中碎和细碎各种矿石和岩石。在破碎过程中，由于破碎的物料具有一定的离心力，拥有不小的动力势能，在与圆锥破碎机的内部结构发生碰撞后，会造成破碎机内部损坏，降低使用寿命。圆锥破碎机中主机架横臂作为支撑主轴等核心部件的重要组成部分，其尺寸、性能的好坏直接影响设备运行状况与安全生产。横臂尺寸不合格也会影响耐磨护板的装配和使用，现场返修难度高、返修周期长。本文主要研究大型圆锥破碎机横臂尺寸的控制方法，通过设计制造U 型卡板，控制并保证其尺寸满足顾客规范要求和现场装配和使用的要求。

1 产品介绍

该圆锥磨碎机主机架铸件为较大型号破碎机机型组件，最大直径5.5 m，高2.3 m，设计重量一百多吨，精加工后重量达九十多吨。圆锥破碎机主机机架及横臂部位如图1 所示，其横臂因后期需要周期性更换装配耐磨护板，为避免装配过程发生装配干涉，此部位尺寸公差要求较高，同时超大铸件通过铸造来保证尺寸难度大，生产制造过程存在多次返修不合格等现象。本文对主机架产生尺寸问题进行了原因分析，并提出利用U 型卡板保证返修尺寸达到要求和满足装配要求。

图1 圆锥破碎机主机机架及横臂部位示意图

2 主机架局部产生尺寸问题的原因分析

主机架是圆锥破碎机的主要结构件、受力件，也是圆锥破碎机其他部件的装配基础。此种铸件的质量要求高，尺寸公差范围小。因铸件整体尺寸较大，且结构复杂，造型过程、冶炼浇注过程、成品返修过程尺寸控制的难度较大，给产品交货周期带来很大的压力。分析此类铸件在生产过程中产生尺寸问题的原因有三个方面。

2.1 造型过程产生的偏差

主机架造型过程复杂，模型及芯盒数量较多，在砂芯组合过程中，可能存在芯头有间隙、定位不准确，导致砂芯小角度旋转错偏，成品打箱后检测横臂两侧及圆角加量不均匀。在造型工序要严格控制扣箱尺寸，尽可能减少尺寸偏差。

2.2 凝固收缩过程产生的变形

因铸件架构原因，横臂处的切面壁厚较大，其余部位切面壁厚较小，在浇注冷却凝固过程中横臂部位收缩较大，其余部位收缩小，因整体收缩不一致，工艺设计时模型贴量不好控制；铸件外侧壁厚受到向内侧的拉力向内侧收缩，内侧尺寸加量增大。

2.3 成品返修过程产生的偏差

在铸造生产中，成品返修通常采用气刨和铲磨的方法对多量部位进行返修，主机架横臂部位结构特殊，为圆弧与平面相切，气刨过程无参考基准面，容易导致返修不到位或返修过量。

3 使用U 型卡板检验和控制返修尺寸

3.1 返修过程测量基准的确定

成品返修过程通过全尺寸划线检测，对后期可能产生装配干涉部位重点测量，通过与横臂相切的外圆半径尺寸与横臂分部角度使用三角函数计算确定横臂中心，从加工面返尺寸确定横臂高度尺寸，这样从三维空间建立准确的测量基准，测量基准是确保返修尺寸合格的关键。

3.2 专用检查U 型卡板制作

通过对顾客主机机架技术要求和装配要求进行深入了解，对横臂部位的尺寸公差进行分析，使用三维建模软件按照主机架横臂轮廓形状增加设计间隙平移获得U 型卡板内侧轮廓面，对轮廓面缩放处理增加厚度形成三维立体卡板数模，数模尺寸大于铸件实体图纸尺寸但控制在规范要求的公差范围内，确保使用卡板检测合格后，铸件尺寸依然符合顾客要求。数模完成后，使用数控机床模拟软件按照卡板数模编制加工程序，程序模拟加工成功后，用数控机床加工出重量较轻的木质U 型卡板，方便现场对铸件相关形状尺寸检验使用。

3.3 返修及检验控制

图2 三维卡板数模及实物示意图

图3 为卡板返修过。在返修过程中，首先对拍照检测加量进行气刨基准坑去除大量后，使用吊车吊运U 型立体卡板进行检测，在卡板下落过程中，记录干涉部位并用粉笔标识清楚，卡板吊移铸件后修磨去除干涉部位余量，再用卡板进行检测，卡板完全下落并贴合铸件横臂轮廓，且卡板中心与横臂轮廓中心在一条直线上，使用塞尺进行检验，当卡板与横臂轮廓之间侧间隙达到设计要求时，确认尺寸已返修合格。经使用U 型专用卡板对主机架铸件横臂尺寸的过程检测与控制，确保了返修的尺寸准确性，满足了用户在使用过程中耐磨衬板的装配精度和互换性。