專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大直徑多層螺旋面交互成型的墊環(huán)的整體制造技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)制工藝技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及到一種大直徑多層螺旋面交互成 型的墊環(huán)的整體制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
啟閉機(jī)、礦井提升機(jī)通常采用巻筒旋轉(zhuǎn)纏繞鋼繩來(lái)提升閘門(mén)或物料，通常 設(shè)計(jì)為多層纏繞鋼繩。為防止纏繞錯(cuò)亂，兩端用有槽型相配的墊環(huán)，或稱(chēng)過(guò)渡 環(huán)和擋環(huán)阻擋， 一方面擋住鋼繩的滑動(dòng)，另一方面使鋼繩在一定的區(qū)域內(nèi)升層 反向纏繞，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)是由螺旋面、平行圓弧面、反折段螺旋面交疊在 一起。通常的制造技術(shù)是把完整的墊環(huán)分成若干段分別加工，再組裝焊合在 一起，且每段的加工都要采用加長(zhǎng)300mm的鍛造毛坯，經(jīng)過(guò)刨面、劃端面線、 銑端面、劃線、刨圓弧面、熱彎一噴砂、鉗工割兩端夾頭、劃線、銑兩端面、 鉗工修整等十多個(gè)工序的加工。該制造技術(shù)設(shè)計(jì)出圖工作量大、工藝流程長(zhǎng)、 工藝尺寸計(jì)算量大，在實(shí)際加工過(guò)程中，不僅加工效率低，加工周期長(zhǎng)，而且 材料利用率低，加工精度差，外觀質(zhì)量也差。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述制造技術(shù)使用鍛造毛坯、分段加工所出現(xiàn)的問(wèn)題，本發(fā)明的大直 徑多層螺旋面交互成型的墊環(huán)的整體制造技術(shù)，選用鑄造毛坯、整體成型制造; 然后將墊環(huán)設(shè)計(jì)型面分成IV個(gè)區(qū)域；再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、多截面擬合
法車(chē)削型面制造技術(shù)、螺旋面加工采用層切與隨形加工相結(jié)合制造技術(shù)、大直 徑刀具近似制造技術(shù)的四步聯(lián)合制造技術(shù)，使得被加工工件材料利用率高，制 造工藝性好，質(zhì)量穩(wěn)定，不容易出錯(cuò)，加工效率高，周期短。
所述的大直徑多層螺旋面交互成型的墊環(huán)的整體制造技術(shù)，其制造技術(shù)首
先選用墊環(huán)整體鑄造毛坯，其次將墊環(huán)設(shè)計(jì)型面分成IV個(gè)區(qū)域，
I區(qū)0° 52°區(qū)域，此區(qū)域有三層螺旋面，第二層向第三層導(dǎo)升墊面的變化是螺旋面從0°開(kāi)始變薄變寬，與52°處最厚面等厚、等寬，螺旋面交疊 相錯(cuò)，在此區(qū)域內(nèi)圓面有一段過(guò)渡繩槽；
II區(qū)52° 180°區(qū)域，此區(qū)域有二層平行圓弧面；
III區(qū)180° 232°區(qū)域，此區(qū)域有二層螺旋面， 一層平行圓弧面，該螺
旋面比I區(qū)的螺旋面寬、??；
W區(qū)232° 360°區(qū)域，此區(qū)域有兩層平行圓弧面，高度比II區(qū)多半個(gè) 螺距；
上述IV個(gè)區(qū)域在加工制造時(shí)再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、多截面擬合法車(chē) 削型面制造技術(shù)、螺旋面加工采用層切與隨形加工相結(jié)合制造技術(shù)、大直徑刀 具近似制造技術(shù)四步聯(lián)合制造技術(shù)。
所述的大直徑多層螺旋面交互成型的墊環(huán)的整體制造技術(shù)，其計(jì)算機(jī)輔助 制造技術(shù)、多截面擬合法車(chē)削型面制造技術(shù)、螺旋面加工采用層切與隨形加工 相結(jié)合制造技術(shù)、大直徑刀具近似制造技術(shù)四步聯(lián)合制造技術(shù)是指
一、 計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)
根據(jù)二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，使用三維軟件進(jìn)行建模，同時(shí)把與墊環(huán)相關(guān)的零件的 數(shù)模做好，依據(jù)它們之間的裝配關(guān)系，再進(jìn)行虛擬裝配，檢查這些數(shù)模是否符 合圖紙以及設(shè)計(jì)的纏繞關(guān)系、裝配關(guān)系是否正確；
二、 多截面擬合法車(chē)削型面制造技術(shù) 多截面擬合法是指在整個(gè)圓周區(qū)域的不同位置，尤其是截面有變化的位置，
做向心截面，把這些截面旋轉(zhuǎn)到同一位置處，把各個(gè)面的點(diǎn)擬合，得到一個(gè)最 大的包容線，做為車(chē)削型面線；
三、 螺旋面加工采用層切與隨形加工相結(jié)合的制造技術(shù)
根據(jù)墊環(huán)的結(jié)構(gòu)特征，對(duì)每個(gè)區(qū)域的加工采用先分層粗加工的方式，即由上 端面開(kāi)始切削，分若干層， 一層加工完成后再加工下一層，加工后在I區(qū)、III 區(qū)的螺旋面上出現(xiàn)梯形臺(tái)階，然后再隨形加工，隨形加工是指沿著螺旋面的上 升趨勢(shì)由下向上抬刀加工，刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋面的特征曲線；
四、 大直徑刀具近似制造技術(shù)
對(duì)于較寬螺旋面，采用合適的大直徑銑刀加工時(shí)，單刀路加工近似制造技術(shù)， 一次走刀完成較寬螺旋面的加工。
由于采取了如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性 采用新的制造技術(shù)進(jìn)行加工，明顯提高了加工質(zhì)量，降低了加工成本，減 少了材料使用成本，提高了生產(chǎn)效率。設(shè)計(jì)方面，大大減輕了的工作量；工藝 方面，縮短工藝流程，避免再進(jìn)行大量的工藝尺寸換算；制造方面，.工藝性好， 被加工工件材料利用率高，質(zhì)量穩(wěn)定，不容易出錯(cuò)，加工效率高，縮短了產(chǎn)品 的制造周期，產(chǎn)品外型美觀。


圖1是大直徑多層螺旋面交互成型的墊環(huán)表面展開(kāi)示意圖； 圖2是一種左、右墊環(huán)具體結(jié)構(gòu)示意圖3是墊環(huán)I區(qū)截面示意圖； 圖4是墊環(huán)II區(qū)截面示意圖； 圖5是墊環(huán)III區(qū)截面示意圖； 圖6是墊環(huán)IV區(qū)截面示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示本發(fā)明的大直徑多層螺旋面交互成型的墊環(huán)的整體制造技術(shù)，
其制造技術(shù)首先選用墊環(huán)整體鑄造毛坯；其次將墊環(huán)設(shè)計(jì)型面分成W個(gè)區(qū)域，
I區(qū)0° 52°區(qū)域，此區(qū)域有三層螺旋面，第二層向第三層導(dǎo)升墊面的
變化是螺旋面從0。開(kāi)始變薄變寬，與52°處最厚面等厚、等寬，螺旋面交疊 相錯(cuò)，在此區(qū)域內(nèi)圓面有一段過(guò)渡繩槽；
II區(qū)52° 180°區(qū)域，此區(qū)域有二層平行圓弧面；
III區(qū)180° 232°區(qū)域，此區(qū)域有二層螺旋面， 一層平行圓弧面，該螺 旋面比I區(qū)的螺旋面寬、薄；
IV區(qū)232° 360°區(qū)域，此區(qū)域有兩層平行圓弧面，高度比II區(qū)多半個(gè) 螺距；
上述IV個(gè)區(qū)域在加工制造中經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、多截面擬合法車(chē)削 型面制造技術(shù)、螺旋面加工采用層切與隨形加工相結(jié)合制造技術(shù)、大直徑刀具 近似制造技術(shù)等四步聯(lián)合制造技術(shù)。本發(fā)明的大直徑多層螺旋面交互成型的墊環(huán)的整體制造技術(shù)，其四步聯(lián)合 制造技術(shù)是指
一、 計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)
根據(jù)二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，使用三維軟件進(jìn)行建模，同時(shí)把與墊環(huán)相關(guān)的零件， 如中墊環(huán)、右墊環(huán)、巻筒及纏繞的繩子等的數(shù)模做好，依據(jù)它們之間的裝配關(guān) 系，再進(jìn)行虛擬裝配，檢査這些數(shù)模是否符合圖紙以及設(shè)計(jì)的纏繞關(guān)系、裝配 關(guān)系是否正確；
二、 多截面擬合法車(chē)削型面制造技術(shù)
通過(guò)工藝分析，墊環(huán)最大外徑很大，車(chē)削加工的效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于銑削加工的 效率，直徑越大兩種加工方式的效率差別就越大，采用車(chē)削加工多余的坯料， 提高加工效率。為得到最合理的車(chē)削型面線，采用多截面擬合法。多截面擬合 法是指在整個(gè)圓周區(qū)域的不同位置，尤其是截面有變化的位置，做向心截面， 把這些截面旋轉(zhuǎn)到同一位置處，把各個(gè)面的點(diǎn)擬合，得到一個(gè)最大的外形包容 線，做為車(chē)削型面線；
三、 螺旋面加工采用層切與隨形加工相結(jié)合的制造技術(shù)
根據(jù)墊環(huán)的結(jié)構(gòu)特征，對(duì)每個(gè)區(qū)域的加工采用先分層粗加工的方式，即由上 端面開(kāi)始切削，分若干層， 一層加工完成后再加工下一層，加工后在I區(qū)、m 區(qū)的螺旋面上出現(xiàn)梯形臺(tái)階，然后再隨形加工，隨形加工是指沿著螺旋面的上 升趨勢(shì)由下向上抬刀加工，刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋面的特征曲線。墊環(huán)的整 個(gè)加工過(guò)程貫穿了分區(qū)域、分層、隨形加工制造技術(shù)，減少空走刀、廢刀路， 提高加工效率；
四、 大直徑刀具近似制造技術(shù)
在實(shí)際加工中，采用大直徑銑刀單刀路銑削原理上會(huì)產(chǎn)生加工誤差，螺旋面 越寬、螺旋升角越大，加工誤差越大，采用球頭刀插補(bǔ)銑削螺旋面，刀路多， 效率很低，而經(jīng)過(guò)計(jì)算，加工時(shí)可以進(jìn)行誤差補(bǔ)償，使螺旋面的加工滿(mǎn)足尺寸 誤差要求，因此對(duì)于較寬螺旋面，選擇采用合適的大直徑銑刀單刀路近似加工 制造技術(shù)， 一次走刀完成較寬螺旋面的加工，提高加工效率；為說(shuō)明本發(fā)明的制造技術(shù)，現(xiàn)給出一個(gè)具體實(shí)施例，并結(jié)合圖2加以說(shuō)明。 某最大規(guī)格的啟閉機(jī)左、右墊環(huán)外徑尺寸為C3550mm，該啟閉機(jī)巻筒纏 繞三層鋼絲繩。首先選用墊環(huán)整體鑄造毛坯；其次將墊環(huán)設(shè)計(jì)型面分成IV個(gè)區(qū) 域0° 52° ，此段有三層螺旋面，第二層向第三層導(dǎo)升墊面的變化是螺旋面 從0°開(kāi)始變薄變寬，與52°處最厚面等厚、等寬，螺旋面交疊相錯(cuò)，在此區(qū) 域內(nèi)圓面有一段過(guò)渡繩槽；52° 180°有二層平行圓弧面；180° ~232°有二 層螺旋面， 一層平行圓弧面，此螺旋面比O。 ~52°的螺旋面寬、??；232° 360 °有兩層平行圓弧面，高度比52° -180°多半個(gè)螺距，其表面展開(kāi)示意圖如圖 l所示，各區(qū)域截面視圖如圖3 6所示。它的尺寸公差要求為自由公差；表面 粗糙度為12.5。加工技術(shù)要求嚴(yán)格按形狀加工各螺旋面，保證鋼繩不滑動(dòng)， 并使鋼繩在反折區(qū)域順利反折不發(fā)生錯(cuò)亂。
工藝制造技術(shù)準(zhǔn)備過(guò)程首先根據(jù)二維圖紙，使用三維軟件進(jìn)行建模。同 時(shí)把左墊環(huán)、中墊環(huán)、右墊環(huán)、巻筒及纏繞的多層的鋼繩的三維數(shù)模做好，根 據(jù)它們之間的裝配關(guān)系，再進(jìn)行虛擬裝配，檢查這些數(shù)模是否符合圖紙以及設(shè) 計(jì)的纏繞關(guān)系、裝配關(guān)系是否正確等。在此數(shù)?；A(chǔ)上做特征截面，II區(qū)、IV 區(qū)各做一個(gè)向心截面，ni區(qū)做3-4個(gè)向心截面，I區(qū)需做多個(gè)向心截面，截面 越多、誤差越小，把這些截面旋轉(zhuǎn)到同一位置處，把各個(gè)面的最大輪廓點(diǎn)擬合， 得到一個(gè)最大的外形包容線，旋轉(zhuǎn)此包容線生成實(shí)體數(shù)模，與零件數(shù)模比較， 檢查是否全包容零件，無(wú)誤后，把此外形包容線做為車(chē)削型面線，繪制工藝簡(jiǎn) 圖。
具體銑削制造技術(shù)如下
1、 對(duì)于C3236至C3180之間一周螺旋面，采用C80面銑刀，由上端面向 下一層一層的粗加工，每層切深3mm，在螺旋面區(qū)域形成梯形面，沿螺旋面上 升趨勢(shì)，由下向上隨形加工，均勻留余量lmm。
2、 對(duì)于3325至3236之間螺旋面，采用C80面銑刀，加工II區(qū)、III區(qū)、 IV區(qū)，采用C40棒銑刀加工I區(qū)，仍是先分層粗加工，再隨形加工，均勻留余3、 對(duì)于C3550至《3325之間螺旋面，采用C 160方肩面銑刀，仍是先分層 粗加工，再隨形加工，均勻留余量lmm。
4、 采用C80面銑刀隨形精加工C3236至<^3180之間一周螺旋面，采用C 160方肩面銑刀，單刀路近似制造隨形精加工C3550至C3325之間螺旋面，余
量為O。
5、 C32球頭刀，單刀路成形加工圓弧面，余量為O。 具體工藝路線如下-
1、 鑄鋼；
2、 粗車(chē)。車(chē)削加工單邊留量5mm;
3、 半精車(chē)、精車(chē)。底面、外圓、內(nèi)孔加工到尺寸。型面留量2mm;
4、 粗銑、精銑各型面及內(nèi)圓繩槽，使用數(shù)控機(jī)床加工成型。 需要指出的是使用多段加工再組裝一起的墊環(huán)的制造方法，從鍛造毛坯到
組裝焊合在一起至少需要15天時(shí)間；新制造技術(shù)只需4天即可完成。采用新的 制造技術(shù)進(jìn)行加工，完全滿(mǎn)足了圖紙要求，明顯提高了加工質(zhì)量，降低了加工 成本，減少了材料使用成本，提高了生產(chǎn)效率，具有廣泛的應(yīng)用及推廣價(jià)值。
權(quán)利要求
1、一種大直徑多層螺旋面交互成型的墊環(huán)的整體制造技術(shù)，其特征在于該制造技術(shù)首先選用墊環(huán)整體鑄造毛坯，其次將墊環(huán)設(shè)計(jì)型面分成IV個(gè)區(qū)域，I區(qū)0°～52°區(qū)域，此區(qū)域有三層螺旋面，第二層向第三層導(dǎo)升墊面的變化是螺旋面從0°開(kāi)始變薄變寬，與52°處最厚面等厚、等寬，螺旋面交疊相錯(cuò)，在此區(qū)域內(nèi)圓面有一段過(guò)渡繩槽；II區(qū)52°～180°區(qū)域，此區(qū)域有二層平行圓弧面；III區(qū)180°～232°區(qū)域，此區(qū)域有二層螺旋面，一層平行圓弧面，該螺旋面比I區(qū)的螺旋面寬、?。籌V區(qū)232°～360°區(qū)域，此區(qū)域有兩層平行圓弧面，高度比II區(qū)多半個(gè)螺距；上述IV個(gè)區(qū)域在加工制造時(shí)再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、多截面擬合法車(chē)削型面制造技術(shù)、螺旋面加工采用層切與隨形加工相結(jié)合制造技術(shù)、大直徑刀具近似制造技術(shù)四步聯(lián)合制造技術(shù)。
2、 如權(quán)利要求1所述的大直徑多層螺旋面交互成型的墊環(huán)的整體制造技 術(shù)，其特征在于計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、多截面擬合法車(chē)削型面制造技術(shù)、螺 旋面加工采用層切與隨形加工相結(jié)合制造技術(shù)、大直徑刀具近似制造技術(shù)四步 聯(lián)合制造技術(shù)是指一、 計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)根據(jù)二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，使用三維軟件進(jìn)行建模，同時(shí)把與墊環(huán)相關(guān)的零件的 數(shù)模做好，依據(jù)它們之間的裝配關(guān)系，再進(jìn)行虛擬裝配，檢査這些數(shù)模是否符 合圖紙以及設(shè)計(jì)的纏繞關(guān)系、裝配關(guān)系是否正確；二、 多截面擬合法車(chē)削型面制造技術(shù) 多截面擬合法是指在整個(gè)圓周區(qū)域的不同位置，尤其是截面有變化的位置，做向心截面，把這些截面旋轉(zhuǎn)到同一位置處，把各個(gè)面的點(diǎn)擬合，得到一個(gè)最 大的包容線，做為車(chē)削型面線；三、 螺旋面加工采用層切與隨形加工相結(jié)合的制造技術(shù)根據(jù)墊環(huán)的結(jié)構(gòu)特征，對(duì)每個(gè)區(qū)域的加工采用先分層粗加工的方式，即由上 端面開(kāi)始切削，分若干層， 一層加工完成后再加工下一層，加工后在I區(qū)、III 區(qū)的螺旋面上出現(xiàn)梯形臺(tái)階，然后再隨形加工，隨形加工是指沿著螺旋面的上 升趨勢(shì)由下向上抬刀加工，刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋面的特征曲線；四、 大直徑刀具近似制造技術(shù)對(duì)于較寬螺旋面，采用合適的大直徑銑刀加工時(shí)，單刀路加工近似制造技 術(shù)， 一次走刀完成較寬螺旋面的加工。
全文摘要
一種大直徑多層螺旋面交互成型的墊環(huán)的整體制造技術(shù)，屬于機(jī)制工藝技術(shù)領(lǐng)域，其制造技術(shù)首先選用墊環(huán)整體鑄造毛坯，其次將墊環(huán)設(shè)計(jì)型面分成IV個(gè)區(qū)域，I區(qū)0°～52°區(qū)域；II區(qū)52°～180°區(qū)域；III區(qū)180°～232°區(qū)域；IV區(qū)232°～360°區(qū)域；上述IV個(gè)區(qū)域在加工制造時(shí)再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、多截面擬合法車(chē)削型面制造技術(shù)、螺旋面加工采用層切與隨形加工相結(jié)合制造技術(shù)、大直徑刀具近似制造技術(shù)四步聯(lián)合制造技術(shù)。
文檔編號(hào)B66D1/28GK101298310SQ200710054378
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者姚龍濤, 張永紅 申請(qǐng)人:中信重工機(jī)械股份有限公司;洛陽(yáng)礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司