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弧形卡螺栓的研發技藝和構造變革
2012-10-10 9:48:43

  鍛造工藝原弓形卡螺栓鍛件在其兩端同時具有垂直雙枝芽的特殊結構,極難做到同時充滿成形,屬于復雜類模鍛件。根據鍛件的形狀與尺寸特點,弓形卡螺栓成形的主要工藝過程為模鍛(模鍛工步應為拔長、卡壓、預鍛和終鍛)或自由鍛制坯然后模鍛(預鍛和終鍛)等方法。無論采用那種鍛造成形工藝,其鍛造工藝性都較差,如鍛件兩端垂直雙枝芽部分制坯困難和終鍛充填成形困難,工序繁多復雜、原材料消耗大,鍛造噸位大,鍛造效率低,鍛模制造成本高,鍛模使用壽命低,鍛造成本高。生產實踐表明,通過優化鍛造工藝和鍛模設計,對改善鍛造工藝性和降低鍛件成本收效甚微。 
  螺紋機加工藝弓形卡螺栓零件總體屬于不需機加的黑皮類零件,在機加時只加工螺栓螺紋,但因形狀與尺寸的特殊性,其制造工藝性差。如鍛件定位難,操作難,機加效率低,尺寸穩定性差,機加合格品率低,機加工裝復雜,需要大型機械加設備,制造成本高,機加成本高。 
  生產實踐表明,通過改進弓形卡螺栓工裝和優化機加工藝,對改善機加工藝性和降低零件機加成本收效甚微。 
  弓形卡螺栓結構改進設計工作條件分析弓形卡螺栓主要和刮煤板、鏈環和螺母等連接而傳遞運動和動力,其使用壽命應達到5kh左右(大于其配合零件3.6kh的使用壽命)。通過對弓形卡螺栓重要程度、工作條件、失效型式、結構尺寸和強度性能等分析可知,弓形卡螺栓主要是在承受彎曲、扭轉和剪切和沖擊振動條件下工作,失效型式以螺栓桿部徑向斷裂和變形損壞為多。 
  零件結構改進設計我公司具有多年開發礦用諸多型號E形螺栓、U型螺栓和弓形卡螺栓鍛件的歷史,并取得了階段性的成果。理論與實踐研究表明,由于結構、形狀和尺寸的差異,通過優化鍛造工藝與鍛模設計和優化機加工藝與工裝設計等措施難以降低弓形卡螺栓零件的制造總成本,只有改進零件結構設計才是降低弓形卡螺栓制造成本并達到使用性能、工藝性能和經濟性有機統一的有效途徑。 
  弓形卡螺栓零件結構改進設計如所示。改進后的弓形卡螺栓零件結構是由螺栓桿1和螺栓體2兩部分通過螺紋連接然后焊接組成。螺栓桿1的使用強度決定弓形卡螺栓零件整體使用強度,螺栓體2使用強度要比螺栓桿1要低。裝機實踐表明,弓形卡螺栓零件改進設計后的結構,具有結構簡單、使用可靠性高、使用壽命高、生產效率高和制造成本低的特點。 
  改進后的制造工藝改進后的弓形卡螺栓鍛造成形,只成形螺栓體而無螺栓桿,螺栓體模鍛只有拔長和終鍛2個工步,螺栓體的鍛造工藝性好。螺栓體模鍛的鍛模圖如示。 
  弓形卡螺栓體模鍛的工步少,操作簡單,鍛造變形能量小,減少60%的模鍛打擊次數,鍛造效率高;原材料消耗少,原下料重11kg,現下料重8kg(含螺栓桿機加的下料重),減少原材料消耗32%;鍛件充填成形容易,鍛件質量好;因鍛模模膛少,模塊尺寸小,模膛形狀相對簡單,鍛模制造成本低,減少鍛模制造成本30%;因模鍛打擊次數少、鍛造效率高和模膛形狀相對簡單等有利因素多,鍛模使用壽命高;因減少原材料、鍛造能量、鍛造時間、鍛模制造成本等多種消耗,改善了鍛造工藝性,降低鍛件成本至少20%。 
  螺栓桿機加工藝弓形卡螺栓在機加時只需機加螺栓桿外螺紋、螺栓體內螺紋和局部焊接。因此,其制造工藝性好,如操作簡單,機加效率高,尺寸穩定性好,機加合格品率高,在普通的機加設備上即可完成,機加成本低,降低機加成本至少20%。 
  結束(1)弓形卡螺栓零件結構的改進設計具有技術上的可行性、質量上的可靠性和經濟上的合理性。與傳統制造工藝相比,通過改進使弓形卡螺栓模鍛和機加兩大工序的制造成本大幅度地降低,零件制造總成本至少可降低40%,并實現了弓形卡螺栓制造的使用性能、工藝性能和經濟性的有機統一。(2)本文是以從德國引進的礦用大型采煤輸送機弓形卡螺栓的國產化制造為研究對象的,對其它類似的弓形卡螺栓零件制造同樣具有一定的參考價值。
 

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