提高托辊径向圆跳动的工艺方法

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托辊是皮带输送机的重要转动部件，在皮带输送机中主要起承载输送带及物料的作用。托辊在皮带输送机上用量很大，其价格约占输送机整机价格的20%～30%。托辊辊体的外圆径向圆跳动(以下简称托辊径跳)，是一个很重要的参数，对皮带输送机的运行效果、使用寿命、功率消耗等都有直接影响，托辊径跳小则振动小、输送机运行平稳轻松、使用寿命长、功率消耗小。因此，生产厂家在设计制造托辊时，必须严格控制该参数符合GB10595-2009皮带输送机托辊辊子外圆径向圆跳动的规定。
大部分生产厂家对这一参数的控制比较松，主要是对制造环节的控制不够，采用常规的工艺方法确实难以达标，合格率仅为20%～30%。上海昱音机械在多年生产实践的基础上，对提高托辊辊体圆跳动性能指标方面提出系统的解决工艺。加强了对制造过程各环节的控制，并巧妙地将常温模压缩口工艺应用于托辊的辊体制作工艺中。通过缩口工艺的理论计算，设计出了托辊辊体专用缩口成型模具，并在专用缩口液压机床上实施，将辊体两端同时一次缩口成型，有效地修正和解决了现行托辊辊体制造工艺难以保证，以及因辊皮与轴承座焊接时的热应力影响而引起的托辊辊体两端轴承座及相对于辊体外圆的筒轴度超差而反应到外圆径向跳动超差的问题，改善了托辊的使用性能，延长了其寿命。
1、控制管材的外形误差
确保采购的托辊管材外形精度满足规定要求，是控制托辊径跳不超差的前提，在管材外形方面主要控制管子的外径公差、椭圆度、弯曲度等变量，具体要求见表1。

表1 管材外形控制要求

壁厚公差	椭圆度	弯曲度
±0.3	≤0.4	每米不大于0.5

2、控制加工误差的工艺方法
(1)下料倒角过程工艺要点
采用托辊切断倒角机床下料倒角，该工序所打的“小倒角”，将为下道车管工序作定位基准。
(2)车管过程工艺要点
采用托辊自动车孔机床车辊皮止口，本工序主要是控制托辊管子止口的定位尺寸精度。
①采用上道工序加工的“小倒角”定位(如图1所示)进行止口的切削，以保证两止口与辊皮外圆的同轴度。

1-辊皮车胎；2-辊皮
图1 小倒角定位辊皮车止口示意图

②根据实际情况，止口车完后其椭圆度很难控制，故对止口径向尺寸的检查采用“十字线”测量取平均值法，并在加工过程中按规定的抽样检测方法。同时还可采用标准轴承座试装，以保证有规定的过盈量。
③管子两端止口与外圆的同心度用壁厚差方法检查，周边壁厚允差为0.3mm。
3、托辊辊体实施缩口工艺
缩口工艺是金属冷塑性变形中的冲压加工基本工序之一，属于压缩类成型工序，它是将管坯或预先拉伸好的圆筒形件通过缩口模将其口部直径缩小的一种成型方法。缩口工艺具有节约原材料、模具结构简单、提高制件的力学性能等优点，广泛应用在国防、机械、汽车、航空航天、日用品等行业。将缩口工艺应用到托辊辊体的制造过程中，进一步修正了原材料及加工误差带来的不良影响。
下面对Φ89x315托辊辊体工艺进行分析。
工件名称：托辊辊体；生产批量：大批量；材料：Q235-A(有缝管)；料厚：3.5mm，缩口止口厚2.5mm。
托辊辊体采用缩口工艺前、后图样要求达到的技术图解如图2、3。

图2 未采用缩口工艺前图样要求达到的技术图解

图3 采用缩口工艺达到的技术图解

托辊辊体采用缩口工艺如上图所示，在辊体端口部缩口变形过程中，辊皮的止口变形区金属受切向和轴向压应力，主要是切向压应力的作用，使其直径减小，壁厚和高度增加，缩口后的止口发生塑性变形，将两轴承座牢牢包住。
通过对以上托辊工艺过程的严格控制，以及在之后的辊体焊接、装配工艺过程中进行的常规工艺过程控制，经检测托辊外径圆跳动合格率达到97%以上，同时也有效减小旋转阻力，改善了托辊使用性能，延长了其寿命。同时托辊两端的弧形缩口，改变了以前端头尖角状态，有效减少了对输送带的磨损，从而节约输送机生产成本和运行费用。此工艺过程对托辊的制造有重要的借鉴意义。