铜板带轧机轧制线楔块设计优化探析

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摘要:介绍了某4辊铜板带轧机轧制线楔块的设计优化，着重从配合精度、制造和装配的成本和效率等多方面对楔块结构进行优化，对以后施工有一定借鉴意义。

关键词:铜板带轧制;轧制线;效率

轧制线调整装置是轧机本体中至关重要的机构之一，现代4辊铜板带轧机大多都采用斜楔式轧制线标高调整装置，其功能是对轧辊辊系辊径使用并磨削后进行有效补偿，通过该结构，可连续调整到使用的工作范围内，同时为换辊提供间距［1］。铜轧机通常设计的斜楔为整体式，整套轧制线调整装置安装在操作侧、传动侧机架窗口下部，在进行换辊操作时，需将轧制线装置落至最低位，下辊系随即可延机内导轨抽出，待换辊完成后，恢复至工作位置。

1轧制线调整装置的结构形式

轧制线调整装置主要由上楔块、下楔块、螺母、丝杠、驱动装置等几部分组成(图1)。整套装置设置在机加窗口底面上，自下而上依次设计为下垫板、下楔块、上楔块，其中下楔块内设计有螺母，在传动侧、操作侧中间设置一根丝杠，该丝杠在操作侧、传动侧分别设计为左旋和右旋，通过机架传动侧的驱动装置带动丝杠做旋转运动，下楔块中的螺母轴向移动，上、下楔块之间互相作用，将轴向运动转化为上下运动，进而实现轧制线标高的连续补偿。通过以上描述，可以得出该结构具有以下优点［2］:(1)在斜楔倾角的作用下，其产生轴向拉力，即丝杠轴向受力，丝杠螺母的传递精度相对较高;(2)采用滚动螺旋，内摩擦消耗降低，机械效率显著提升;(3)该结构充分利用了机架内部空间，可以使斜楔的轴向尺寸加大，使轧制线的上下调整范围增大。

2上楔块的结构设计优化

该结构优点众多，故被广泛用于铜板带轧机设计中。但由于整套调整装置调整精度高，故对总装精度亦提出了较高的要求，尤其是传动侧与操作侧的上楔块的上表面，一般装配大纲要求:“装配后应保证M、N面分别水平，且同时保证图1中M、N两顶面在同一水平面内，允差0．05mm”，这就对整套装置内零部件的加工精度和装配精度提出了很高要求。由于该结构存在多处重要配合尺寸，如轧制线左右两侧与机内导轨的滑动配合(图2中箭头A标注处所示);上下斜面之间的滑动配合;上楔块与导轨止口面之间需贴实(图2中箭头B标注处所示);丝杠与螺母之间的配合精度等，这些精度的累加，最终决定了整套轧制线装置的装配精度。然而在装配过程中，由于各零部件之间加工误差的累加，常常会造成机内导轨与上楔块箭头B标注的配合处的两处加工面不共面，加之箭头A标注处上楔块与机内导轨有滑动配合间隙。由图1可知，通过弹簧使机架内档面与上楔块贴实后，由于斜面的相互作用，会造成M、N面水平度均超差，这就需要通过钳工分别配研M、N两个面来满足质检大纲要求。现有的上楔块设计图纸如图3所示。为了保证等高，需研磨整个加工的上表面P面，该面往往研磨量会在0．1mm以上，不仅会降低原有的淬火层厚度，还会大大降低装配效率(正常研磨1个楔块表面每下0．1mm量需要1个人2天)。通过分析发现，基于M、N两顶面水平度超差问题，为了减小研磨量，我们希望可以通过调节局部配合来微调M、N两顶面的高度，待单个水平度调整完毕后，再对两顶面实施局部研磨，以满足最终质检大纲要求。因此，提出在图4所示的Q面增加铜滑板，这样不仅能够降低Q面与导轨面的磨损，同时在装配中可根据装配后的累计误差加垫调节Q面接触，以保证图1中M、N两顶面分别满足质检大纲要求的水平度允差，上楔块两翼增加铜板(图4)，并在铜滑板滑动面增加相应油槽。对于通常采用的上楔块设计，上表面N面图纸标注平面度一般在0．025mm以内，对加工精度要求较高。因此，基于从加工效率和装配效率入手，提出对上楔块结构设计进行优化。通过轧制线实际工况可知，上楔块与下轴承座柱面垫接触为一条线接触，故可优化上楔块的上表面为一条宽160mm高15mm的通长加工面，上楔块顶面更改后如图5所示，以保证精度检测和使用接触要求。上楔块和下楔块的受力情况如图6所示。轧制力P的受力分析:P=Ncosα=N'cosα(1)f=f'=μN=μN'(2)其中，P为轧制力，N、N'为上下楔块垂直分力，α为楔块夹角，f、f'为摩擦力，μ为摩擦系数。从图6中不难发现，上楔块上表面结构的更改并不会对上、下楔块的受力情况产生影响，两种结构的受力条件完全一致。因此，该设计优化方案可行。

3结束语

随着有色金属加工市场的不断发展，对于制造周期和制造成本也提出了很高的要求，针对常用的铜带轧机，本文提出了对轧制线调整装置中上楔块的结构局部优化，可大大降低楔块的加工成本，同时提高了楔块的装配精度和装配效率。该设计方案为轧机轧制线调整装置结构优化提供了一种思路，对今后轧机设计优化具有很强的参考价值。

参考文献

［1］李文武，莫军晓，赵晓飞，袁辉，王江．斜楔式轧制线调整装置新结构的计算实例［J］．重型机械，2015:

［2］王怀玉．大调节量斜楔式轧制线调整装置结构探讨［J］．有色金属加工，2009(1):

作者:牛文强 胡要强 单位:中色科技股份有限公司