壓路機振動輪外圓及內孔加工工藝

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編者按

本文以壓路機振動輪加工為例,結合產品批次和質量要求選擇合適的工藝流程,在先鏜孔後車外圓的常規工藝基礎上,進一步研究先車外圓後鏜孔的工藝方法。透過總結兩者的工藝優缺點和主要工序控制點,為振動輪的加工提供了更多的選擇,同時在產品增量時更好地利用裝置資源,克服工序瓶頸,提高生產效率。

1.

序言

壓路機是路面施工機械叢集中的重要裝備,其中振動壓路機又分為單鋼輪壓路機和雙鋼輪壓路機。用於瀝青面層壓實的雙鋼輪壓路機振動輪的加工要素多、精度要求高、加工工序長並且加工工藝對裝備投入的影響較大,這裡重點介紹雙鋼輪壓路機振動輪的內孔和外圓加工方法以及工序流程的分析和選擇。

2.

雙鋼輪壓路機特點及振動輪製造現狀

2.1 雙鋼輪壓路機振動輪的特點

雙鋼輪壓路機(見圖1)是路面壓實的最後一道工序的常用裝置,當壓路機振動輪與路面充分接觸時是最理想的狀態,這樣會獲得較好平整度和密實度的路面層,可以延長路面的使用壽命。

壓路機振動輪外圓及內孔加工工藝

圖1雙鋼輪壓路機及振動輪

雙鋼輪壓路機的技術引數較多,包括整機質量、激振力和振動頻率等,見表1。振動輪內孔和外圓的加工質量以及合理的匹配技術引數,對壓實效果具有重要影響。

表1某品牌13t典型雙鋼輪壓路機引數

壓路機振動輪外圓及內孔加工工藝

2.2 目前振動輪主要採用的加工工藝方法

壓路機振動輪需要經過圓筒的卷制、焊接、鏜孔、車端面(雙鋼輪還需要車外圓)、鑽孔和攻螺紋等一系列工序完成加工,目前振動輪主要採用先鏜內孔,再以內孔為基準,採用心軸工裝裝夾,然後車削外圓的工藝方法。

由於壓路機振動輪需要外圓與內孔同心,在鏜孔找正過程需要花費大量的時間。鏜孔加工時以外圓為基準,外圓的圓度和找正點數的多少決定了鏜孔中心線是否能和外圓的母線平行,如出現找正偏差或輪圈圓度超差,經過車外圓後就出現輪圈壁厚不均勻的情況,進而影響振動輪壓實的效果。

3.

振動輪加工特性分析

由於振動輪的封口板內孔加工位置距離端面超過500mm,振動輪內部是空心結構且壁厚一般≤20mm,造成振動輪剛性較差,因此在焊接後會出現收縮變形,導致了加工過程中加工餘量不均勻,存在生產效率低和表面質量差等問題,並且難以控制。

影響雙鋼輪輪圈加工壁厚的主要因素有兩種:一是受力因素,由於輪圈內部支撐距離端面較遠且壁厚較薄,在車外圓受到外力的作用下,會出現區域性變形;二是振動因素,在車削振動輪外圓時,作用在外圓上的徑向切削力,在振動輪圓度較差的情況下刀具會出現跳動,導致振動輪表面質量差。

4.

先車外圓後鏜孔工藝方法研究及控制點

振動輪的內孔精度為IT6~IT8級,加工精度要求較高,且4組內孔同軸度要求≤0。05mm,需要在高精度的數控鏜銑加工中心上鏜孔,採用先車外圓後鏜孔的方式,可以將支撐振動輪的工裝支撐裝置做成固定式,接觸面相對於先鏜孔後車外圓,可調節的工裝更大,在鏜孔過程中不需要找正,且加工過程更平穩,如圖2所示。

壓路機振動輪外圓及內孔加工工藝

圖2鏜孔工裝及固定示意

4.1 先車外圓後鏜孔的主要工藝流程

先車外圓後鏜孔的主要工藝內容和先鏜孔後車外圓基本一致,主要是將車外圓的工序調整到鏜孔前,以外圓作為鏜孔的基準,主要工藝流程如下。

1)用工裝將輪圈內壁進行均勻支撐,8個支撐點對稱逐步擰緊。

2 )粗、精車振動輪外圓,外圓直徑(1300±1)mm,車端面並倒R過渡圓角。

3)以輪圈外圓為基準吊至鏜孔工裝固定,找正外圓上下中心位置,確認左右對稱。

4)分別鏜兩端內孔φ320H7,φ210H7,孔口倒角1mm×45°。

5)鑽兩端M16-6H螺紋底孔至φ14mm,攻螺紋並去毛刺。

4.2 先車外圓後鏜孔方法的控制點

在先車外圓後鏜孔工藝方法最佳化的研究中,結合加工過程中存在的一些問題,總結了如下控制點。

內孔支撐工裝採用多點支撐:由於振動輪輪圈在經過卷圓、焊接一系列工序後,輪圈會出現不規則變形,且輪圈的壁厚較薄,如果支撐點較少,在車外圓時會出現無法對輪圈圓度矯正或支撐力過大造成輪圈變形的問題,最少需要設定8個支撐點,如有條件可以設定12個支撐點。

車加工基準的選擇:在車兩端面時,要注意以兩端封口板為基準,在測量時儘量以內孔位置作為測量起始點,可以防止在後道鏜孔工序鍃止口時壁厚不均勻。

鏜孔工序支撐點的選擇:在鏜孔時,振動輪由於受到軸向力,如果裝夾不牢靠會出現軸向竄動,因此需要用鏈條將振動輪緊固,為了防止緊固造成輪圈變形,保證支撐點在壓緊點的工裝裝夾原則,鏜孔工裝的支撐點儘量靠近封口板位置,如圖2中鏈條捆綁位置指示。

5.

和車先後加工順序的優缺點分析

5.1 加工資源需求分析

雖然振動輪的加工順序目前普遍採用先鏜內孔後車外圓的方式,但其使用的裝置和先車外圓後鏜內孔的裝置基本一致。鏜孔加工主要使用鏜銑加工中心或數控鏜銑床,如圖3a所示,對於一些自動化程度較低的裝置,需要採用大型Z3080搖臂鑽床以鏜孔的內孔作為基準,模鑽軸承座等零件的安裝孔;車外圓普遍採用落地車床,根據控制形式分為普通落地車床和數控落地車床,如圖3b所示。

壓路機振動輪外圓及內孔加工工藝

a)鏜銑加工中心 b)落地車床

圖3振動輪鏜孔及車外圓裝置

5.2 兩種加工工藝的優缺點對比

先鏜孔後車外圓和先車外圓後鏜孔各有優缺點,對鏜孔效率、車外圓效率和找正時間等引數進行比較,見表2。先車外圓後鏜孔的加工方法具有明顯的優勢,如對輪圈壁厚均勻性要求較高,且該機型的產量規模較大,較為適宜採用此方法。

表2先鏜孔後車外圓與先車外圓後鏜孔比較

壓路機振動輪外圓及內孔加工工藝

6.

結束語

振動輪的兩種加工方法各有特點,從加工質量對施工質量的影響來看,兩種加工方法基本相當,主要是對於整體裝置投資較高的鏜銑加工中心佔用時間有所區別。由於壓路機的產品結構和生產企業的產量不同,雙鋼輪壓路機的佔比也不同,對於雙鋼輪生產批次較小的企業,可以採用先鏜孔後車外圓的方式;對於生產批次較大的企業,可以採用先車外圓後鏜孔的方式,以降低高階裝置的佔用率。

壓路機振動輪外圓及內孔加工工藝

高階工程師 孔祥意

本文發表於《金屬加工(冷加工)》2021年第12期第1~3頁,作者:徐工集團工程機械股份有限公司道路機械分公司 孔祥意,吳玉柱,楊曉勇,梁亞,原標題:《壓路機振動輪外圓及內孔加工工藝》。

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