□ 萬(wàn)正喜 □ 肖 熳 □ 康碧波

湖南長(zhǎng)重機(jī)器股份有限公司 技術(shù)研發(fā)中心 長(zhǎng)沙 410014

目前，國(guó)家實(shí)施經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，節(jié)約原材料、優(yōu)化利用資源已是綠色制造研究的重要組成部分。鏈輪制作工藝復(fù)雜，如何設(shè)計(jì)合理的制作工藝尤為重要。本文分析了傳統(tǒng)大型鏈輪制作方法的不足，提出了新的制作方法和工藝，對(duì)該方法及工藝流程進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并將該種方法及工藝應(yīng)用于混勻取料機(jī)斗輪機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動(dòng)大鏈輪的制作?，F(xiàn)以混勻取料機(jī)斗輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)鏈輪為例，詳細(xì)介紹大型鏈輪的加工過(guò)程。

1 大型鏈輪傳統(tǒng)制造工藝

在大型鏈輪的制造工藝上，人們進(jìn)行了積極的研究，大型鏈輪的加工主要分為兩步，第一步是鏈輪體的加工，第二步是鏈輪的輪齒加工。鏈輪體的制造過(guò)程是：鑄造-切削加工-拼接；鏈齒的加工一般采用銑削的方法。下面對(duì)鏈輪的傳統(tǒng)制造工藝進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.1 大型鏈輪傳統(tǒng)制造工藝方法之一

大型鏈輪一般的制造方法是：用鑄造工藝鑄造出鏈輪體，其材料為ZG310-570，鑄造后先對(duì)鏈輪體進(jìn)行退火熱處理，再進(jìn)行正火和回火熱處理、加工螺孔等，完成后用螺栓與斗輪機(jī)機(jī)構(gòu)的輪體安裝成一體，并在大型銑齒機(jī)上進(jìn)行鏈輪齒的加工，最后進(jìn)行齒面的淬火。

鑄造大型鏈輪體，需要大型的鑄造設(shè)備，且鑄造后鏈輪體存在氣孔、針孔、夾渣、裂紋、凹坑等缺陷，為了消除這些缺點(diǎn)，需要對(duì)鏈輪體進(jìn)行退火處理，退火處理后，再進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。另外，為了消除鏈輪體內(nèi)存在的殘余應(yīng)力以及提高鏈輪輪齒切削加工的效率，需要進(jìn)行正火熱處理。而這些熱處理工藝需要專(zhuān)門(mén)的大型熱處理裝備，同時(shí)還要耗費(fèi)大量的能源，其制作工藝復(fù)雜，費(fèi)時(shí)且成本很高。

1.2 大型鏈輪傳統(tǒng)制造工藝方法之二

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)90年代初，出現(xiàn)了數(shù)控切割機(jī)床，鏈輪的加工方法也有所改變，鏈輪體的制作由原來(lái)的鑄造改用數(shù)控機(jī)床切割鋼板來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體方法是：按鏈輪的尺寸確定鏈板的尺寸（一般將鏈輪等分為8、10或12），通過(guò)數(shù)控機(jī)床對(duì)鏈板進(jìn)行切割下料，切割后的鏈板在機(jī)床上加工，將加工好的鏈板拼接成鏈輪。這種加工方法比第一種方法節(jié)省時(shí)間和加工成本，但鏈板拼接成鏈輪后有加工誤差累積，導(dǎo)致鏈輪在傳動(dòng)過(guò)程中的不平穩(wěn)，降低了鏈輪使用壽命。

2 大型鏈輪綠色制造方法及工藝

2.1 綠色制造工藝在機(jī)械中的應(yīng)用

綠色制造工藝技術(shù)是以傳統(tǒng)的工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合材料科學(xué)、表面技術(shù)、控制技術(shù)等新技術(shù)的先進(jìn)制造工藝技術(shù)，它是應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)、使用綠色設(shè)備、綠色材料、綠色能源制造綠色產(chǎn)品，一直到產(chǎn)品使用壽命完結(jié)后的綠色處理的全過(guò)程。其目標(biāo)是對(duì)資源的合理利用，節(jié)約成本，降低對(duì)環(huán)境造成的污染。根據(jù)這個(gè)目標(biāo)可將綠色制造工藝劃分為三種類(lèi)型：節(jié)約資源的工藝技術(shù)、節(jié)省能源的工藝技術(shù)、環(huán)保型工藝技術(shù)。

2.2 大型鏈輪下料方法的工藝流程

筆者提出了一種新的鏈輪加工方法，即采用數(shù)控切割的方法來(lái)制作。數(shù)控切割機(jī)為數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控等離子切割機(jī)或數(shù)控高壓水射流切割機(jī)，鏈輪的加工工藝流程如圖1和圖2所示。

（1）下料。對(duì)多個(gè)弦長(zhǎng)相等的弧形的鏈板下料，下料后形成的每一個(gè)鏈板所對(duì)應(yīng)的扇形夾角為整數(shù)，且保證每一鏈板的外弧周緣上能加工出整數(shù)個(gè)鏈輪的鏈齒。

（2）初步加工。先對(duì)每一鏈板的表面加工到規(guī)定的尺寸，再分別對(duì)每一鏈板的第一面、第二面、第一端、臺(tái)階面及連接第一面和第二面的兩側(cè)面均加工到規(guī)定的尺寸，并使第一面、第二面及第一端的粗糙度為Ra6.3 μm。在初步加工過(guò)程中，對(duì)每一鏈板的第二端的表面進(jìn)行初步加工，并保留5～8 mm的加工余量，以便于在第二端上加工鏈齒，同時(shí)還在每一鏈板上加工固定孔。

▲圖1新的鏈輪加工方法流程

▲圖2 鏈輪加工結(jié)構(gòu)組成

（3）精確加工。第一步，先使相鄰兩個(gè)鏈板的端面相互抵接，拼接形成鏈輪的輪坯，并使每一鏈板的第二端朝向輪體的外周；第二步，通過(guò)數(shù)控切割機(jī)對(duì)拼接在一起的輪坯的外周進(jìn)行切割，形成鏈齒。具體過(guò)程為：?jiǎn)?dòng)數(shù)控切割機(jī)的割嘴，使割嘴自輪坯的任意相鄰兩個(gè)鏈板的接縫處為起始點(diǎn)，開(kāi)始進(jìn)行切割加工。精確加工的第一步和第二步之間還包括，在第一步之后，先通過(guò)數(shù)控切割機(jī)測(cè)量鏈輪的輪坯與數(shù)控切割機(jī)的軌道之間的夾角，并根據(jù)數(shù)控切割機(jī)的程序，確定切割加工的方向，再通過(guò)數(shù)控切割機(jī)確定鏈輪的輪坯的圓心。

2.3 大型鏈輪綠色下料方法的分析

新鏈輪的綠色加工方法具備的優(yōu)點(diǎn)有：①利用數(shù)控切割機(jī)切割代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)床銑削加工，切割需要的時(shí)間短，節(jié)約了生產(chǎn)加工成本；②將所有鏈板先裝配在輪體上，再進(jìn)行整體切割，相對(duì)于對(duì)每一個(gè)鏈板單獨(dú)加工后再拼接成鏈輪，減小了累積加工誤差；③通過(guò)數(shù)控切割機(jī)測(cè)量了鏈輪的輪坯夾角及圓心，提高了加工的精確性。

3 實(shí)施實(shí)例

以混勻取料機(jī)的斗輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)鏈輪為例來(lái)介紹新鏈輪加工方法的使用方法。橋式混勻取料機(jī)的斗輪機(jī)構(gòu)一般是由雙斗輪組成，兩斗輪之間通過(guò)小車(chē)相連接，有兩個(gè)大鏈輪通過(guò)螺栓分別固定在斗輪機(jī)構(gòu)的兩個(gè)輪體上，斗輪機(jī)構(gòu)直接由鏈輪來(lái)驅(qū)動(dòng)。斗輪機(jī)構(gòu)的輪體直徑一般在5 m左右，固定在輪體上的鏈輪直徑也在5 m左右，由于鏈輪直徑很大，其制造成本在整個(gè)鏈輪成本中占有很大的比重。另一方面，由于鏈輪工作環(huán)境惡劣，鏈輪屬于易損件，一般使用幾年后，由于鏈輪的部分輪齒損壞需要對(duì)鏈輪進(jìn)行修補(bǔ)或更換鏈輪，因此合理的鏈輪制造工藝就顯得尤為重要。

新的鏈輪加工方法在工程中的應(yīng)用如圖3所示。其特點(diǎn)：一是節(jié)省時(shí)間，加工方便，一個(gè)大的輪體的輪齒只需1.5 h就可切割完成，而采用傳統(tǒng)的機(jī)床銑削加工需 6至 7天；二是費(fèi)用低，采用銑齒加工鏈輪的輪齒需花費(fèi)15 000元左右，而采用新的火焰切割加工方法只需要200元；三是提高精度，由于鏈板是先裝配在輪體上，然后再整體切割，因此減小了累積誤差。

▲圖3 新的鏈輪加工方法在工程中的應(yīng)用

4 結(jié)論

本文在詳細(xì)分析傳統(tǒng)大型鏈輪制造工藝方法不足的基礎(chǔ)上，提出了新的鏈輪制造工藝方法及流程。新的方法加工時(shí)間短，節(jié)約了生產(chǎn)成本，減小了累積加工誤差，提高了加工的精確性。新的加工方法應(yīng)用于混勻取料機(jī)斗輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)鏈輪的制造加工，取得良好的綜合效果，為大型鏈輪的制造加工提供了參考和借鑒。

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