束棟令

摘要：寶鋼股份鋼管廠的1#油套管噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在加工、安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)了一些問題，針對這些問題進(jìn)行了分析。從加工精度、工藝和安裝精度、工藝的角度出發(fā)討論其對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并對噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理進(jìn)行了介紹，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了合理的加工工藝和安裝工藝，該新工藝，為今后再制造該產(chǎn)品打下了良好工藝基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；噴印臺車；噴印頭；懸臂橫梁；矩形導(dǎo)軌座；導(dǎo)向座；滾珠直線導(dǎo)軌；加工工藝；安裝工藝

寶鋼股份公司鋼管廠1#油套管噴印機(jī)科研項(xiàng)目，由寶鋼股份技術(shù)中心、寶鋼機(jī)械制造分公司等部門通力協(xié)作獲得圓滿成功。經(jīng)鋼管廠現(xiàn)場10個(gè)月左右的生產(chǎn)考核，噴印機(jī)的噴印質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，完全能滿足鋼管分公司的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)節(jié)奏。寶鋼股份公司鋼管廠1#油套管噴印機(jī)，由其比較獨(dú)特地方，一般鋼板板材的噴印設(shè)備是給板材噴印字體時(shí)，板材運(yùn)動(dòng)后停下，讓固定在特定位置的噴印機(jī)進(jìn)行噴印，打出需要的字體，顯示板材特性和生產(chǎn)日期等。而鋼管廠生產(chǎn)鋼管時(shí)，要顯示其鋼管特性和生產(chǎn)日期等，就要在鋼管表面噴印字符，但鋼管表面細(xì)長，不能集中噴印較多字符，如將噴印機(jī)噴印頭固定，就打不出較長字符，生產(chǎn)出的鋼管產(chǎn)品特性和生產(chǎn)日期無法全部顯示，滿足不了鋼管生產(chǎn)的需要，為此，就需要噴印機(jī)噴頭能移動(dòng)，從而噴印出較長字符，滿足現(xiàn)場鋼管生產(chǎn)的需要。下面我們就介紹噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)及組成，看看噴印機(jī)噴印頭是如何移動(dòng)的。

1.噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要構(gòu)成

噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是鋼管廠1#油套管噴印機(jī)的主要部件，是整個(gè)噴印機(jī)的骨架，其主要有支撐立柱、懸臂橫樑、矩形導(dǎo)軌座、噴印臺車等零部件組成，其結(jié)構(gòu)詳見圖1。

支撐立柱共有兩根，其主要作用是支撐懸臂橫樑、矩形導(dǎo)軌座、噴印臺車等部件。懸臂橫梁下接矩形導(dǎo)軌座，矩形導(dǎo)軌座兩側(cè)裝有兩個(gè)導(dǎo)向座，其分布在左右兩邊，在導(dǎo)向座上裝有滾珠直線導(dǎo)軌，讓噴印臺車懸掛在上面，使噴印臺車能輕巧的在滾珠直線導(dǎo)軌上作直線運(yùn)動(dòng)。矩形導(dǎo)軌座下方裝有齒條，該齒條與噴印臺車上的電機(jī)齒輪嚙合，用于驅(qū)動(dòng)噴印臺車沿水平方向作直線運(yùn)動(dòng)。噴印臺車上不僅裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)、還裝有升降汽缸，使噴印臺車作上下的運(yùn)動(dòng)，另還裝有一對錐齒輪及搖動(dòng)手柄等，其控制噴印頭在垂直方向進(jìn)行微調(diào)，從而達(dá)到噴印機(jī)噴印頭離鋼管表面最佳距離，實(shí)行高質(zhì)量的噴印字符的目的。

2.噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作順序

首先噴印臺車上的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，其齒輪與矩形導(dǎo)軌座上的齒條嚙合，使噴印頭在待噴鋼管上方作沿水平X方向運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到預(yù)先設(shè)定的位置停頓（由計(jì)算機(jī)程序控制），然后，噴印臺車上的汽缸作運(yùn)動(dòng)（也有計(jì)算機(jī)程序控制），使噴印臺車作垂直運(yùn)動(dòng)，將噴印頭運(yùn)動(dòng)到待噴印的鋼管表面上方的設(shè)定高度，如果高度過底或過高，就可利用手柄進(jìn)行微調(diào)（不同直徑的鋼管只要微調(diào)一次就行了），與此同時(shí)，在鋼管表面設(shè)定的地方，噴印頭適時(shí)噴出規(guī)定的字符，噴印臺車沿鋼管水平方向一面運(yùn)動(dòng)，而噴印頭也一面跟隨連續(xù)噴印，從而完成在鋼管上噴印較長的規(guī)定字符。噴完一根鋼管后，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，齒輪、齒條嚙合帶動(dòng)噴印臺車和噴印頭沿水平X方向反向運(yùn)動(dòng)，噴印臺車和噴印頭返回到起始位置，待噴下一根鋼管。

3.加工及安裝工藝分析

噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是保證噴印標(biāo)記作業(yè)的載體，其結(jié)構(gòu)形式、強(qiáng)度、剛度、定位與走行精度直接影響噴印標(biāo)記作業(yè)的進(jìn)行和噴印效果。本文對噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、強(qiáng)度、剛度不作進(jìn)一步討論，僅對加工精度，安裝定位和走行精度進(jìn)行討論。

本次科研項(xiàng)目的噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是：要求噴印頭在有效噴印行程范圍內(nèi)（矩形導(dǎo)軌座長度12500mm、有效噴印行程距離為4545mm）、噴印字符在水平和垂直方向偏差，不超過正負(fù)2.5mm[1]，同時(shí)，要求在12500mm長的矩形導(dǎo)軌座上滾珠直線導(dǎo)軌和導(dǎo)軌付之間的相對滑動(dòng)要靈活、齒輪和齒條嚙合要平穩(wěn)。在這么長的范圍內(nèi)，要達(dá)到這樣較高的水平，這就對懸臂橫梁、矩形導(dǎo)軌座、導(dǎo)向座、噴印臺車等的加工質(zhì)量、加工精度、加工工藝和安裝精度、安裝工藝提出了較高要求。如果加工精度、工藝和安裝精度、工藝不到位，則就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，最終將會(huì)因傳動(dòng)系統(tǒng)不穩(wěn)定把字符噴歪、噴糊，影響噴印質(zhì)量，不利于鋼管的生產(chǎn)。

當(dāng)初，噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在預(yù)裝調(diào)試時(shí)確實(shí)發(fā)生了一些問題。這些問題的產(chǎn)生，與加工精度、工藝不到位，安裝工藝、精度不到位，有密切關(guān)系。產(chǎn)生的問題一：導(dǎo)向座安裝在矩形導(dǎo)軌座上后，滑動(dòng)不靈活，有卡滯現(xiàn)象。導(dǎo)向座1和導(dǎo)向座2（詳見附圖1）中臺車側(cè)面放大圖，導(dǎo)向座1和導(dǎo)向座2在全長12.5米矩形導(dǎo)軌座上，它們在y方向上，最大誤差有0.45毫米之多。產(chǎn)生的問題二：齒輪、齒條嚙合后，其側(cè)隙最大有0.75毫米之多。這樣大的誤差是肯定要影響噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)傳動(dòng)的。產(chǎn)生第一個(gè)問題的原因是，安裝工藝和加工工藝的問題。導(dǎo)向座1和2安裝后，它們在y方向誤差有0.45mm之多，肯定不是加工刨床本身有這么大的誤差。詳見附圖2，打處*所有處尺寸都是在一部刨床上加工完成的，即使不在一個(gè)加工位上，其在刨床上調(diào)整工位的誤差也不可能有0.45mm這么大。原因是滾珠直線導(dǎo)軌安裝孔M6中心線偏移，導(dǎo)致滾珠直線導(dǎo)軌安裝基準(zhǔn)出了問題。當(dāng)時(shí)，檢測出來大多數(shù)M6孔的中心線與B基準(zhǔn)面的尺寸都不一致，而且誤差很多，最大有0.45mm，這說明說明M6孔加工有時(shí)，制造方?jīng)]有按圖紙要求控制好M6螺栓孔中心線的定位尺寸，且加工精度不高。如果當(dāng)時(shí)加工時(shí)考慮將B面作為安裝基準(zhǔn)，來控制M6螺栓孔中心線，并保證加工精度，且M6螺栓孔與滾珠直線導(dǎo)軌上的孔配作，就不會(huì)產(chǎn)生那么大的誤差。顯然、這是加工工藝和加工精度問題，同時(shí)當(dāng)初沒有考慮M6螺栓孔與滾珠直線導(dǎo)軌進(jìn)行配作，這是安裝工藝考慮不周所至。產(chǎn)生第二問題原因是：既有齒條本身零件加工質(zhì)量問題，也有電機(jī)軸上齒輪中心高和齒向沒有調(diào)整到位的問題。

當(dāng)時(shí)齒條加工非常粗糙，背面有微量扭曲，因此、整根齒條上齒根與齒根及齒頂與齒頂?shù)某叽缍疾灰恢?；另外、電機(jī)底板座下安裝定位銷也沒打，顯然齒輪齒條的嚙合狀況沒有很好調(diào)試過，如果調(diào)試過，預(yù)調(diào)整好后，應(yīng)該及時(shí)打上定位銷，把調(diào)整好的狀態(tài)保持下來。這顯然是制造方?jīng)]有按我們圖紙要求，對安裝工藝沒有做到位。所以，當(dāng)時(shí)我們預(yù)組裝后，檢測出來齒條與齒輪最大側(cè)隙有0.75毫米之多，完全無法實(shí)行齒輪和齒條的嚙合，后來，對齒條進(jìn)行了修理打磨，再反復(fù)對齒輪.齒條的安裝位置精心調(diào)整，才基本解決了該問題。這是沒有很好執(zhí)行安裝工藝要求的結(jié)果。我們在設(shè)計(jì)圖紙上要求噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)制造完成后進(jìn)行預(yù)組裝，但加工制造單位的分包方?jīng)]有按圖紙要求去做。同時(shí)，齒條加工精度也沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

之后我們在為寶鋼股份鋼管廠承包制造第二臺噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，要求分包方嚴(yán)格控制加工精度和加工工藝，嚴(yán)格執(zhí)行安裝工藝，保證安裝精度，我們第二次安裝調(diào)試就非常順利，圖3是第二臺噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作時(shí)的情形，圖4是其噴印在鋼管上字符的成品效果圖。

4.結(jié)束語

經(jīng)歷了噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)科研項(xiàng)目的加工、安裝、調(diào)試整個(gè)過程，再一次說明加工和安裝工藝的重要性。在綜合機(jī)械項(xiàng)目中，除了基本的每個(gè)零部件加工質(zhì)量必須合格外，還必須保證這些零部件在整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)中符合加工工藝和安裝工藝的要求。必須考慮清楚先加工什么后加工什么，先安裝那里后安裝那里，只有這樣才能保證整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的精度和質(zhì)量。僅保證每個(gè)零部件加工合格是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要從整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)出發(fā)，考慮每個(gè)零部件的加工和安裝工藝。由噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)項(xiàng)目里所遇到的問題中，能得到一定的啟示，對我們今后的工作應(yīng)有一定的幫助。

噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在鋼管廠應(yīng)用至今情況良好，完全能滿足生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)節(jié)奏的要求。寶鋼股份已運(yùn)用該技術(shù)推廣到寶鋼股份以外的其他鋼廠，為其他鋼廠也制造噴印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》化學(xué)工業(yè)出版社endprint