同步移送機構中的曲軸的制作加工工藝探討

周洪　唐建華

摘 要 本文介紹了同步移送機構中的曲軸在頂桿循環設備中的關鍵性及制造的最大難點。曲軸材質為鍛件，空間結構復雜，按原結構加工費工、費時，且成本很高，曾在全國各地招標，多家知名重工企業或不敢接招或報出天價。經過反復推敲，更改設計理念，最后將曲軸由整體式改為分體式組合焊接方法制造曲軸，從毛坯鍛造到加工均較容易實現，為公司節約了成本。

關鍵詞 曲軸 分體 分體組合 熱裝 加工

一、引言

在熱連軋無縫鋼管生產中，穿孔機往往成為整條線的瓶頸，制約著作業率。因此，各廠家都絞盡腦汁提高穿孔機的生產效率，從而提高軋機的作業率。而提高穿孔機生產效率的關鍵就是減少穿孔的間隙時間。早期的穿孔機采用人工換頂頭的方式，作業時間長且勞動強度大。80年代末，SMS-MEER開發了頂頭自動更換裝置，取代傳統的人工更換，使得穿孔間隙時間相對減少.但多年的實際應用表明，頂頭自動更換裝置故障率高，且動作時間仍然較長，不能滿足生產的需要。

頂桿循環裝置采用軋制線外脫棒的方式，頂桿和頂頭一起循環冷卻，減少了穿孔間隙時間；頂桿循環裝置具有的特點，可大大提高穿孔機的生產效率。

同步移送機構是頂桿循環裝置主要構成設備之一。在制作中，同步移送機構中曲軸，材質為40Cr，單重為799kg，因使用的特殊性，要求用的是鍛件。經過我們在全國各地招標，因需要整體鍛件加工，均不敢接招，我們經過更改設計理念，最后定為用分體式組合方法對曲軸進行改進，為公司節約了成本。

錫鋼熱連軋無縫鋼管從2011年1月29日熱試到生產至今有4年多了，該套裝置中的曲軸使用性能良好，沒有出現問題，說明更改曲軸結構對使用是沒有問題的，經受住了時間的考驗。

二、曲軸的技術要求

第一，左端外圓￠220h9相對于右端外圓￠200m6軸中心線B的圓度≤0.03。

第二，右端外圓￠200m6相對于左右兩端軸中心線A-B的圓度≤0.02。

第三，中間兩處外圓曲拐￠200m6相對于左右兩端軸中心線的平行度≤0.05。

三、曲軸的工藝難點分析

第一，曲軸有兩個曲拐，一個曲拐的加工難度就夠大的了，何況有兩個。

第二，軸曲拐較大，鍛造用料相當浪費，加工曲拐成形時間很長。

第三，曲軸的偏心量太大（320mm、466mm），車床上加工，對刀具、刀桿、工裝強度要求更高。

第四，加工難度大：在兩頂尖上裝夾偏心工件時，由于工件外圓上的受力點不均勻，會使裝夾不牢固，開車后或車削時加工中將產生較大的離心力和沖擊振動，會使工件出現圓度誤差和工件外圓切削振動等，甚至會發生嚴重事故。

第五，增加配重：加工曲軸時，最突出的矛盾是工件異形，回轉不平衡，車削時需增加配重塊，起到回轉平衡作用。

四、曲軸的分解方案

曲軸結構更改方案：

經過分析，我們將曲軸分為三部分，由于曲軸的加工難度相當大，對分解中的軸（二）、軸（三）加工到位，對相關距離尺寸用軸間止口控制。三部分組裝時，采用增加定位軸限位，保證曲軸組裝精度。

曲軸分為三部分：

第一部分由件1、件2、件3組成。因曲軸件1與件7要求同軸度0.02mm需焊接成整體后加工以保證精度，故件1外徑一端留有余量；件2、件3加工成型，件3對接端尺寸設計了配合公差以便后續組合焊接。件1、件2、件3按設計加工成型之后焊接成型。

第一部分焊接技術要求：

第一，未注角焊縫高為20。

第二，焊后打磨平整，焊縫超聲波探傷，按JB/T4730.3-2005中Ⅱ級執行。

第三，焊接件未注要求按（重型機械通用技術條件焊接件）JB/T5000.3-2007檢查。

第四，焊縫質量評定等價按BS和BK級規定。

第五，預熱到200～220℃采用E5016焊條焊接。

第二部分由件4組成。件4采用鍛件并進行了調質，作為第一部分與第三部分連接時的過渡件，設計了熔透性坡口及定位配合尺寸。

第二部分技術要求：

第一，鍛件不應有夾層、折疊、裂紋、結疤、夾渣等缺陷。

第二，加工表面不應有裂紋、折疊、鍛傷及夾層等損壞。

第三，零件表面降低零件強度及壽命的缺陷。

第四，經過精加工的配合表面不應有退火現象。

第五，調質處理HB=241-286。

第三部分由件5、件6、件7組成。因前文提到的曲軸件1與件7要求同軸度0.02mm需焊接成整體后加工以保證精度，故件7外徑一端留有余量；件5、件6加工成型，件5對接端尺寸同樣設計了配合公差以便后續組合焊接。件5、件6、件7按設計加工成型之后焊接成型。

第三部分組焊技術要求：

第一，未注角焊縫高為20。

第二，焊后打磨平整，焊縫超聲波探傷，按JB/T4730.3-2005中Ⅱ級執行。

第三，焊接件未注要求按（重型機械通用技術條件焊接件）JB/T5000.3-2007檢查。

第四，焊縫質量評定等價按BS和BK級規定。

第五，預熱到200～220℃采用E5016焊條焊接。

五、曲軸的組裝及加工

第一，用組裝定位工裝軸將第一、二、三部分進行組合熱裝。

第二，車床分加工軸（一）、軸（四）達圖。注意上車床需在件4上加配重塊。

第三，130鏜床將組裝定位工裝軸（件4）割掉，加工平整，加工軸（四）鍵槽。

六、結語

通過以上工步，完成曲軸制作，經檢測基本能滿足圖紙尺寸要求。

此次曲軸由鍛件整體加工成形，改為分體式加工、熱裝、焊接成形，加工較少部分就能保證使用要求，節約了成本，取得了可觀的經濟效益。

今后有此類的工件可按此方法進行推廣。

（作者單位為重慶賽迪重工設備有限公司）

參考文獻

[1] 汪建業.中國重型機械標準（第1卷）[M].云南科技出版社，2007.

[2] 成大先.機械設計手冊（第1卷）[M].北京：化學工業出版社，2007.