專利名稱：一種大直徑多層螺旋面交互成型的墊環的整體制造技術的制作方法
技術領域：
本發明屬于機制工藝技術領域,特別涉及到一種大直徑多層螺旋面交互成 型的墊環的整體制造技術。
背景技術：
啟閉機、礦井提升機通常采用巻筒旋轉纏繞鋼繩來提升閘門或物料，通常 設計為多層纏繞鋼繩。為防止纏繞錯亂，兩端用有槽型相配的墊環，或稱過渡 環和擋環阻擋， 一方面擋住鋼繩的滑動，另一方面使鋼繩在一定的區域內升層 反向纏繞，它的結構設計特點是由螺旋面、平行圓弧面、反折段螺旋面交疊在 一起。通常的制造技術是把完整的墊環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300mm的鍛造毛坯，經過刨面、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、 鉗工修整等十多個工序的加工。該制造技術設計出圖工作量大、工藝流程長、 工藝尺寸計算量大，在實際加工過程中，不僅加工效率低，加工周期長，而且 材料利用率低，加工精度差，外觀質量也差。
發明內容
針對上述制造技術使用鍛造毛坯、分段加工所出現的問題，本發明的大直 徑多層螺旋面交互成型的墊環的整體制造技術，選用鑄造毛坯、整體成型制造; 然后將墊環設計型面分成IV個區域；再經過計算機輔助制造技術、多截面擬合
法車削型面制造技術、螺旋面加工采用層切與隨形加工相結合制造技術、大直 徑刀具近似制造技術的四步聯合制造技術，使得被加工工件材料利用率高，制 造工藝性好，質量穩定，不容易出錯，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的整體制造技術，其制造技術首
先選用墊環整體鑄造毛坯，其次將墊環設計型面分成IV個區域，
I區0° 52°區域，此區域有三層螺旋面，第二層向第三層導升墊面的變化是螺旋面從0°開始變薄變寬，與52°處最厚面等厚、等寬，螺旋面交疊 相錯，在此區域內圓面有一段過渡繩槽；
II區52° 180°區域，此區域有二層平行圓弧面；
III區180° 232°區域，此區域有二層螺旋面， 一層平行圓弧面，該螺
旋面比I區的螺旋面寬、薄；
W區232° 360°區域，此區域有兩層平行圓弧面，高度比II區多半個 螺距；
上述IV個區域在加工制造時再經過計算機輔助制造技術、多截面擬合法車 削型面制造技術、螺旋面加工采用層切與隨形加工相結合制造技術、大直徑刀 具近似制造技術四步聯合制造技術。
所述的大直徑多層螺旋面交互成型的墊環的整體制造技術，其計算機輔助 制造技術、多截面擬合法車削型面制造技術、螺旋面加工采用層切與隨形加工 相結合制造技術、大直徑刀具近似制造技術四步聯合制造技術是指
一、 計算機輔助制造技術
根據二維圖紙設計，使用三維軟件進行建模，同時把與墊環相關的零件的 數模做好，依據它們之間的裝配關系，再進行虛擬裝配，檢查這些數模是否符 合圖紙以及設計的纏繞關系、裝配關系是否正確；
二、 多截面擬合法車削型面制造技術 多截面擬合法是指在整個圓周區域的不同位置，尤其是截面有變化的位置，
做向心截面，把這些截面旋轉到同一位置處，把各個面的點擬合，得到一個最 大的包容線，做為車削型面線；
三、 螺旋面加工采用層切與隨形加工相結合的制造技術
根據墊環的結構特征，對每個區域的加工采用先分層粗加工的方式，即由上 端面開始切削，分若干層， 一層加工完成后再加工下一層，加工后在I區、III 區的螺旋面上出現梯形臺階，然后再隨形加工，隨形加工是指沿著螺旋面的上 升趨勢由下向上抬刀加工，刀具中心運動軌跡為螺旋面的特征曲線；
四、 大直徑刀具近似制造技術
對于較寬螺旋面，采用合適的大直徑銑刀加工時，單刀路加工近似制造技術， 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方案，本發明具有如下優越性 采用新的制造技術進行加工，明顯提高了加工質量，降低了加工成本，減 少了材料使用成本，提高了生產效率。設計方面，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，質量穩定，不容易出錯，加工效率高，縮短了產品 的制造周期，產品外型美觀。
圖1是大直徑多層螺旋面交互成型的墊環表面展開示意圖； 圖2是一種左、右墊環具體結構示意圖3是墊環I區截面示意圖； 圖4是墊環II區截面示意圖； 圖5是墊環III區截面示意圖； 圖6是墊環IV區截面示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示本發明的大直徑多層螺旋面交互成型的墊環的整體制造技術，
其制造技術首先選用墊環整體鑄造毛坯；其次將墊環設計型面分成W個區域，
I區0° 52°區域，此區域有三層螺旋面，第二層向第三層導升墊面的
變化是螺旋面從0。開始變薄變寬，與52°處最厚面等厚、等寬，螺旋面交疊 相錯，在此區域內圓面有一段過渡繩槽；
II區52° 180°區域，此區域有二層平行圓弧面；
III區180° 232°區域，此區域有二層螺旋面， 一層平行圓弧面，該螺 旋面比I區的螺旋面寬、薄；
IV區232° 360°區域，此區域有兩層平行圓弧面，高度比II區多半個 螺距；
上述IV個區域在加工制造中經過計算機輔助制造技術、多截面擬合法車削 型面制造技術、螺旋面加工采用層切與隨形加工相結合制造技術、大直徑刀具 近似制造技術等四步聯合制造技術。本發明的大直徑多層螺旋面交互成型的墊環的整體制造技術，其四步聯合 制造技術是指
一、 計算機輔助制造技術
根據二維圖紙設計，使用三維軟件進行建模，同時把與墊環相關的零件， 如中墊環、右墊環、巻筒及纏繞的繩子等的數模做好，依據它們之間的裝配關 系，再進行虛擬裝配，檢査這些數模是否符合圖紙以及設計的纏繞關系、裝配 關系是否正確；
二、 多截面擬合法車削型面制造技術
通過工藝分析，墊環最大外徑很大，車削加工的效率要遠遠高于銑削加工的 效率，直徑越大兩種加工方式的效率差別就越大，采用車削加工多余的坯料， 提高加工效率。為得到最合理的車削型面線，采用多截面擬合法。多截面擬合 法是指在整個圓周區域的不同位置，尤其是截面有變化的位置，做向心截面， 把這些截面旋轉到同一位置處，把各個面的點擬合，得到一個最大的外形包容 線，做為車削型面線；
三、 螺旋面加工采用層切與隨形加工相結合的制造技術
根據墊環的結構特征，對每個區域的加工采用先分層粗加工的方式，即由上 端面開始切削，分若干層， 一層加工完成后再加工下一層，加工后在I區、m 區的螺旋面上出現梯形臺階，然后再隨形加工，隨形加工是指沿著螺旋面的上 升趨勢由下向上抬刀加工，刀具中心運動軌跡為螺旋面的特征曲線。墊環的整 個加工過程貫穿了分區域、分層、隨形加工制造技術，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
在實際加工中，采用大直徑銑刀單刀路銑削原理上會產生加工誤差，螺旋面 越寬、螺旋升角越大，加工誤差越大，采用球頭刀插補銑削螺旋面，刀路多， 效率很低，而經過計算，加工時可以進行誤差補償，使螺旋面的加工滿足尺寸 誤差要求，因此對于較寬螺旋面，選擇采用合適的大直徑銑刀單刀路近似加工 制造技術， 一次走刀完成較寬螺旋面的加工，提高加工效率；為說明本發明的制造技術，現給出一個具體實施例，并結合圖2加以說明。 某最大規格的啟閉機左、右墊環外徑尺寸為C3550mm，該啟閉機巻筒纏 繞三層鋼絲繩。首先選用墊環整體鑄造毛坯；其次將墊環設計型面分成IV個區 域0° 52° ，此段有三層螺旋面，第二層向第三層導升墊面的變化是螺旋面 從0°開始變薄變寬，與52°處最厚面等厚、等寬，螺旋面交疊相錯，在此區 域內圓面有一段過渡繩槽；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、薄；232° 360 °有兩層平行圓弧面，高度比52° -180°多半個螺距，其表面展開示意圖如圖 l所示，各區域截面視圖如圖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。加工技術要求嚴格按形狀加工各螺旋面，保證鋼繩不滑動， 并使鋼繩在反折區域順利反折不發生錯亂。
工藝制造技術準備過程首先根據二維圖紙，使用三維軟件進行建模。同 時把左墊環、中墊環、右墊環、巻筒及纏繞的多層的鋼繩的三維數模做好，根 據它們之間的裝配關系，再進行虛擬裝配，檢查這些數模是否符合圖紙以及設 計的纏繞關系、裝配關系是否正確等。在此數模基礎上做特征截面，II區、IV 區各做一個向心截面，ni區做3-4個向心截面，I區需做多個向心截面，截面 越多、誤差越小，把這些截面旋轉到同一位置處，把各個面的最大輪廓點擬合， 得到一個最大的外形包容線，旋轉此包容線生成實體數模，與零件數模比較， 檢查是否全包容零件，無誤后，把此外形包容線做為車削型面線，繪制工藝簡 圖。
具體銑削制造技術如下
1、 對于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，在螺旋面區域形成梯形面，沿螺旋面上 升趨勢，由下向上隨形加工，均勻留余量lmm。
2、 對于3325至3236之間螺旋面，采用C80面銑刀，加工II區、III區、 IV區，采用C40棒銑刀加工I區，仍是先分層粗加工，再隨形加工，均勻留余3、 對于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。車削加工單邊留量5mm;
3、 半精車、精車。底面、外圓、內孔加工到尺寸。型面留量2mm;
4、 粗銑、精銑各型面及內圓繩槽，使用數控機床加工成型。 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天時間；新制造技術只需4天即可完成。采用新的 制造技術進行加工，完全滿足了圖紙要求，明顯提高了加工質量，降低了加工 成本，減少了材料使用成本，提高了生產效率，具有廣泛的應用及推廣價值。
權利要求
1、一種大直徑多層螺旋面交互成型的墊環的整體制造技術，其特征在于該制造技術首先選用墊環整體鑄造毛坯，其次將墊環設計型面分成IV個區域，I區0°～52°區域，此區域有三層螺旋面，第二層向第三層導升墊面的變化是螺旋面從0°開始變薄變寬，與52°處最厚面等厚、等寬，螺旋面交疊相錯，在此區域內圓面有一段過渡繩槽；II區52°～180°區域，此區域有二層平行圓弧面；III區180°～232°區域，此區域有二層螺旋面，一層平行圓弧面，該螺旋面比I區的螺旋面寬、薄；IV區232°～360°區域，此區域有兩層平行圓弧面，高度比II區多半個螺距；上述IV個區域在加工制造時再經過計算機輔助制造技術、多截面擬合法車削型面制造技術、螺旋面加工采用層切與隨形加工相結合制造技術、大直徑刀具近似制造技術四步聯合制造技術。
2、 如權利要求1所述的大直徑多層螺旋面交互成型的墊環的整體制造技 術，其特征在于計算機輔助制造技術、多截面擬合法車削型面制造技術、螺 旋面加工采用層切與隨形加工相結合制造技術、大直徑刀具近似制造技術四步 聯合制造技術是指一、 計算機輔助制造技術根據二維圖紙設計，使用三維軟件進行建模，同時把與墊環相關的零件的 數模做好，依據它們之間的裝配關系，再進行虛擬裝配，檢査這些數模是否符 合圖紙以及設計的纏繞關系、裝配關系是否正確；二、 多截面擬合法車削型面制造技術 多截面擬合法是指在整個圓周區域的不同位置，尤其是截面有變化的位置，做向心截面，把這些截面旋轉到同一位置處，把各個面的點擬合，得到一個最 大的包容線，做為車削型面線；三、 螺旋面加工采用層切與隨形加工相結合的制造技術根據墊環的結構特征，對每個區域的加工采用先分層粗加工的方式，即由上 端面開始切削，分若干層， 一層加工完成后再加工下一層，加工后在I區、III 區的螺旋面上出現梯形臺階，然后再隨形加工，隨形加工是指沿著螺旋面的上 升趨勢由下向上抬刀加工，刀具中心運動軌跡為螺旋面的特征曲線；四、 大直徑刀具近似制造技術對于較寬螺旋面，采用合適的大直徑銑刀加工時，單刀路加工近似制造技 術， 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的整體制造技術，屬于機制工藝技術領域，其制造技術首先選用墊環整體鑄造毛坯，其次將墊環設計型面分成IV個區域，I區0°～52°區域；II區52°～180°區域；III區180°～232°區域；IV區232°～360°區域；上述IV個區域在加工制造時再經過計算機輔助制造技術、多截面擬合法車削型面制造技術、螺旋面加工采用層切與隨形加工相結合制造技術、大直徑刀具近似制造技術四步聯合制造技術。
文檔編號B66D1/28GK101298310SQ200710054378
公開日2008年11月5日 申請日期2007年4月30日 優先權日2007年4月30日
發明者姚龍濤, 張永紅 申請人:中信重工機械股份有限公司;洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司