克服牌坊在精加工過程中的撓度

萬會(huì)會(huì)

(洛陽有色金屬加工設(shè)計(jì)研究院，河南洛陽471039)

牌坊是軋機(jī)最主要的零件之一，其鑄造、加工要求都非常高，牌坊的形位公差和幾何精度直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。在生產(chǎn)制造過程中為了滿足設(shè)計(jì)要求、提高產(chǎn)品質(zhì)量，需要不斷改進(jìn)機(jī)加工工藝，創(chuàng)新加工方法。由于牌坊特殊的幾何形態(tài)，在加工中容易產(chǎn)生撓度，撓度是機(jī)械制造中不可忽視的因素，撓度可影響到零部件的機(jī)加精度和工作中的性能，在加工過程中必須克服撓度，才能更好的提高產(chǎn)品質(zhì)量。

一些噸位小、長度較短的牌坊，自身產(chǎn)生的撓度小，對(duì)軋機(jī)的裝配和軋機(jī)的工作幾乎不產(chǎn)生影響。但噸位大，長度比較長的牌坊，在加工中產(chǎn)生的撓度值大，這樣就會(huì)影響到牌坊的形位公差和幾何精度，從而影響軋機(jī)的精度。近幾年，我院設(shè)計(jì)的軋機(jī)向大型化邁進(jìn)，其中設(shè)計(jì)的2400毫米熱軋機(jī)，牌坊單片重大183噸，長度達(dá)11米，這種超重型大牌坊所產(chǎn)生的撓度非常大，而在工作狀態(tài)下，牌坊是豎立起來的，如果在加工中不能克服撓度，牌坊在工作中就會(huì)呈現(xiàn)彎曲狀態(tài)，如圖1所示。

圖1

1 撓度影響牌坊的加工

自由狀態(tài)下牌坊的底角面與把合連接梁的面要求是垂直的，如圖2所示。

圖2

基準(zhǔn)面A面與基準(zhǔn)面B面垂直，在水平放置時(shí)是垂直的，如果不克服撓度，豎立起來后就會(huì)產(chǎn)生形變。隨著客戶對(duì)產(chǎn)品的要求越來越高，很多監(jiān)造師要求牌坊在裝配過程中，在不受任何輔助力的情況下，有一個(gè)好的姿態(tài)，即加工完成后最原始的狀態(tài)。一個(gè)好的姿態(tài)對(duì)軋機(jī)精度和以后的使用非常重要。因?yàn)橛泻芏嗔慵押显谂品簧?，如果牌坊姿態(tài)不好，會(huì)直接影響到其他零件的配合精度。

2 從力學(xué)角度講撓度影響軋機(jī)的使用壽命和工作精度

軋機(jī)工作過程中，由于兩軋輥對(duì)板材的擠壓，工作輥軸承座產(chǎn)生反方向的力，如圖3所示。如果牌坊在工作狀態(tài)下是彎曲狀態(tài)，這個(gè)力對(duì)軋機(jī)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)微小的震動(dòng)，長時(shí)間使用會(huì)影響軋機(jī)的壽命并造成精度的喪失。

圖3

3 針對(duì)不同類型的牌坊解決撓度的幾種方法

3.1 變換方向克服撓度

一些細(xì)長的牌坊，噸位不大，截面不大，這種牌坊剛性差，在平放時(shí)產(chǎn)生很大的撓度，將中間頂起時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生局部撓度。針對(duì)此類牌坊，在加工過程中可先讓其側(cè)立裝卡，消除撓度，加工多個(gè)點(diǎn)，再平放，以多個(gè)點(diǎn)為基準(zhǔn)找到同一水平面進(jìn)行加工，如圖4所示。

圖4

圖5

3.2 杠桿原理找撓度(原理如圖5所示)

一些自身比較重的牌坊，可先用三點(diǎn)裝夾，再用四點(diǎn)找平，使支撐點(diǎn)完全接觸，均勻受到零件的重力，如圖6所示。

圖6

3.3 通過計(jì)算得出撓度值

一些超重超大的牌坊，用杠桿原理找撓度難度比較大。第一，中心點(diǎn)不好找;第二，費(fèi)時(shí)費(fèi)力;在這種情況下，可通過計(jì)算的方法得出撓度值。例如把牌坊看做一個(gè)簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)支梁，梁上作用力為均布載荷。

①E、F之間可看成如圖7所示梁的簡(jiǎn)圖:

田青青當(dāng)即組織了一支突擊隊(duì)。按郝浮萍提供的線索，突擊隊(duì)員手持棍棒，分乘兩臺(tái)手扶拖拉機(jī)，連夜向十里開外的柳家營進(jìn)發(fā)。我無法阻止她的行動(dòng)，只好囑咐幾個(gè)心細(xì)的人暗中周旋，盡力避免發(fā)生流血沖突。

圖7

式中:

q－均布載荷;

x－總長上任意一處的長度變量;

E－材料的彈性模量;(可從機(jī)械手冊(cè)中查出:鋼材的彈性模量E=200GP=200×109N)

②F與中心線M處的局部載荷可單獨(dú)計(jì)算，同樣可簡(jiǎn)化為如圖8所示。

其中l(wèi)1與l2處的均布載荷可簡(jiǎn)化為力F1、F2

圖8

撓度疊加法 ymax2=yFe+yf2

③ 最后得出:ymax總=ymax1+ymax2

計(jì)算得出的為理論撓度值，由于實(shí)際當(dāng)中支撐面大，工件不規(guī)則，實(shí)際值應(yīng)小于理論值，一般小于0.15。

4 結(jié)束語

本文介紹了我公司在牌坊加工過程中解決牌坊撓度的幾種方法，通過對(duì)撓度的解決，保證了牌坊的加工精度，從而優(yōu)化和提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

［1］王信義機(jī)械制造工藝學(xué)北京理工大學(xué)出版社1989

［2］范欽珊工程力學(xué)清華大學(xué)出版社2005，8