振動篩關鍵零部件加工與組裝工藝的改進

王淑軍

（1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012;2.天地 (礦業)科技有限公司，河北 唐山 063000;3.河北省煤炭洗選工程技術研究中心，河北 唐山 063012）

振動篩是工礦企業普遍應用的篩分機械，主要用于物料的篩分、分級、洗滌、脫介、脫水等作業［1］。振動篩以其結構簡單、處理能力大、工作可靠等優點，在篩分領域中占有絕對優勢，占有率約為95%。篩分設備技術水平的高低和質量的優劣關系到篩分工藝效果的好壞、生產效率的高低和能源節省的程度，從而直接影響企業的經濟效益。然而，振動篩整體性能的好壞不單單取決于其結構設計的先進性，振動篩制造加工工藝質量也起到了非常關鍵性的作用［1－3］，需要借助先進的加工手段，合理設計工裝，才能最大限度地滿足設計要求［4－8］。為此，對振動篩關鍵零部件傳統加工與組裝工藝進行了分析，以求在加工與組裝上提高振動篩產品質量。

1 振動篩結構

1.1 基本結構

按其部件劃分，振動篩主要包括篩箱、振動器、驅動裝置、減振裝置和支撐裝置 (圖1)。其中:篩箱是由側板、橫梁、加強梁、篩板等互相螺栓聯接而成，整體布置成空間網狀結構;振動器主要包括齒輪箱體、齒輪、偏心塊、軸承、壓蓋等，由這些部件組成箱式振動器;驅動裝置主要由電機、皮帶、萬向連軸節、軸承座等組成;減震裝置主要包括減震彈簧及阻尼器;支撐裝置主要是指支撐整個振動篩的基礎部分，包括前后支撐座及電機座。

圖1 振動篩結構簡圖Fig.1 Structure diagram of vibrating screen

1.2 關鍵零部件

與其他機械設備一樣，不是所有零部件都是振動篩的關鍵零部件。對于振動篩而言，真正起到直接影響振動篩整體性能的零部件才列為關鍵零部件。振動篩關鍵零部件主要有:篩箱中梁類件、側板;振動器中的齒輪箱、偏心塊及齒輪。

2 振動篩加工工藝改進

2.1 篩箱中梁類件的加工

振動篩梁類件 (圖2)是篩箱的重要組成部件，梁加工的好壞直接會影響到篩箱整體框架精度。

圖2 振動篩梁示意圖Fig.2 Schematic diagram of vibrating screen beam

2.1.1 傳統加工工藝

振動篩梁傳統加工工藝為:鉚焊 (將加工好的鋼管及內孔法蘭進行焊接，整個焊接后總長度加工尺寸靠加工鋼管上兩側止口來保證)→熱 (低溫回火，進行去焊接應力)→車 (只是加工兩個法蘭A面，B面不需要加工，法蘭厚度b尺寸應盡量保證，公差在－1～1 mm之間)→劃 (在平臺上以不加工鋼管外圓為基準劃法蘭12－φ 21的孔)→鉆 (鉆兩側法蘭12－φ 21孔)→漆 (噴涂底漆處理)→鉗 (鉗工組裝)。

傳統梁加工工藝優點是:加工靈活，焊接技術要求低，對于型號比較小的振動篩相對比較適合。但存在的缺點是:①鋼管與法蘭焊接變形不可控制，給后續加工精度控制帶來一定難度，甚至有些精度根本無法保證。特別是在車床加工時，保證總長度L時，法蘭厚度b便無法保證，而且由于焊接變形等因素，法蘭厚度薄厚不均勻;②加工工序多(人工對法蘭兩側12－φ 21劃線，還要進行人工鉆鉸)，累計誤差高;③關鍵部位的行為公差無法保證［9－11］。

2.1.2 加工工藝改進

振動梁焊接工藝改進的出發點是控制焊接變形對后續加工的影響，根據后續影響采取相應措施，同時縮減振動篩整體加工工序，減少工序多所帶來的累計誤差，從而保障篩梁的整體加工精度。

改進后的加工工藝為:鉚焊 (篩梁法蘭先利用數控鉆加工好，利用專用篩梁焊接工裝平臺進行焊接，在保證篩梁兩端法蘭孔同軸度的同時，控制法蘭與鋼管之間垂直度)→熱 (低溫回火，進行去焊接應力)→鏜 (利用對頭鏜，同時鏜篩梁兩端法蘭，保證總長度L與法蘭厚度b，同時保證兩端法蘭平行度、法蘭與鋼管之間的垂直度形位公差)→漆(噴涂底漆處理)→鉗(鉗工組裝)。

改進工藝的焊接平臺示意圖如圖3所示。焊接時，要保證固定軌座與可移動軌座上萬能法蘭盤要同心，根據振動篩梁大小調節可移動軌座，通過鎖母將管梁支撐座固定在軌道合適位置上;振動篩法蘭通過銷軸與螺栓固定在軌座萬能法蘭上;根據鋼管大小調整相應支撐座，同樣要保證鋼管與法蘭同心。按照以上操作進行焊接，可在保證加工精度的同時降低工時成本。

圖3 振動篩梁焊接平臺簡圖Fig.3 The brief diagram of welding platform for vibrating screen beam

2.2 振動器偏心塊的加工

振動篩實現直線運動是利用異向旋轉的兩組偏心質量(m1=m2)所作的反向運轉。圖4所示為振動篩非自同步工作原理，在各個瞬時位置上，兩組偏心質量所產生的離心力沿振動方向的分力總是互相疊加，而在其法向上，離心力的分力相互抵消，從而形成單一方向的激振力，使篩箱作往復直線振動，篩機整體運動軌跡與水平方向成45°夾角。

圖4 振動篩非自同步工作原理圖Fig.4 Non－self－synchronization working principle diagram of vibrating screen

振動篩的參振部分是由四組支撐裝置通過橡膠彈簧來支撐，在激振力的作用下，物料在篩面上以不同拋射角連續進行上拋運動，在上拋的過程中小于篩孔尺寸的物料透過篩面，而大于篩孔尺寸的物料則繼續進行上拋運動，直至離開篩面，從而實現物料在篩面上的分級、脫水、脫泥、脫介等作業。

2.2.1 傳統加工工藝

振動篩偏心塊 (圖5)傳統加工工藝為:木鑄→熱→車 (外形及內孔)→劃 (扇形面、螺紋孔及鍵槽)→插 (扇形面及鍵槽)→鉆 (鉆所有螺紋孔)→鉗 (鉗工組裝)。

圖5 偏心塊結構示意圖Fig.5 The structure diagram of eccentric block

偏心塊傳統加工工藝缺點主要體現在:①偏心塊的偏心質量不可控，主要是鑄件本身會存在氣孔、夾渣等鑄造缺陷，造成偏心塊質量差異性較大，最終導致振動篩運轉質量較差;②鍵槽與孔及扇形面位置度較差，一旦出現位置度差異性大，便會造成振動篩運轉時亂振。

2.2.2 加工工藝的優化

針對傳統偏心塊加工工藝存在的不利因素，主要對以下兩方面進行工藝調整，以提高偏心塊加工精度。

(1)主體由原來的鑄造件更改為鉚焊件，以克服鑄造所產生的氣孔、夾渣等缺點，從而提高偏心塊偏心質量的一致性，進而提高振動篩性能指標。

(2)提高鍵槽、孔及外形三者位置度關系，從現有加工手段出發，實現逐步控制。這點主要是通過在原有加工過程中增加工序，進行原加工過程分解來進行有效關聯控制。具體操作是將原來的工序:劃 (孔、鍵槽及外形)→插 (鍵槽及外形)優化為:劃 (鍵槽及孔)→插 (鍵槽)→劃 (以鍵槽為基準劃扇形面)→插 (外形)。通過增加工序，能夠有效控制孔、鍵槽及外形位置關系的個性差異，確保偏心塊加工精度，從而提高振動篩質量性能。

3 組裝工藝改進

振動篩篩箱屬于空間框架結構，是由若干根梁通過高強度螺絲連接而成，空間整體框架組裝的好壞直接決定著振動篩運轉性能。因此，合理優化篩箱組裝工藝對于提高振動篩質量意義重大。

3.1 傳統組裝工藝

傳統組裝工藝是將篩箱進行逆時針 (或順時針)旋轉90°安裝，待所有框架、梁按相應位置螺栓連接后，再按實際擺放，起吊到平臺上;之后調整整個框架對角線，控制到合理尺寸內后進行螺栓預緊，最后進行電動徹底禁錮。組裝示意圖見圖6。

圖6 篩箱傳統組裝示意圖Fig.6 Schematic diagram of the traditional screen box assembling

傳統篩箱組裝工藝弊端是:翻轉篩箱瞬間對整體框架結構破壞較大，空間結構便不可控，一旦梁變形大，整體結構不可調整。

3.2 組裝工藝優化

振動篩篩箱組裝工藝的優化主要是考慮在組裝的整個過程中對整體框架進行合理有效地控制，保證組裝一次成型，提高篩箱裝配質量，減少鉗工工作量，使操作主要是通過工裝及圓錐銷進行合理定位及限位控制實現。

其具體操作是:在側板上增設裝配工藝孔，通過加工精度較高的裝配支撐工裝與側板工藝孔進行連接限位，調整側板，通過輔助工裝保證側板垂直度要求。篩梁組裝時，保證篩梁兩側法蘭與側板連接時不得少于2條圓錐銷、2條普通螺栓緊固，以保證梁與側板安裝牢固。改進后的裝配示意見圖7。

待所有梁安裝完成后，用高強度拉鉚釘將閑置孔位置直接緊固到位，再依次將普通螺栓及圓錐銷位置用高強度拉鉚釘換下，并且在更換時要求每換一條，拉鉚裝置便緊固一條。

圖7 篩箱組裝工藝優化示意圖Fig.7 The schematic diagram of screen box assembling after process upgrading

通過組裝工藝優化，可對整個組裝過程進行控制，進而保證篩箱整體框架裝配質量更高。

4 結語

綜上所述，通過分析目前振動篩在加工制造過程中存在的一些問題，提出了更加合理的解決辦法，為今后振動篩加工質量的提高提供了有益參考。目前，上述優化已經應用于中煤科工集團唐山研究院有限公司振動篩的制造加工過程，并且取得了良好的效果。

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