一种大型箱体零件外侧转轴的加工方法

一种大型箱体零件外侧转轴的加工方法

田志立 1 马秋明 2 金宝国 3

1 一重集团天津重工有限公司助理工程师，天津 300301

2 一重集团天津重工有限公司工程师，天津 300301

3 一重集团天津重工有限公司工程师，天津 300301

摘要：本文阐述了一种大型箱体零件两端面上转轴的加工方法，该方法可为此类大型箱体类零件两端转轴的加工提供借鉴。

关键词： 箱体零件 端面转轴 转轴加工

中间转运罐是连铸设备中必不可少的部件，在中间转运罐浇铸中，为使其罐体内部钢水无残留，通常需要使用倾翻台。而倾翻台为大型箱体类零件，在其外侧两端面上安装两转轴使其旋转。在连铸线上，钢水需不断转运与浇铸，这使得倾翻台旋转频繁，故倾翻台两外侧转轴的加工（同轴度）质量对倾翻台的使用性能至关重要。由于此类设备尺寸大、载荷重，故其两端面上转轴加工一直是个难点。本文阐述了一种大型箱体类零件两侧转轴的加工方法，可为其他类似大型方形箱体类零件的加工提供参考。

1 零件的外形与功能分析

倾翻台外形尺寸如图1：总长9352mm、总宽4554mm，两端转轴尺寸精度要求φ260m6(+0.52/+0.02)，同轴度φ0.5mm。

图1 方形旋转框架尺寸精度要求

据上述使用功能分析，此倾翻台框架需有较高的同轴度要求，图中要求在9352mm长度上两轴同轴度在0.5mm以内。

2 零件的加工过程

零件的外形为方形箱体类零件，两侧各有一锻件短轴（旋转轴）。两端短轴加工粗糙度要求Ra3.2，尺寸精度要求φ360m6(0/-0.089)，同轴度要求0.5mm。

2.1 方形框架的加工方案

铣床或镗床^[1]一般适用于加工面和孔，用于加工圆柱类零件无法满足圆度与表面粗糙度要求。故此种大型方形箱体零件外侧转轴的加工，用普通大型龙门铣床或镗床无法满足要求，除非制作专用加工装备。为此，研究并制定了如下方法：

（1）将两短轴按图纸加工。

（2）在方形框架上加工两短轴安装底孔（孔轴过盈配合）。

（3）将短轴过盈冷装入方形框架，然后焊接牢固。

（4）以两侧转轴为基准，加工方形框架上其余尺寸。

上述加工方案的难点在于控制焊接过程变形，以及保证焊接完成后两短轴同轴度满足图纸要求。

2.2 各序加工方案详述

（1）将两短轴锻件按图纸加工出

将两短轴单件所有尺寸加工出，利用普通数控车床即可将短轴加工出。

（2）加工未安装短轴的方形框架底孔

为提高装配精度，减少焊接变形，将短轴与方形框架之间采用过盈配合，并采用冷装的方式装配，如图2。孔采用的公差为φ360 (-0.130/-0.160)，短轴采用公差为φ360m6 (0/-0.089) ，算得过盈量为0.041～0.160mm。查文献^[2]算得冷装温度为-104.6℃，冷却时间为3小时42分。

图2 短轴冷装配合尺寸图

框架轴孔在大型龙门铣床加工，保证轴孔同轴度要求，根据上述图纸中尺寸，加工方形框架上短轴安装底孔，如图3。

图3 方形框架上机床加工安装轴孔

（3）冷装及焊接短轴

①将两短轴加工完成，并用液氮冷却后装入方形框架，如图4所示。采用此种方式，一方面能够保证装配精度，另一方面能够减小后续焊接变形。

图4 两短轴冷装入方形框架安装孔

②两短轴的焊接

由于两短轴的同轴度要求高，故焊接时需减小焊接变形。为此，在焊接时采用了垂直焊的方法。如图5，将方向框架竖直放置，并在短轴下方压一个百分表，在焊接过程中注意观察百分表读数的变化、并在焊接时据其读数进行调整。

图5 方形框架外侧转轴的焊接

（4）将装轴后方形框架上机床加工

将装轴后方形框架上龙门铣床，打表测量两短轴同轴度是否满足要求。同轴度合格后，在铣床继续加工出其余尺寸，如图6。

3 总结

本文所述大型方形箱体两侧转轴加工方法有两个关键点：①短轴与箱体间采用过盈冷装的方式安装。②两短轴焊接时注意减小焊接变形。

此方法采用普通车床、龙门铣床实现了大型箱体零件两侧转轴的加工，具有成本低、易操作的优点。可为类似大型箱体零件两侧转轴的加工提供参考。

参考文献：

[1]陈宏均，等. 使用机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，2015.

[2]吕亚臣，等.重型机械工艺手册[M].哈尔滨：哈尔滨出版社，1998.