卷取機卷筒加工制造關鍵工藝技術研究

常維博，宋鑫，李黨偉，王曉燕

（西安航天動力機械廠，陜西西安710025）

卷取機卷筒加工制造關鍵工藝技術研究

常維博，宋鑫，李黨偉，王曉燕

（西安航天動力機械廠，陜西西安710025）

通過對卷取機運動原理的分析，研究卷取機核心部件卷筒組合加工的關鍵工藝技術，進而提出合理可靠的加工技術方案，確保開卷機的加工制造質量穩定受控。

開卷機；卷筒；關鍵工藝

在冶金機械裝備制造領域，卷取機是各種自動化生產線（冷軋、熱軋、酸洗、連退、鍍鋅、彩涂，橫、縱切等各種生產線）上重要的功能設備。隨著金屬軋制技術的發展，金屬軋制速度也越來越快。相應的對卷取機的零部件性能及裝配精度的要求也就越來越高，因此大型高精度卷取機的制造技術也是冶金裝備制造方面的難點之一[1]。

卷取機主要由四大部分組成，包括卷筒、漲縮油缸、傳動系統和回轉接頭。卷取機依靠尾部的漲縮油缸來控制其漲縮，而卷筒的旋轉運動則是由電機通過聯軸器、減速機依次帶動來實現。卷取機的傳動系統包括電機、聯軸器、制動器和減速機等零部件。卷取機（如圖1）的工作原理為：通過卷筒自動旋轉能力將帶材卷成料卷，再利用卷筒的自動漲縮能力將料卷卸下，從而完成料卷的自動化卷取和卸卷。

圖1 卷取機典型結構形式

由圖1及實際加工經驗可知，在卷取機中，卷筒是整套設備的核心部件，它通過沿棱錐斜面的相配合的各扇形板的滑合，承載著帶卷的重量負荷，同時完成鋼卷的卷取、開卷、卸卷各項工作作業。本文的主要目的是為了研究開卷機卷筒加工制造的關鍵點。

1 卷筒的結構形式

卷筒是卷取機的核心關鍵部件。實心式卷筒、四棱錐式、擴張錐式、弓形塊徑向液壓鉗口閉式和鏈板式是卷取機卷筒設計的五種基本形式，而擴張錐式和四棱錐式是它最典型的兩種結構形式。

1.1 擴張錐式卷筒

擴張錐式卷筒的主要部件由錐套、空心軸、扇形板和拉桿組成。擴張錐式卷筒與四棱錐式卷筒相比較，其制造成本相對較低，加工難度簡單，但結構較其復雜。由于結構設計的緣故，這種卷筒結構形式不能接活動支撐。因此卷取機的卷筒在工作時都處于懸臂狀態，其所能承受的張力和重力能力相對較低。加之擴張錐式卷筒為了實現其快速漲縮的目的，一般采用較大的配合錐角度，其漲縮范圍相對四棱錐式較大，油缸行程較短，所以該類型的卷筒主要用于料卷重量中等，張力相對較小的工作環境中。擴張錐式卷筒工作時主要通過后置的漲縮油缸拉動拉桿做前后運動。拉桿帶動其聯接的錐套施加擴徑力給扇形板，從而實現自動化漲縮的目標。其典型結構形式如圖2所示。

圖2 擴張錐式卷筒主要結構

1.2 四棱錐式卷筒

四棱錐式卷筒主要由棱錐軸和扇形板兩大部分組成，一般用于工作條件惡劣的環境中，是相關制造企業的核心關鍵裝備。雖然其結構簡單，但由于棱錐軸是整體的鍛件，加之整體加工精度要求高，因此加工難度也就隨之加大。與擴張錐式卷筒相比較，四棱錐式卷筒的配合錐角度較小，油缸的行程較大，結構容易接出活動支撐，因此適用于各種重載和張力較大的工作環境中。四棱錐式卷筒工作時通過后置的漲縮油缸產生的拉力，拉動四棱錐軸做前后運動，而四棱錐軸和四組扇形板通過錐角度的相互運動，對扇形板產生向外的擴徑力，從而達到漲和縮的目的。典型四棱錐式卷筒如圖3所示。

圖3 四棱錐式卷筒主要結構

2 卷筒制造的關鍵工藝技術

由上述相關基礎理論知識可知，卷筒是卷取機制造的重中之重[2]。卷筒的常規加工工藝流程如圖4所示。

圖4 卷筒的常規加工工藝流程圖

卷筒組件一般由四段縱截面呈90°均布的四段圓弧組成，四件扇形板組成一個完整的圓（常稱為真圓狀態），即卷筒的主要工作狀態。為消除加工及裝配過程中的積累誤差，因此卷筒的外圓面，主要包括扇形板圓弧面即鉗口組件圓弧面，必須在裝配后再進行加工，以保證卷筒在工作時達到真圓狀態。

組合后加工扇形板，并不是簡單的按卷筒裝配組件圖將圖中所有零件裝配完成就能進行扇形板外圓加工，必須對其結構、運動原理、位置狀態進行分析，才能制定合理的加工工藝方案。

以圖5中的封閉式四斜楔卷筒（屬于擴張錐卷筒中的一種）為例，進行組合加工技術方案分析：首先，必須明確封閉式四斜楔卷筒的運動原理。封閉式四斜楔卷筒主要利用后置的漲縮缸的液壓力帶動芯軸前后運動，芯軸將將拉力傳遞給十字頭，十字頭拉動軸向斜楔前后運動，軸向斜楔再通過與徑向斜楔斜面之間的滑動，對扇形板產生徑向的擴徑力及縮徑力，達到帶材自動化傳輸的目的。其次，根據運動關系，卷筒結構、真圓位置狀態進行綜合分析，設計必要的輔助工裝，將各部件軸向及徑向運動都進行限制，以滿足車床車削及磨削的加工需要。簡而言之，就是使卷筒在真圓狀態成為理論上的剛體。

圖5 四斜楔卷筒示意圖圖

3 工藝技術關鍵控制點

3.1 卷筒組合加工精度控制

卷筒加工過程中，精度控制主要在于扇形板的精度控制。在實際的制造過程中，根據以往經驗，建議：

（1）注意對加工基準面的統一，這樣能有效保證卷筒的工作性能（即漲縮的一致性）。

（2）注意機械加工應力的釋放問題，制定合理有效的加工技術方案，確保扇形板在加工完成后（包括后續表面氮化處理），產品精度滿度產品使用性能。

3.2 卷筒組合加工中的配研及滑動面配研

卷筒裝配中的配研對產品能否完美的工作非常重要，在加工過程中一定要注意加工基準面的統一及配研面尺寸精度的一致性好這兩方面。通常圖紙設計的精度等級很高，但是作為工藝人員一定要認識到，這其實是設計對于配合精度的要求，要善于利用配研提高產品的配合精度，不能一味的考慮機械加工方案。

4 結束語

通過對卷取機運動原理的分析，研究卷取機核心部件卷筒組合加工的關鍵工藝技術，進而提出合理可靠的加工技術方案，確保開卷機的加工制造質量穩定受控。

[1]陸天英.卷取機卷筒的工藝設計[J].重型機械，2013，（01）：41-44.

[2]李良洪.大型八棱錐卷筒研制及關鍵技術[J].冶金設備，2012，（1）：75-80.

Research On Manufacturing Technology Of Winding Drum Machine

CHANG Wei-bo，SONG Xin，LI Dang-wei，WANG Xiao-yan
（Xi’an Aerospace Power Machine Factory，Xi’an Shaanxi 710025，China）

Through of coiling machine movement principle of the analysis ，the coiling machine core component of the reel assembly processing key technology，and puts forward the reasonable and reliable processing technology，ensure volume take machining quality and stability of controlled manufacturing.

coiling machine；drum；key process

T H162

A

1672-545X（2016）09-0127-02

2016-06-08

常維博（1983-），男，陜西岐山人，工程碩士，工程師，研究方向為成套工藝裝備研制。