賈曉東，龔明，牛曉軍(海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266555)

0 引言

在海洋工程產(chǎn)品噴漆工作過(guò)程中，涂料容易從尖銳邊緣流開形成“邊角效應(yīng)”，導(dǎo)致尖銳邊緣上的涂層無(wú)法獲得足夠的厚度，而且更容易受到破壞，因此，為確保鋼材噴涂質(zhì)量，在海洋工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程中，需要盡量避免銳邊的存在，當(dāng)前，越來(lái)越多的項(xiàng)目要求主次結(jié)構(gòu)型材均需在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行磨圓或倒角，同時(shí)去除孔沿和切割邊緣的毛邊，此項(xiàng)工作主要由人工完成，耗費(fèi)了大量的人力投入，同時(shí)也制約了整體項(xiàng)目進(jìn)度。文章參考國(guó)內(nèi)船廠T型材倒棱設(shè)備，研究一種H型鋼倒角專用加工機(jī)床。利用滾壓原理，快速高效的滾壓H型鋼胚料棱邊，使其受壓變?yōu)槠交瑘A角，減少“邊角效應(yīng)”，可替代傳統(tǒng)人工去毛刺，倒棱，磨圓角工序，并使其輸送裝置與理料區(qū)、切割區(qū)有機(jī)結(jié)合，形成滾水線式作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)施工效率最大化，同時(shí)也可降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少打磨造成的噪音與粉塵污染，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

1 H型鋼自動(dòng)倒棱機(jī)的研制目標(biāo)

1.1 加工材料范圍

加工型材材料屈服強(qiáng)度≤420MPa的碳鋼。主要技術(shù)參數(shù)：(1)倒棱機(jī)技術(shù)參數(shù)：①倒棱速度：10m/min；②倒棱尺寸：R3；③主電機(jī)及液壓泵站功率：4kW×2+11kW；(2)180°移動(dòng)翻轉(zhuǎn)架技術(shù)參數(shù)(一組兩臺(tái))：①適用型鋼截面尺寸：550×900mm；②適用型鋼重量：≤4t；③適用工件長(zhǎng)度：4～12m；④行走速度：約8000mm/min；⑤設(shè)備總功率：0.75kW×4(不含液壓站)。

1.2 H型鋼自動(dòng)倒棱機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

為滿足倒棱機(jī)加工要求，按照材料就位、進(jìn)入加工區(qū)、定位、夾緊、倒棱、180°翻轉(zhuǎn)，二次倒棱，出料等功能進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，本機(jī)應(yīng)由倒棱裝置(固定座、導(dǎo)向座、橫移箱、下壓箱)、電控系統(tǒng)、輸送輥道、翻身裝置等組成。

1.3 倒棱裝置

倒棱裝置由固定箱、導(dǎo)向座、橫移箱、下壓箱及電控液壓裝置組成(如圖1所示)。

固定箱由壓輪軸、壓輪、壓輪蓋和箱體、上下導(dǎo)向軸、擺線針輪減速機(jī)等零部件組成，同時(shí)承受橫移箱工作時(shí)產(chǎn)生的軸向推力。固定在箱體上的擺線針輪減速機(jī)為下壓輪旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力作為工件倒棱的定位端；導(dǎo)向座由底座、導(dǎo)柱、支承架、主液壓缸等零部件組成，在支承架與固定箱之間又裝有導(dǎo)柱。作為機(jī)器的各零部件的支撐架，而底座的平面又是橫移箱的滑動(dòng)平面。橫移箱由箱體、下壓輪、壓輪軸、上下導(dǎo)向軸、擺線針輪減速機(jī)等零部件組成，箱體兩側(cè)支耳內(nèi)的銅套與導(dǎo)柱組成滑動(dòng)副，使橫移箱沿底座平面來(lái)回滑動(dòng)。橫移箱在主動(dòng)液壓缸的作用下，移向固定箱，其上的壓輪在液壓缸的作用下將板材夾緊。導(dǎo)向輪裝置保持工件在倒棱時(shí)行走不易偏斜，下壓箱：由下壓箱體、上壓輪、壓輪軸、橫移法蘭、微調(diào)機(jī)構(gòu)、升降液壓缸等零部件組成。在升降液壓缸的作用下，對(duì)需倒棱的板材厚度方向施加壓力，使其產(chǎn)生變形而達(dá)到對(duì)板材的修邊。

圖1 主機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1.4 翻轉(zhuǎn)裝置

翻轉(zhuǎn)裝置機(jī)架裝置、拖鏈裝置、翻轉(zhuǎn)裝置、傳動(dòng)裝置、導(dǎo)軌裝置及液壓系統(tǒng)等組成，用于H型鋼在切割過(guò)程中的移動(dòng)與翻身。傳動(dòng)裝置主要由減速電機(jī)、鏈輪鏈條及行走輪等零部件組成。翻轉(zhuǎn)裝置主要由拐臂、油缸、轉(zhuǎn)軸等零件組成，配合完成型鋼的翻轉(zhuǎn)的工作。

1.5 輸送輥道

在倒棱機(jī)的前后端設(shè)有輸送輥道，主要由輥道架、滾筒、帶座軸承，減速機(jī)、鏈傳動(dòng)裝置等零部件組成，在傳動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)型材輸送；而設(shè)置在輸送輥道上的導(dǎo)向裝置和定位裝置，實(shí)現(xiàn)工件輸送過(guò)程中的導(dǎo)向和倒棱前的定位。

2 H型鋼自動(dòng)倒棱機(jī)的工作原理及構(gòu)成

2.1 工作原理

2.1.1 倒棱工作原理

倒棱機(jī)上下四個(gè)壓輪組成帶圓角的矩形空腔，兩個(gè)下壓輪為主動(dòng)壓輪，通過(guò)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)上壓輪為被動(dòng)壓輪，依靠摩擦力而轉(zhuǎn)動(dòng)。在液壓缸的作用下，兩個(gè)上壓輪能上下移動(dòng)，適應(yīng)不同板厚的工件，還可以分別左右短距離微調(diào)，以保證與下壓輪間距相同。而且右側(cè)橫移箱一側(cè)的上下主被動(dòng)壓輪，在主液壓缸作用下可以在較大的距離范圍內(nèi)同步移動(dòng)，以適應(yīng)不同寬度的型材。通過(guò)調(diào)節(jié)液壓缸活塞桿，使型腔的空間大于型材的截面，當(dāng)工件進(jìn)入各壓輪組成的型腔后，在各相應(yīng)的液壓缸的壓力作用下，各壓輪對(duì)工件的截面棱邊進(jìn)行同步冷擠壓，壓輪表面的硬度遠(yuǎn)高于面板硬度，使工件棱邊產(chǎn)生塑性變形，而形成近似的圓角。(如圖2所示)在主動(dòng)壓輪的帶動(dòng)下，面板沿著導(dǎo)向輪直線行走，從頭至尾全部通過(guò)壓輪倒棱型腔，完成棱邊倒圓工藝。

圖2 倒棱原理圖

2.1.2 型鋼翻身工作原理

工件置于工件架或者輥道架上，由翻轉(zhuǎn)機(jī)的2個(gè)拐臂工作前成90°，利用2個(gè)可同時(shí)旋轉(zhuǎn)的拐臂相互托住工件，并配合機(jī)器的行走，邊移動(dòng)邊翻轉(zhuǎn)，直至工件在原地翻轉(zhuǎn)成90°，再次翻轉(zhuǎn)即可達(dá)到180°(如圖3所示)。

圖3 翻身工作原理圖

2.2 工作流程

壓輪調(diào)整示意圖如圖4所示。

(1)型材工件由天車吊放到儲(chǔ)料架上。翻轉(zhuǎn)裝置將型材翻成45°，將型材送到輸送輥道，以定位輪為基準(zhǔn)側(cè)放置，定位裝置滾輪將型材推向?qū)蜉啿⒐潭?，此時(shí)型材一側(cè)與左側(cè)下壓輪平行，再使主機(jī)上1#壓輪和4#壓輪升到最高點(diǎn)。

圖4 壓輪調(diào)整示意圖

(2)輸送輥道滾筒正向旋轉(zhuǎn)，按前進(jìn)方向帶動(dòng)型材進(jìn)入倒棱裝置內(nèi)，當(dāng)型材進(jìn)入到主機(jī)后停止前進(jìn)，此時(shí)型材前端擱在2#壓輪上，2#壓輪的邊與型材的邊是對(duì)齊的，再用橫向調(diào)節(jié)裝置使3#壓輪和4#壓輪同時(shí)橫移直至3#壓輪壓緊板材，然后1#壓輪和4#壓輪同時(shí)壓下來(lái)壓緊型材，然后撥動(dòng)微調(diào)壓輪進(jìn)退按鈕來(lái)使1#和4#壓輪左右壓緊型材。

(3)型材被壓緊后，型材前進(jìn)并開始通過(guò)帶R圓角的壓輪形成的“口”型腔，型材完成倒棱后，主機(jī)的兩側(cè)的兩組導(dǎo)向輪使板材保持水平，最后通過(guò)輸出輥道送翻轉(zhuǎn)裝置。

(4)在翻轉(zhuǎn)裝置再次進(jìn)行180°翻身，重復(fù)2.3條倒棱動(dòng)作，完成型材另外兩條棱的倒棱工作。

(5)完成全部倒棱工作，由輸送輥道運(yùn)送至理料區(qū)或者H型鋼加工裝置。

3 結(jié)語(yǔ)

H型鋼自動(dòng)倒棱機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、使用方便，具有顯著的創(chuàng)新性和突出的經(jīng)濟(jì)性。

(1)本設(shè)備采用可移動(dòng)液壓壓輪，在保證倒棱壓力的同時(shí)提供了較大的進(jìn)給間，即使工件的翼板寬度、厚度較大，也能保證工件平順進(jìn)入倒棱區(qū)，解決了因工件型號(hào)復(fù)雜而使機(jī)床型號(hào)難于設(shè)計(jì)的問(wèn)題，功能強(qiáng)大，制造成本低。

(2)翻轉(zhuǎn)裝置與兩臺(tái)倒棱裝置聯(lián)合使用，可以使型材180°翻身，每次加工兩條翼板4條棱角，經(jīng)過(guò)一次翻身，流水線式解決1條H型鋼倒棱工作，優(yōu)點(diǎn)是一次加工成型，工作效率高，同時(shí)減少行車使用，減少人工定位夾緊誤差，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。