专利名称：一种大直径多层螺旋面交互成型的垫环的整体制造技术的制作方法
技术领域：
本发明属于机制工艺技术领域,特别涉及到一种大直径多层螺旋面交互成 型的垫环的整体制造技术。
背景技术：
启闭机、矿井提升机通常采用巻筒旋转缠绕钢绳来提升闸门或物料，通常 设计为多层缠绕钢绳。为防止缠绕错乱，两端用有槽型相配的垫环，或称过渡 环和挡环阻挡， 一方面挡住钢绳的滑动，另一方面使钢绳在一定的区域内升层 反向缠绕，它的结构设计特点是由螺旋面、平行圆弧面、反折段螺旋面交叠在 一起。通常的制造技术是把完整的垫环分成若干段分别加工，再组装焊合在 一起，且每段的加工都要采用加长300mm的锻造毛坯，经过刨面、划端面线、 铣端面、划线、刨圆弧面、热弯一喷砂、钳工割两端夹头、划线、铣两端面、 钳工修整等十多个工序的加工。该制造技术设计出图工作量大、工艺流程长、 工艺尺寸计算量大，在实际加工过程中，不仅加工效率低，加工周期长，而且 材料利用率低，加工精度差，外观质量也差。
发明内容
针对上述制造技术使用锻造毛坯、分段加工所出现的问题，本发明的大直 径多层螺旋面交互成型的垫环的整体制造技术，选用铸造毛坯、整体成型制造; 然后将垫环设计型面分成IV个区域；再经过计算机辅助制造技术、多截面拟合
法车削型面制造技术、螺旋面加工采用层切与随形加工相结合制造技术、大直 径刀具近似制造技术的四步联合制造技术，使得被加工工件材料利用率高，制 造工艺性好，质量稳定，不容易出错，加工效率高，周期短。
所述的大直径多层螺旋面交互成型的垫环的整体制造技术，其制造技术首
先选用垫环整体铸造毛坯，其次将垫环设计型面分成IV个区域，
I区0° 52°区域，此区域有三层螺旋面，第二层向第三层导升垫面的变化是螺旋面从0°开始变薄变宽，与52°处最厚面等厚、等宽，螺旋面交叠 相错，在此区域内圆面有一段过渡绳槽；
II区52° 180°区域，此区域有二层平行圆弧面；
III区180° 232°区域，此区域有二层螺旋面， 一层平行圆弧面，该螺
旋面比I区的螺旋面宽、薄；
W区232° 360°区域，此区域有两层平行圆弧面，高度比II区多半个 螺距；
上述IV个区域在加工制造时再经过计算机辅助制造技术、多截面拟合法车 削型面制造技术、螺旋面加工采用层切与随形加工相结合制造技术、大直径刀 具近似制造技术四步联合制造技术。
所述的大直径多层螺旋面交互成型的垫环的整体制造技术，其计算机辅助 制造技术、多截面拟合法车削型面制造技术、螺旋面加工采用层切与随形加工 相结合制造技术、大直径刀具近似制造技术四步联合制造技术是指
一、 计算机辅助制造技术
根据二维图纸设计，使用三维软件进行建模，同时把与垫环相关的零件的 数模做好，依据它们之间的装配关系，再进行虚拟装配，检查这些数模是否符 合图纸以及设计的缠绕关系、装配关系是否正确；
二、 多截面拟合法车削型面制造技术 多截面拟合法是指在整个圆周区域的不同位置，尤其是截面有变化的位置，
做向心截面，把这些截面旋转到同一位置处，把各个面的点拟合，得到一个最 大的包容线，做为车削型面线；
三、 螺旋面加工采用层切与随形加工相结合的制造技术
根据垫环的结构特征，对每个区域的加工采用先分层粗加工的方式，即由上 端面开始切削，分若干层， 一层加工完成后再加工下一层，加工后在I区、III 区的螺旋面上出现梯形台阶，然后再随形加工，随形加工是指沿着螺旋面的上 升趋势由下向上抬刀加工，刀具中心运动轨迹为螺旋面的特征曲线；
四、 大直径刀具近似制造技术
对于较宽螺旋面，采用合适的大直径铣刀加工时，单刀路加工近似制造技术， 一次走刀完成较宽螺旋面的加工。
由于采取了如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性 采用新的制造技术进行加工，明显提高了加工质量，降低了加工成本，减 少了材料使用成本，提高了生产效率。设计方面，大大减轻了的工作量；工艺 方面，縮短工艺流程，避免再进行大量的工艺尺寸换算；制造方面，.工艺性好， 被加工工件材料利用率高，质量稳定，不容易出错，加工效率高，縮短了产品 的制造周期，产品外型美观。
图1是大直径多层螺旋面交互成型的垫环表面展开示意图； 图2是一种左、右垫环具体结构示意图3是垫环I区截面示意图； 图4是垫环II区截面示意图； 图5是垫环III区截面示意图； 图6是垫环IV区截面示意图。
具体实施例方式
如图1所示本发明的大直径多层螺旋面交互成型的垫环的整体制造技术，
其制造技术首先选用垫环整体铸造毛坯；其次将垫环设计型面分成W个区域，
I区0° 52°区域，此区域有三层螺旋面，第二层向第三层导升垫面的
变化是螺旋面从0。开始变薄变宽，与52°处最厚面等厚、等宽，螺旋面交叠 相错，在此区域内圆面有一段过渡绳槽；
II区52° 180°区域，此区域有二层平行圆弧面；
III区180° 232°区域，此区域有二层螺旋面， 一层平行圆弧面，该螺 旋面比I区的螺旋面宽、薄；
IV区232° 360°区域，此区域有两层平行圆弧面，高度比II区多半个 螺距；
上述IV个区域在加工制造中经过计算机辅助制造技术、多截面拟合法车削 型面制造技术、螺旋面加工采用层切与随形加工相结合制造技术、大直径刀具 近似制造技术等四步联合制造技术。本发明的大直径多层螺旋面交互成型的垫环的整体制造技术，其四步联合 制造技术是指
一、 计算机辅助制造技术
根据二维图纸设计，使用三维软件进行建模，同时把与垫环相关的零件， 如中垫环、右垫环、巻筒及缠绕的绳子等的数模做好，依据它们之间的装配关 系，再进行虚拟装配，检査这些数模是否符合图纸以及设计的缠绕关系、装配 关系是否正确；
二、 多截面拟合法车削型面制造技术
通过工艺分析，垫环最大外径很大，车削加工的效率要远远高于铣削加工的 效率，直径越大两种加工方式的效率差别就越大，采用车削加工多余的坯料， 提高加工效率。为得到最合理的车削型面线，采用多截面拟合法。多截面拟合 法是指在整个圆周区域的不同位置，尤其是截面有变化的位置，做向心截面， 把这些截面旋转到同一位置处，把各个面的点拟合，得到一个最大的外形包容 线，做为车削型面线；
三、 螺旋面加工采用层切与随形加工相结合的制造技术
根据垫环的结构特征，对每个区域的加工采用先分层粗加工的方式，即由上 端面开始切削，分若干层， 一层加工完成后再加工下一层，加工后在I区、m 区的螺旋面上出现梯形台阶，然后再随形加工，随形加工是指沿着螺旋面的上 升趋势由下向上抬刀加工，刀具中心运动轨迹为螺旋面的特征曲线。垫环的整 个加工过程贯穿了分区域、分层、随形加工制造技术，减少空走刀、废刀路， 提高加工效率；
四、 大直径刀具近似制造技术
在实际加工中，采用大直径铣刀单刀路铣削原理上会产生加工误差，螺旋面 越宽、螺旋升角越大，加工误差越大，采用球头刀插补铣削螺旋面，刀路多， 效率很低，而经过计算，加工时可以进行误差补偿，使螺旋面的加工满足尺寸 误差要求，因此对于较宽螺旋面，选择采用合适的大直径铣刀单刀路近似加工 制造技术， 一次走刀完成较宽螺旋面的加工，提高加工效率；为说明本发明的制造技术，现给出一个具体实施例，并结合图2加以说明。 某最大规格的启闭机左、右垫环外径尺寸为C3550mm，该启闭机巻筒缠 绕三层钢丝绳。首先选用垫环整体铸造毛坯；其次将垫环设计型面分成IV个区 域0° 52° ，此段有三层螺旋面，第二层向第三层导升垫面的变化是螺旋面 从0°开始变薄变宽，与52°处最厚面等厚、等宽，螺旋面交叠相错，在此区 域内圆面有一段过渡绳槽；52° 180°有二层平行圆弧面；180° ~232°有二 层螺旋面， 一层平行圆弧面，此螺旋面比O。 ~52°的螺旋面宽、薄；232° 360 °有两层平行圆弧面，高度比52° -180°多半个螺距，其表面展开示意图如图 l所示，各区域截面视图如图3 6所示。它的尺寸公差要求为自由公差；表面 粗糙度为12.5。加工技术要求严格按形状加工各螺旋面，保证钢绳不滑动， 并使钢绳在反折区域顺利反折不发生错乱。
工艺制造技术准备过程首先根据二维图纸，使用三维软件进行建模。同 时把左垫环、中垫环、右垫环、巻筒及缠绕的多层的钢绳的三维数模做好，根 据它们之间的装配关系，再进行虚拟装配，检查这些数模是否符合图纸以及设 计的缠绕关系、装配关系是否正确等。在此数模基础上做特征截面，II区、IV 区各做一个向心截面，ni区做3-4个向心截面，I区需做多个向心截面，截面 越多、误差越小，把这些截面旋转到同一位置处，把各个面的最大轮廓点拟合， 得到一个最大的外形包容线，旋转此包容线生成实体数模，与零件数模比较， 检查是否全包容零件，无误后，把此外形包容线做为车削型面线，绘制工艺简 图。
具体铣削制造技术如下
1、 对于C3236至C3180之间一周螺旋面，采用C80面铣刀，由上端面向 下一层一层的粗加工，每层切深3mm，在螺旋面区域形成梯形面，沿螺旋面上 升趋势，由下向上随形加工，均匀留余量lmm。
2、 对于3325至3236之间螺旋面，采用C80面铣刀，加工II区、III区、 IV区，采用C40棒铣刀加工I区，仍是先分层粗加工，再随形加工，均匀留余3、 对于C3550至《3325之间螺旋面，采用C 160方肩面铣刀，仍是先分层 粗加工，再随形加工，均匀留余量lmm。
4、 采用C80面铣刀随形精加工C3236至<^3180之间一周螺旋面，采用C 160方肩面铣刀，单刀路近似制造随形精加工C3550至C3325之间螺旋面，余
量为O。
5、 C32球头刀，单刀路成形加工圆弧面，余量为O。 具体工艺路线如下-
1、 铸钢；
2、 粗车。车削加工单边留量5mm;
3、 半精车、精车。底面、外圆、内孔加工到尺寸。型面留量2mm;
4、 粗铣、精铣各型面及内圆绳槽，使用数控机床加工成型。 需要指出的是使用多段加工再组装一起的垫环的制造方法，从锻造毛坯到
组装焊合在一起至少需要15天时间；新制造技术只需4天即可完成。采用新的 制造技术进行加工，完全满足了图纸要求，明显提高了加工质量，降低了加工 成本，减少了材料使用成本，提高了生产效率，具有广泛的应用及推广价值。
权利要求
1、一种大直径多层螺旋面交互成型的垫环的整体制造技术，其特征在于该制造技术首先选用垫环整体铸造毛坯，其次将垫环设计型面分成IV个区域，I区0°～52°区域，此区域有三层螺旋面，第二层向第三层导升垫面的变化是螺旋面从0°开始变薄变宽，与52°处最厚面等厚、等宽，螺旋面交叠相错，在此区域内圆面有一段过渡绳槽；II区52°～180°区域，此区域有二层平行圆弧面；III区180°～232°区域，此区域有二层螺旋面，一层平行圆弧面，该螺旋面比I区的螺旋面宽、薄；IV区232°～360°区域，此区域有两层平行圆弧面，高度比II区多半个螺距；上述IV个区域在加工制造时再经过计算机辅助制造技术、多截面拟合法车削型面制造技术、螺旋面加工采用层切与随形加工相结合制造技术、大直径刀具近似制造技术四步联合制造技术。
2、 如权利要求1所述的大直径多层螺旋面交互成型的垫环的整体制造技 术，其特征在于计算机辅助制造技术、多截面拟合法车削型面制造技术、螺 旋面加工采用层切与随形加工相结合制造技术、大直径刀具近似制造技术四步 联合制造技术是指一、 计算机辅助制造技术根据二维图纸设计，使用三维软件进行建模，同时把与垫环相关的零件的 数模做好，依据它们之间的装配关系，再进行虚拟装配，检査这些数模是否符 合图纸以及设计的缠绕关系、装配关系是否正确；二、 多截面拟合法车削型面制造技术 多截面拟合法是指在整个圆周区域的不同位置，尤其是截面有变化的位置，做向心截面，把这些截面旋转到同一位置处，把各个面的点拟合，得到一个最 大的包容线，做为车削型面线；三、 螺旋面加工采用层切与随形加工相结合的制造技术根据垫环的结构特征，对每个区域的加工采用先分层粗加工的方式，即由上 端面开始切削，分若干层， 一层加工完成后再加工下一层，加工后在I区、III 区的螺旋面上出现梯形台阶，然后再随形加工，随形加工是指沿着螺旋面的上 升趋势由下向上抬刀加工，刀具中心运动轨迹为螺旋面的特征曲线；四、 大直径刀具近似制造技术对于较宽螺旋面，采用合适的大直径铣刀加工时，单刀路加工近似制造技 术， 一次走刀完成较宽螺旋面的加工。
全文摘要
一种大直径多层螺旋面交互成型的垫环的整体制造技术，属于机制工艺技术领域，其制造技术首先选用垫环整体铸造毛坯，其次将垫环设计型面分成IV个区域，I区0°～52°区域；II区52°～180°区域；III区180°～232°区域；IV区232°～360°区域；上述IV个区域在加工制造时再经过计算机辅助制造技术、多截面拟合法车削型面制造技术、螺旋面加工采用层切与随形加工相结合制造技术、大直径刀具近似制造技术四步联合制造技术。
文档编号B66D1/28GK101298310SQ200710054378
公开日2008年11月5日 申请日期2007年4月30日 优先权日2007年4月30日
发明者姚龙涛, 张永红 申请人:中信重工机械股份有限公司;洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司