圆锥破碎机上臂架衬套锥面测量设计

张齐飞，武辉杰*，韩天豪，毕俊青

（洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司，河南 洛阳）

引言

进入二十一世纪以来，我国经济快速发展，矿山资源开采对国民经济发展贡献巨大，决定着国家发展命脉。矿山资源的开采离不开矿山机械设备大规模应用，矿石加工第一步就需要用到破碎装备，破碎机的出现为矿石加工提炼提供了可能，低能耗、高效率的圆锥破碎机在破碎工程中扮演着重要角色。其上臂架衬套安装于上机架和动锥部主轴衬套之间，对设备平稳高效运行起着关键作用，上臂架衬套加工过程中保证锥面精度尤为重要，因此需要设计锥度测量工具对工件锥面进行精确测量。

1 上臂架衬套结构及加工工艺流程

公司某型号圆锥破碎机上臂架衬套在加工过程中需要对多个锥面进行精确测量，工件结构尺寸如图1 所示。

图1 圆锥破碎机上臂架衬套

上臂架衬套材料为球墨铸铁件（QT500-7）或铸铜件，其加工难点是内外锥度的加工及测量。根据零件结构特点，安排在CAK63285C 数控卧车上加工，卡爪卡紧法兰外圆使其固定在数控卧车工作台上，先加工C 放大图上部1.63°内锥面，用上端锥度检测装置检查锥面，然后加工C 放大图下端1.63°内锥面，用下端锥度检测装置检查锥面，最后加工2°外锥面，并用2°锥度检测装置检查锥面。

2 上臂架衬套锥面测量

2.1 上臂架衬套上部内锥面测量

（1）根据被测量工件外形尺寸，选择合适的锥度测量方法[1-2]，由上臂架衬套图纸可知被测量锥孔直径较大、深度适中，因此选择锥度测量仪ZD17-11 进行测量。该测量装置由基准尺、等高垫块、球形测头角尺、球形测头、千分表、千分表角尺等结构组成。

（2）测量计算原理：已知α 为半锥角，Lb为测量表中心到测量基准尺距离，Ld1和Ld2为垫块高度，H 为锥体大小端面间的高度，则D1、D2的值是由Lb、Ld1和Ld2值计算得出，测量截面处直径计算公式如下：

（3）在上臂架衬套小端面上装上等高垫块1，将ZD17-11 锥度测量仪的基准尺紧贴等高垫块上端面测得一组数据，即D1值，如图2 所示，要求在每一个截面处六个均布的读数值在规定公差范围内则锥度合格。

图2 内锥面第一点位测量

（4）在上臂架衬套小端面上装上等高垫块2，将ZD17-11 锥度测量仪的基准尺紧贴等高垫块上端面测得另一组数据，即D2值，如图3 所示，要求在每一个截面处六个均布的读数值在规定公差范围内则锥度合格。

图3 内锥面第二点位测量

2.2 上臂架衬套下端内锥面测量

根据被测量工件外形尺寸，选择合适的锥度测量方法[3,5]，由上臂架衬套图纸可知被测量锥孔直径较小且锥孔较浅、锥孔壁较薄，因此选择设计板式锥度塞规进行锥面测量。它通常将圆锥台型的锥度塞规削去一部分，制造成板式锥度塞规。板式塞规简图如图4所示，其外圆部分（与锥孔接触部分）仍然为圆锥面的一部分,它适用于直径Φ129.5 mm～Φ400 mm 的锥孔测量。

图4 板式锥度塞规简图

它是一个与被测锥孔具有相同锥度的锥轴，锥轴的大端（或小端）端面加工有一平面台阶，该锥度塞规台阶的高度为m，锥度塞规台阶的高度公差为△m，锥度塞规大端直径为D′，锥孔大端（或小端）直径为D,锥孔大端（或小端）直径公差为△D，锥孔的锥度半角为α，其中△D 等于锥孔大端（或小端）直径的最大值Dmax与最小值Dmin之差。其计算公式如下：

板式锥度塞规的大端直径等于锥孔的大端直径的最大值Dmax。如果以锥孔小端为测量基准，则m 值平台在锥度塞规的小端，锥度塞规的小端直径等于锥孔的小端直径的最小值Dmin。如图5 所示，板式锥度塞规测量锥孔时，先在锥孔内表面均匀的涂红丹粉，再将板式锥度塞规在锥孔中转动，然后通过红丹粉被擦去的情况来判断锥孔锥度是否正确。锥孔大端直径（或小端直径）通过看锥孔端面是否在m 值平台之内来判断。在m 值平台之内，则锥孔大端直径（或小端直径）符合公差要求；否则，不符合公差要求。

图5 板式塞规锥面测量

2.3 上臂架衬套外部锥面测量

（1）根据被测量工件外形尺寸，选择合适的锥度测量方法[3-4]，由上臂架衬套图纸可知被测量外锥直径较大、高度适中，因此选择锥度测量仪ZD17-11 进行测量。该测量装置由基准尺、等高垫块、球形测头角尺、球形测头、千分表、千分表角尺等结构组成。

（2）测量计算原理：已知α 为半锥角，Lb为测量表中心到测量基准尺距离，Ld1和Ld2为垫块高度，H 为锥体大小端面间的高度，则D1、D2的值是由Lb、Ld1和Ld2值计算得出，测量截面处直径计算公式如下：

（3）在上臂架衬套小端面上装上等高垫块1，将ZD17-11 锥度测量仪的基准尺紧贴等高垫块上端面测得一组数据，即D1值，如图6 所示，要求在每一个截面处六个均布的读数值在规定公差范围内则锥度合格。

图6 外锥面第一点位测量

（4）在上臂架衬套小端面上装上等高垫块2，将ZD17-11 锥度测量仪的基准尺紧贴等高垫块上端面测得另一组数据，即D2 值，如图7 所示，要求在每一个截面处六个均布的读数值在规定公差范围内则锥度合格。

图7 外锥面第二点位测量

3 结论

锥度测量技术在圆锥破碎机上臂架衬套加工上的应用对提高破碎机带锥度零部件的制造精度和整机可靠性起到至关重要的作用。根据公司某型号圆锥破碎机上臂架结构尺寸设计了对应的锥度测量工装，并应用于现场生产，取得了良好的锥面测量效果，保证了上臂衬套锥面加工精度。锥度测量技术解决了破碎机上臂架衬套加工过程锥度测量困难的问题，为实现国内破碎机的高端精密制造保驾护航。