橡膠滾筒的加工設計與制作

馬利平

（金堆城鉬業集團有限公司，陜西渭南 714102）

0 引言

橡膠對聲音及振動的傳播有一定的緩解作用，可以利用橡膠材料的這一特性來消除皮帶輸送機運行過程中產生的噪聲和振動。選礦廠皮帶輸送機上的橡膠滾筒（圖1），對皮帶運輸機輸送帶起支撐作用，輸送帶輸送的是未破碎前的大塊物料，承受較大的沖擊和振動。百花嶺選礦廠新1#、2#皮帶機頭部使用的橡膠滾筒一直依賴外購，采購周期長，成本高，影響生產效率的提高。為了解決這一問題，利用皮帶輸送機更換下來的廢舊皮帶（廢舊皮帶為橡膠帶）作為原料，自行設計、制作、加工胎具，加工制作橡膠滾筒。

圖1 皮帶輸送機橡膠滾筒

1 橡膠的機械加工特性

橡膠材料具有較高的彈性和可彎曲性，如對橡膠材料制品稍加外力，就能使之伸長、彎曲、扭轉等。絕大部分橡膠制品是用模具熱壓制成，但也有一些配件采用切削加工而成。采用切削加工方式加工橡膠材料的工件，通常采用磨削和車削的方式。由于橡膠材料受外力后容易產生變形，切削時精度和表面粗糙度不易保證，因此，切削時正確選擇刀具、幾何角度和加工方法，是保證加工質量的重要因素。

2 橡膠圈的加工制作

首先分析橡膠滾筒結構。橡膠滾筒由尺寸不同的橡膠圈一個緊貼一個組裝在一起，形成階梯狀的橡膠滾筒。對橡膠滾筒的結構組成進行分析，橡膠滾筒由橡膠圈、軸、膠圈擋板、軸承座、軸承壓蓋等組成。軸的材料為45#中碳鋼，軸承座的材料為HT20，這兩類零件可使用普通機床CA6140 加工完成。而橡膠圈材料為NN-400 橡膠，具有很高的彈性、扯斷強度及伸長率，用一般的機械加工方法很難完成。期間嘗試多種辦法：用磨削得比較鋒利的合金鋼刀子切割，因橡膠帶厚度12 mm,手工操作費時費力，并且切割的不規整、圓度差。采用車床切削，因膠皮較軟，容易變形，裝夾困難，并且加工一套橡膠滾筒，使用的橡膠圈數量多、規格尺寸變化不一。

以圖2 所示的長1600 mm 橡膠滾筒為例：其中Φ475 mm×Φ75 mm×12 mm 橡膠圈22 個；Φ435 mm×Φ75 mm×12 mm 橡膠圈22 個；Φ395 mm×Φ75 mm×12 mm 橡膠圈20 個；Φ355 mm×Φ75 mm×12 mm 橡膠圈16 個；Φ315 mm×Φ75 mm×12 mm橡膠圈16 個；Φ275 mm×Φ75 mm×12 mm 橡膠圈28 個。加工一件長1600 mm的橡膠滾筒，需6 種不同規格的橡膠圈124 個。經過分析探討得出，可利用車間更換下來的廢舊皮帶，去掉磨損嚴重的部分，用剩余的皮帶制作橡膠圈，經過對橡膠皮帶的成分和構造進行分析，設計出加工胎具（圖3）

圖2 橡膠輪結構尺寸

圖3 使用設計的胎具加工橡膠圈

加工胎具由鉆床連接桿、刀具固定板、刀桿、刀具組成，利用搖臂鉆床，先做一個立刀桿，用來傳遞動力，在立刀桿上加工一個方孔，再制作一個橫刀桿，在橫刀桿上固定一個刀片，專門加工膠圈的內孔。另做一個可以滑動的刀片，用來加工不同外圓的膠圈，刀具使用20 mm×100 mm×4 mm 白鋼刀條，切削刃與垂直方向的夾角為15°，刀桿左右兩端各裝一把刀具，一次切削加工成型內孔和外圓。調節刀具固定板上的調節螺栓，移動連接在刀桿上的滑動方套，可以調整刀具的旋轉半徑，也就是調整橡膠圈的外徑，因為內徑都是相同的尺寸，只需要調節外徑即可。加工時，將整卷膠皮打開，平鋪在工作臺的木板上，用壓板固定，用墊板支撐。壓板固定好后啟動鉆床，調整鉆床的轉速，鉆床鉆桿帶動刀具旋轉，切割加工出不同規格尺寸的橡膠圈（圖4）；加工一個橡膠圈用時1 min，一個工作日按6 h 計算，可加工360個。按照一件長1600 mm的滾筒計算，一天可加工完成2 套橡膠滾筒。該方法生產率高，節省人力物力。

圖4 加工完成的不同規格的橡膠圈

3 橡膠滾筒的壓裝

加工完成的橡膠圈，安裝時先在軸的一端安裝擋板，按照尺寸由大到小、由小到大按順序排列，依次裝到軸上。裝配完成后，因每個橡膠圈之間有一定的縫隙，橡膠圈之間需要壓緊壓實，在摩擦力的作用下，橡膠滾筒能實現平穩轉動。為了把零散的橡膠圈壓緊壓實，使橡膠滾筒成為一個整體，設計壓裝胎具。壓裝胎具由拉桿、支撐槽鋼和螺母、螺栓等組成。壓裝時膠輪軸一端穿過支撐槽鋼，為了增加槽鋼的強度，槽鋼開口面用鋼板焊接時，加工3 個孔，中間的孔穿滾輪軸，兩端的孔穿螺桿。槽鋼一端固定，另一端是活的，擰緊拉桿螺栓上的螺母，調節千斤頂施加壓力，在反作用力的作用下，擰緊螺母和調節千斤頂同步進行。注意擰緊過程中用力要均勻，目測感覺壓緊后，焊接另一端壓板與軸焊接牢固后固定（圖5），最后沿長度方向放置裝配軸承、軸承座及壓蓋。

圖5 壓裝橡膠滾筒

4 取得效益

運用以上的制作方法加工完成的橡膠輪滾筒已在百花嶺選礦廠投入生產應用，年銷售20 余件，實現銷售收入8 萬余元。制作完成的橡膠滾筒見圖6。

圖6 制作完成的橡膠滾筒

此項設計縮短了制作周期，生產效率提高到原來的3 倍，節省了用戶外購的費用，降低了購置成本，并且擴大了鉆床的加工范圍，擴展了鉆床的生產能力。