劉倩倩，程鑫杰，蘇美英，湯偉豪

（煙臺南山學院，山東 煙臺 265713）

1.鋁卷加工簡介

鋁卷加工始于存放在卷材鞍座上的卷材，首先卷材由上卷小車送至開卷機進行開卷，然后帶材經(jīng)直頭后穿過夾送輥、自動對中裝置進入縱剪機，被分切成工藝要求的寬度和條數(shù)；最后，帶材經(jīng)張力裝置到達卷取機，帶張力卷取成卷。當卷取達到規(guī)定的長度或卷徑后機列自動停車，中斷帶材并將卷取機上的成品卷由卸卷裝置卸下；直至整卷帶材分切完畢，而成品卷在帶材自動包裝線上進行包裝。在分切的同時，帶材的廢邊被導入廢邊卷取機內(nèi)卷繞成廢料卷運出。

1.2 加工廢料處理

鋁卷加工過程中，切邊工藝切去多余的部分，該部分多余鋁帶便是廢料（寬度在5～10mm左右，可對生產(chǎn)造成影響甚至會引發(fā)事故）。基于以上特點，廢料難以實現(xiàn)人工清理，而廢料卷取機則可以很好解決這一難題，其工作原理如下：將廢料有序纏繞在硬化錐形卷軸上，達一定厚度時卷軸通過鋁卷推出器將廢料卷與其分離，廢料卷便落入存放箱中；之后卷軸繼續(xù)工作，形成有效循環(huán)過程。

2.廢料卷取機結(jié)構(gòu)介紹

2.1 廢料收集裝置

切割廢料鋁帶后，鋁材的成品部分被牽引至別處制成鋁卷，而廢鋁帶則被牽引至卷取機的廢料收集裝置（如圖2-1所示）。廢鋁帶在卷軸端部纏繞一段時間，使其聚集成一個小球狀而繞在卷軸上不松開；之后進行卷取，以防中途因卷材纏繞不緊而造成松垮斷裂的意外。

圖 2-1 廢料收集裝置

2.2 廢料卷取裝置

通過一液壓卷材壓力輥將廢鋁帶壓實在卷軸上（如圖2-2所示），以防鋁帶因纏繞不緊而產(chǎn)生脫落現(xiàn)象。在電機帶動下，卷軸將鋁帶纏繞起來，直至一個廢料卷材成形，其尺寸約1200mm×1200mm，重量約900千克。

圖 2-2 廢料卷取裝置

2.3 廢料排放裝置

廢鋁帶卷材成型并達到規(guī)定尺寸后，通過廢料排放裝置（如圖2-3所示）進行以下排放動作：液壓裝置操縱軋輥抬起；同時，液壓移動架啟動，承載著卷軸和傳動裝置向后抽出，使得卷材被卷取機的內(nèi)壁擋住而落下，進入由液壓裝置支撐的凹形翻板中；通過液壓裝置翻板向外翻動，從而將卷材向外翻出落入外側(cè)的廢料存放箱中。

圖 2-3 廢料排放裝置

2.4 卷取動力裝置

交流電機為廢料卷取機提供所需動力，其電機參數(shù)如下：

電機功率： 0～120/120 千瓦

電機速度： 0～500/1800/分

電機扭矩： 2292～2292/636 Nm

電機轉(zhuǎn)速實時變化，以保證廢料鋁帶的纏卷速度與鋁卷的運動速度相同（20～400m/min且≥鋁卷的卷取速度），避免纏繞速度過快扯斷鋁帶，或者過慢致使廢料卷材因過于松散而脫離卷軸。

3.廢料卷取機結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計

3.1 現(xiàn)存問題

由于鋁帶寬度不一，使廢料鋁帶纏繞成的卷材各部分的均勻性難以保證，從而使卷材各部分硬度不一；另外，軋輥壓力很容易導致鋁帶破碎，從而產(chǎn)生細小的碎鋁屑。碎鋁屑尺寸極小，可通過機器上的微小縫隙進入機器內(nèi)部，對一些精密零件造成嚴重損傷；如圖3-1所示縫隙，其直接與卷軸接觸，卷軸上沾附的碎鋁屑可以直接進入并損傷軸承，進而減少其使用壽命；而碎鋁屑的累計，將造成軸承抱死之類的嚴重事故，進而嚴重損壞機器。

圖3-1 未做改動的軸承蓋縫隙

3.2 創(chuàng)新思路

實際生產(chǎn)中，需定期對大盤軸承進行清理或更換，且實踐證明：軸承滾動體上的小碎邊、鋁屑、鋁粉及潤滑油等混合物，直接影響軸承正常運轉(zhuǎn)。針對以上問題，軸承正常運轉(zhuǎn)的首要條件為：軸承滾動體保持清潔，避免鋁屑、鋁粉等異物進入；為軸承的滾動體增加防塵裝置。

先前做法是在滾動體圓周處覆蓋0.5mm的鋁片，但隨著時間增加，鋁屑及鋁粉等仍可從卷軸間隙進入軸承滾動體內(nèi)，鋁屑過多還會造成增加的鋁片擠壓變形，從而使其失去防塵效果并影響設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，最終影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量等一系列問題。

經(jīng)過一系列實驗研究，本論文中對縫隙相關(guān)的零件結(jié)構(gòu)進行改動，如圖3-2所示，第一：在大壓蓋上增加密封，消除鋁屑等雜質(zhì)進入軸承內(nèi)的縫隙通道。密封選用雙唇骨架油封，其副唇起防塵作用：防止外界的灰塵、雜質(zhì)等進入軸承座內(nèi)。第二：改變軸承內(nèi)蓋與外蓋的結(jié)構(gòu)，縫隙的形狀發(fā)生相應變化，其一端不再與卷軸直接相通；另外，在縫隙的端口加上密封環(huán)密封，進一步保證碎鋁屑難以進入縫隙中，從而達到保護機器內(nèi)部的目的。

圖3-2 創(chuàng)新軸承蓋的縫隙

在本課題研究過程中，發(fā)現(xiàn)了多種解決問題的方法，包括改變鋁帶材質(zhì)、降低壓輥壓力、改變廢料收集方法等，但是每一個方法都有嚴重缺點，且造成極大生產(chǎn)困難和資源浪費。綜合考慮后，本論文從廢料卷取機的結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過阻斷碎鋁屑進入機器內(nèi)部的途徑，使其危害性大大降低，而且并沒有很大的負面效應，對工廠生產(chǎn)影響幾乎可以忽略不計，實踐證明以上創(chuàng)新切實可行。

4.結(jié)語

本文從實際生產(chǎn)所需和亟待解決的問題出發(fā)，設(shè)計新的軸承端蓋，可有效防止廢料鋁帶收集時產(chǎn)生的碎鋁屑進入機器中，以防損壞精密零件、造成嚴重事故。新的軸承端蓋結(jié)構(gòu)簡單、更換方便，可以在不影響生產(chǎn)的情況下進行更換。

針對以上問題，提出多種方法降低隱患、減輕危害，主要有一下三方面：第一是減少或消除碎鋁屑的產(chǎn)生；第二是阻斷碎鋁屑的運動途徑，使其無法進入機器上微小的縫隙中；第三是隔斷精密零件，使其不會遭受到碎鋁屑的危害。研究及實踐發(fā)現(xiàn)，第一方面被證明為不可用，負面效果過大，不適用于當前情況；將第二方面與第三方面結(jié)合，仔細研究圖紙與結(jié)構(gòu)后，得到了本文的研究思路：通過改變零件結(jié)構(gòu)，阻斷碎鋁屑的運動途徑，隔斷縫隙與零件的接觸，從而保護零件。