礦用梭車轉(zhuǎn)向塊加工工藝研究論文
摘要：轉(zhuǎn)向塊是礦用梭車轉(zhuǎn)向機構(gòu)的核心零件，要求其傳力平穩(wěn)，精度保持性好，故加工精度高。對轉(zhuǎn)向塊的2種加工工藝的優(yōu)劣進行了分析和比較；并結(jié)合實際應用，證明了改進后的加工工藝的優(yōu)越性，為同類零件的設計和加工提供了一定的參考價值。
關鍵詞：梭車；轉(zhuǎn)向塊；加工工藝；改進設計
梭車是煤礦井下實現(xiàn)短距快速運輸?shù)囊环N無軌膠輪車輛，作為短壁機械化開采的重要設備之一，其主要功能是將連續(xù)采煤機的煤轉(zhuǎn)運到給料破碎機上。梭車采用空間連桿全輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)，由轉(zhuǎn)向油缸推動轉(zhuǎn)向塊回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向塊回轉(zhuǎn)的同時驅(qū)動拉桿帶動轉(zhuǎn)向臂連同輪邊減速器、輪胎一起回轉(zhuǎn)。兩側(cè)轉(zhuǎn)向塊之間通過同步軸進行連接，保證了兩側(cè)輪胎轉(zhuǎn)向的同步性。轉(zhuǎn)向塊是梭車轉(zhuǎn)向機構(gòu)中的關鍵零件，它擔負著運動轉(zhuǎn)換、傳遞動力的功能，因而要求其加工精度高，傳力平穩(wěn)，精度保持性好。本文對礦用梭車轉(zhuǎn)向塊的2種加工工藝進行了分析和比較。礦用梭車轉(zhuǎn)向塊的零件如圖1所示。
1工況特點分析
（1）抗腐蝕性煤礦機械由于受煤礦所在地質(zhì)和環(huán)境的影響，在井下作業(yè)，腐蝕現(xiàn)象比較嚴重，不僅有大氣污染腐蝕（采煤廢氣、燃煤廢氣），還有大量的煤礦污水和各種酸、堿性腐蝕及化學腐蝕，所以，轉(zhuǎn)向塊應具有一定的抗腐蝕性，能夠適應惡劣、復雜的工作環(huán)境；（2）強度高轉(zhuǎn)向塊為梭車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要傳力零件，其在高低速行駛、復雜工況條件下的轉(zhuǎn)向和制動，均需要零件材質(zhì)具有強度高的性能；（3）抗沖擊性巷道底板不平整，甚至存在大范圍的溝坑；梭車在高速行駛工況下轉(zhuǎn)彎、停啟均會造成煤與輪胎間劇烈撞擊，這種碰撞力會通過轉(zhuǎn)向機構(gòu)傳導至轉(zhuǎn)向塊，這些工況要求轉(zhuǎn)向塊不但具有高強度，而且應具有抗沖擊性和過載能力；（4）工藝性轉(zhuǎn)向油缸推動轉(zhuǎn)向塊回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向塊驅(qū)動拉桿帶動轉(zhuǎn)向臂、輪邊減速器、輪胎一起回轉(zhuǎn)，兩轉(zhuǎn)向塊與同步軸通過花鍵聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)向塊的機加工藝復雜，要嚴格控制加工流程；（5）可靠性由于井下條件的特殊性，檢修作業(yè)比較困難，若轉(zhuǎn)向塊在使用中失效，將影響作業(yè)效率，降低了整機的可靠性。所以，要求該零件具有較高的可靠性。根據(jù)零件的使用性能、工藝性能，確定轉(zhuǎn)向塊的材質(zhì)為Q550。
2原加工工藝分析
2.1原工藝路線
原材料→備料→劃線→粗加工→探傷→精加工*中國煤炭科工集團有限公司青年基金項目（2016QN013）（dH7、準40H8、準52H7、…）→兩件配作，裝入工藝銷dh6→調(diào)整轉(zhuǎn)向塊，使兩孔準40H8間距L=L1±0.15→固定轉(zhuǎn)向塊→配作銷孔2×準10H7→裝入圓柱銷10m6×90→取下工藝銷dh6→加工內(nèi)花鍵→打標記→檢驗→入庫。轉(zhuǎn)向塊配作加工圖如圖2所示。
2.2主要問題
（1）工藝銷孔2×準10H7取值的合理性分析轉(zhuǎn)向塊背靠背合套加工，單件零件（工藝孔區(qū)域）的厚度為35mm，2個零件累加厚度為70mm，且由于自身結(jié)構(gòu)設計需要，兩零件間打銷孔區(qū)域存在間隙，間隙為4mm，如圖2（b）所示。這個間隙使得零件配作是二次裝夾。根據(jù)加工實踐，將準10H7孔深度加工至74mm，鉆孔垂直度偏差過大，無法保證公差要求。（2）工藝銷孔2×準10H7加工前需固定2個轉(zhuǎn)向塊，固定方式的選擇問題根據(jù)工藝設計要求，兩轉(zhuǎn)向塊需采用一定方式固定后，才能進行下一鉆孔加工工序。而零件的固定方式存在困難。若采用虛焊固定，可選擇4點：A點；B點；C點；D點（見圖2（a））。而實際上，A點、B點、C點并無直接接觸、間隙為4mm，虛焊固定實際操作存在困難，且焊接工藝本身可導致兩零件存在一定位移量，使得L=L1±0.15無法保證，故焊接固定方法無法采用。在實際操作上，裝夾固定方法也同樣存在困難，精度要求難以保證，加工成本高。（3）配件更換問題圖紙設計要求轉(zhuǎn)向塊打標記配對使用，在實際使用一定時間后，轉(zhuǎn)向塊精度降低，無法滿足使用要求時，需要更換。因轉(zhuǎn)向塊配作加工，必須更換2個，導致轉(zhuǎn)向塊的互換性差，設備后期維護成本高。這種加工方法主要優(yōu)點是，由于配作加工，配對使用，故對內(nèi)花鍵相位偏差加工精度要求低。
3改進后的加工工藝分析
在對轉(zhuǎn)向塊第1種加工工藝路線的`優(yōu)缺點進行分析的基礎上，提出了該零件的第2種加工工藝路線：原材料→備料→劃線→編程→機加各面、孔（準dH7加工至位；粗車孔準40H8、準52H7，留余量；精加工各面）→機床劃線（2×準10H7）→線切割內(nèi)花鍵→精加工孔準40H8→精加工錐孔準40H8→檢驗→入庫。這種加工工藝路線避免了第1種工藝路線存在的缺陷，解決了因合套加工存在的問題，主要優(yōu)點：①由于單件加工，每個零件相互均可互換，提高了互換性；②在對失效零件進行更換時，降低了維護成本；③加工工藝性好，便于批量生產(chǎn)；④降低了廢品率，提高了經(jīng)濟效益。但第2種加工工藝對機床加工精度要求高，一般需要加工中心完成整個加工工序。
4結(jié)語
轉(zhuǎn)向塊是梭車轉(zhuǎn)向機構(gòu)的關鍵零件，在進行轉(zhuǎn)向塊工藝設計時，應結(jié)合零件的工況特點、配件更換、加工成本等，制定較合理的加工工藝流程，并選擇最優(yōu)方案。采用第2種加工工藝加工的轉(zhuǎn)向塊，在整機安裝調(diào)試時順利通過，在煤礦井下服役1a，沒有發(fā)生因加工問題所導致的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障問題，從而驗證了改進后工藝路線的可靠性。
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