克服牌坊在精加工过程中的挠度

万会会

(洛阳有色金属加工设计研究院，河南洛阳471039)

牌坊是轧机最主要的零件之一，其铸造、加工要求都非常高，牌坊的形位公差和几何精度直接影响到产品的质量。在生产制造过程中为了满足设计要求、提高产品质量，需要不断改进机加工工艺，创新加工方法。由于牌坊特殊的几何形态，在加工中容易产生挠度，挠度是机械制造中不可忽视的因素，挠度可影响到零部件的机加精度和工作中的性能，在加工过程中必须克服挠度，才能更好的提高产品质量。

一些吨位小、长度较短的牌坊，自身产生的挠度小，对轧机的装配和轧机的工作几乎不产生影响。但吨位大，长度比较长的牌坊，在加工中产生的挠度值大，这样就会影响到牌坊的形位公差和几何精度，从而影响轧机的精度。近几年，我院设计的轧机向大型化迈进，其中设计的2400毫米热轧机，牌坊单片重大183吨，长度达11米，这种超重型大牌坊所产生的挠度非常大，而在工作状态下，牌坊是竖立起来的，如果在加工中不能克服挠度，牌坊在工作中就会呈现弯曲状态，如图1所示。

图1

1 挠度影响牌坊的加工

自由状态下牌坊的底角面与把合连接梁的面要求是垂直的，如图2所示。

图2

基准面A面与基准面B面垂直，在水平放置时是垂直的，如果不克服挠度，竖立起来后就会产生形变。随着客户对产品的要求越来越高，很多监造师要求牌坊在装配过程中，在不受任何辅助力的情况下，有一个好的姿态，即加工完成后最原始的状态。一个好的姿态对轧机精度和以后的使用非常重要。因为有很多零件把合在牌坊上，如果牌坊姿态不好，会直接影响到其他零件的配合精度。

2 从力学角度讲挠度影响轧机的使用寿命和工作精度

轧机工作过程中，由于两轧辊对板材的挤压，工作辊轴承座产生反方向的力，如图3所示。如果牌坊在工作状态下是弯曲状态，这个力对轧机会产生一个微小的震动，长时间使用会影响轧机的寿命并造成精度的丧失。

图3

3 针对不同类型的牌坊解决挠度的几种方法

3.1 变换方向克服挠度

一些细长的牌坊，吨位不大，截面不大，这种牌坊刚性差，在平放时产生很大的挠度，将中间顶起时，又会产生局部挠度。针对此类牌坊，在加工过程中可先让其侧立装卡，消除挠度，加工多个点，再平放，以多个点为基准找到同一水平面进行加工，如图4所示。

图4

图5

3.2 杠杆原理找挠度(原理如图5所示)

一些自身比较重的牌坊，可先用三点装夹，再用四点找平，使支撑点完全接触，均匀受到零件的重力，如图6所示。

图6

3.3 通过计算得出挠度值

一些超重超大的牌坊，用杠杆原理找挠度难度比较大。第一，中心点不好找;第二，费时费力;在这种情况下，可通过计算的方法得出挠度值。例如把牌坊看做一个简单的简支梁，梁上作用力为均布载荷。

①E、F之间可看成如图7所示梁的简图:

田青青当即组织了一支突击队。按郝浮萍提供的线索，突击队员手持棍棒，分乘两台手扶拖拉机，连夜向十里开外的柳家营进发。我无法阻止她的行动，只好嘱咐几个心细的人暗中周旋，尽力避免发生流血冲突。

图7

式中:

q－均布载荷;

x－总长上任意一处的长度变量;

E－材料的弹性模量;(可从机械手册中查出:钢材的弹性模量E=200GP=200×109N)

②F与中心线M处的局部载荷可单独计算，同样可简化为如图8所示。

其中l1与l2处的均布载荷可简化为力F1、F2

图8

挠度叠加法 ymax2=yFe+yf2

③ 最后得出:ymax总=ymax1+ymax2

计算得出的为理论挠度值，由于实际当中支撑面大，工件不规则，实际值应小于理论值，一般小于0.15。

4 结束语

本文介绍了我公司在牌坊加工过程中解决牌坊挠度的几种方法，通过对挠度的解决，保证了牌坊的加工精度，从而优化和提高了产品的质量。

［1］王信义机械制造工艺学北京理工大学出版社1989

［2］范钦珊工程力学清华大学出版社2005，8