CN107755985A - 一种无焊缝的全装配式辊子制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为一种无焊缝的全装配式辊子制造工艺。涉及辊子的加工制造技术领域。技术特征在于：轴头和辊体结合处无焊缝，轴头和辊体完全通过可靠的过盈装配所产生的结合强度满足和保证辊子受力和或气密性的需求、满足和保证辊子的加工精度。轴头和辊体在装配后，无需焊接、无需去应力热处理、无需中频淬火等热处理、无需轴头的精车等加工、无需辊子的动平衡校正，可极大的：缩短工艺流程、减少加工工序、减少加工工时、降低加工难度、降低制造成本，并实现完美的动平衡等级和制造精度。从而进一步引发一系列的：机床设备配置、配比、技术要求的变革和革新、工装夹具的变革和革新，车间规划布置和辊子制造工艺技术的变革和革新。

Description

一种无焊缝的全装配式辊子制造工艺

技术领域

本发明涉及辊子加工制造技术领域。其中以瓦楞辊为典型产品，涉及并包括压力辊、涂胶辊、网纹辊、砑光辊、压纹辊、胶辊等以轴头和辊体三部分结构为特征、有受力和或气密性要求的辊子加工制造技术领域。

技术背景

1、辊子的主要特征为：由两端的轴头(1)、轴头(2)和辊体(3)三部分构成。辊子的传统制造工艺为在轴头和辊体通过过盈装配后，需要对轴头和辊体连接处预留的焊缝进行焊接来满足和保证辊子受力和或气密性的需求。

2、辊子传统制造工艺之所以需要对轴头和辊体的连接处进行焊接的重要原因是：因为传统辊子的轴头和辊体的H/u、H/t等过盈配合无法满足和保证辊子复杂的受力和或气密性的需求，从而不得不对轴头和辊体的结合处进行必要的焊接。

3、辊子的轴头和辊体的材料大多属于中碳钢，可焊性不是很好，又由于轴头和辊体的功用不同，所以选用材料的含碳量等存在一定的差异，从而又增加了焊接的难度。以瓦楞辊为例，轴头材料通常选用 35CrMo，辊体由于要求具有较高的表面硬度(HRC55～60)，通常选用50CrMo或更高含碳量的特y种材料，可焊性差，异种金属焊接又增加了焊接的难度，容易产生裂纹，裂纹产生后如果不能及时发现和进行有效的处理，转入后面的中频淬火工序时，裂纹容易扩展，如果扩展至辊体表面，辊子只能做报废处理，即使没有扩展至辊体表面，返修处理也是相当困难，两者都直接导致高昂的成本。

4、辊子传统制造工艺，轴头和辊体装配后需要进行焊接，焊接不可避免的要产生工时和成本。

5、辊子传统制造工艺，轴头和辊体装配焊接后需要进行去应力回火热处理，热处理不可避免的要产生工时和成本。

6、辊子传统制造工艺，轴头和辊体装配后需要进行焊接，从而存在焊接热应力导致的弯曲变形，需要在焊接后进行有效的去应力热处理，轴头和辊体必须留有较大的加工余量待装配焊接后的整体加工，辊子的铣键槽、镗轴头蒸汽内孔、管螺纹和外螺纹，端面法兰连接螺纹孔、铜刀槽、压花等也只能在装配焊接后整体加工。

7、辊子传统制造工艺，由于焊接和或的中频淬火等都会导致辊子不同程度的弯曲变形，而辊子内腔在焊接装配后无法再进行加工，辊壁薄厚不均不可避免，需要进行动平衡校正，而动平衡只是在辊子常温状态下进行的校正，无法消除辊壁的薄厚不均这一难题。对于类似瓦楞辊这样需要在高温条件下工作的辊子来说，高温必然会导致辊子在工作时产生微量的弯曲，从而造成运行时的噪音大，辊子磨损快的不良后果。

发明内容

为了解决辊子传统制造工艺存在的弊端和难题，减少加工工序，降低加工工时，缩短工艺流程，降低制造成本，并极大的提高辊子的制造精度和质量，本发明提供如下技术方案：

1、通过一套自主研发的交互式计算机程序，根据辊子相关的功能结构尺寸Da、Db、Dc、Dd、De、da、 db、a、b、La、Lb、Lc、Ld等，工作受力状况FA、FB、Tq等，腔内介质的压强Pa和最高温度Tmax 等状况，轴头和辊体材料各自的性能状况，对辊子轴头和辊体尺寸D1、d1、d2、d3、L1、L2等参数进行设计计算和应力分析，使轴头和辊体通过可靠的过盈装配后所产生的结合强度可以完全满足和保证连接强度和或气密性等需求，从而使轴头和辊体装配后不需要进行焊接的全装配式辊子制造工艺得以实现，使辊子的加工精度通过可靠的精度装配制造技术工艺得以实现，从而使以其为核心的一系列制造工艺技术的变革和革新得以实现。

2、轴头和辊体通过冷装配和或热装配完工后，不进行焊接，从而不需要对轴头和辊体进行装配前的焊接坡口加工，从而简化了加工，并可以节省下全部的焊接工时，可以节省下全部的焊接成本。

3、轴头和辊体装配后不进行焊接，从而不需要焊接后的去应力回火热处理，可节省下全部的回火热处理工时，可节省下全部的回火热处理成本。

4、在装配前，轴头精加工至完工尺寸状态。如：外径尺寸、蒸汽内孔，端部法兰盘连接螺纹孔、键槽、管螺纹和外螺纹等。最佳工艺为通过专业定制的小型CNC数控加工中心来达成一次定位装夹完成轴头的所有加工的操作，既俗称的“一刀活儿”。从而极大得减少加工工序，降低加工工时，降低加工难度，缩短工艺流程，降低制造成本。在装配后，不需要再对轴头进行精车、镗蒸汽孔、铣键槽、端部法兰盘连接螺纹孔、管螺纹和外螺纹等加工。从而降低加工难度，减少加工工序，降低加工工时，缩短工艺流程，降低制造成本，并极大的提高产品的制造精度和质量。

5、在装配前，辊体也可精加工至完工尺寸状态。如：铜刀槽、刨或铣齿、中频淬火和热处理、复合热处理、包胶、压花等。从而降低加工难度，减少加工工序，降低加工工时，缩短工艺流程，降低制造成本，并极大的提高产品的制造精度和质量。当然、具体也可依据实际的设备状况、工艺技术能力状况、工装夹具和辊子的特殊需求选择装配后再整体加工。

6、辊子辊体表面的中频淬火、去应力热处理和复合热处理安排在装配前完成，从而消除辊子的辊头和辊体在装配后的弯曲变形因素，从而使辊头和辊体的精度装配后无需辊子再进行整体机加工的制造工艺得以实现，极大的降低加工难度，极大的减少加工工序，降低加工工时，缩短工艺流程，降低制造成本，并极大的提高产品的制造加工精度和质量。

7、轴头和辊体通过冷装配和或热装配后，由于没有会导致辊子弯曲变形的因素，辊子辊壁的均匀性得以保证，消除了导致辊子不平衡的根源，所以不再需要辊子的动平衡检测和校正，完美的动平衡等级通过制造工艺技术得以实现。辊子在常温和高温状态下运行都不会产生弯曲变形，辊子运行平稳安静，辊子的使用寿命得以极大的提高。并可节省下动平衡检测设备的投资，可节省下动平衡检测和校正的全部工时，可节省下动平衡检测和校正的全部成本。

8、除了上面所述的有益效果外，本发明的价值还在于以其为核心制造工艺所引发的一系列机床设备配置、配比、技术要求的变革和革新、工装夹具的变革和革新、厂房车间规划的变革和革新、和一系列辊子制造工艺技术的变革和革新。从而又进一步：优化机床设备的投入，优化车间管理，降低加工难度，减少加工工序，降低加工工时，缩短工艺流程，降低制造成本，并同时极大的提高产品的制造精度和质量。

附图说明

图1为辊子传统装配焊接制造工艺的焊缝非简化画法示意图

图2为本发明无焊缝全装配式辊子制造工艺的非焊缝简化画法示意图

图3为影响轴头和辊体结合强度的主要尺寸和因素示意图

图中：

1、轴头 2、轴头 3、辊体 4、焊缝 5、无焊缝(非焊缝的简化画法)

Da、辊子外径 Db、辊子齿底圆直径 Dc、周边孔分度圆直径 Dd、辊体辊肩外径De、轴肩外径

da、辊体内径 db、周边孔直径 a、开槽宽度 b、开槽深度 La、辊体长度

Lb、辊体中线到受力支撑点距离 Lc、辊体端部到受力支撑点距离 Ld辊体辊肩长度

FA、FB、支撑点径向力 Tq、辊子所受扭力 Pa辊体内压强 Tmax、最高工作温度

D1、结合面辊体内经 d1、接合面轴头外径 d2、轴头喇叭口内经 d3、轴头空腔内径

L1、结合面长度 L2、轴头喇叭口深度

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、技术特征、达成目的于功效易于明白理解，下面结合优选的实施工艺步骤做进一步的阐述：

第一步、通过一套自主研发的交互式计算机程序，根据辊子相关的功能结构尺寸Da、Db、Dc、Dd、 De、da、db、a、b、La、Lb、Lc、Ld等，工作受力状况FA、FB、Tq等，腔内介质的压强Pa和最高温度Tmax等，轴头和辊体材料各自的性能状况，对轴头和辊体尺寸D1、d1、d2、d3、L1、L2等参数进行设计计算和应力分析，使轴头和辊体通过可靠的过盈装配后产生的结合强度满足和保证连接强度和或气密性等需求，从面使轴头和辊体装配后完全不需要进行焊接的全装配式辊子制造工艺得以实现，从而使以其为核心的一系列制造工艺技术的变革和革新得以实现。

第二步、依照设计分别加工轴头和辊体。轴头精可加工至完工尺寸状态。如：外部轴颈、蒸汽内孔、端部法兰连接螺纹孔、键槽、管螺纹和外螺纹等，但无需加工焊接坡口。最佳工艺为通过专业定制的小型 CNC数控加工中心达成一次定位完成轴头所有加工的操作，既俗称的“一刀活儿”；辊体也可精加工至完工尺寸状态。如：铜刀槽、刨或铣齿、中频淬火和去应力热处理、复合热处理、包胶、压花等。当然，具体也可依据实际的设备状况、工艺技术能力状况、工装夹具和辊子的特殊需求等状况选择装配后再加工。

第三步、将验收合格的轴头和辊体通过冷装配和或热装配后完工。在完成辊子的轴头和辊体的装配后，无需对辊子的辊头和辊体的结合处进行焊接，辊子的轴头和辊体结合处无焊缝，辊子的轴头和辊体完全通过可靠的过盈装配产生的结合强度满足和保证连接强度和或气密性等需求；无需装配后的焊接，无需焊接后的去焊接热应力热处理；无需装配后的轴头精车、镗蒸汽内孔、铣键槽、端部法兰连接螺纹孔、管螺纹和外螺纹等的精加工，辊子通过精加工后的轴头和辊体的精度装配来满足的保证辊子的加工精度要求；无需辊子装配后的中频淬火和去应力热处理；无需辊子的动平衡检测和校正，完美的动平衡等级通过制造工艺技术得以保证和实现。

第四步、根据辊子的特殊需求和或辊体预留工艺对辊子进行后续的加工。如：外圆精磨辊面、楞型精磨、喷涂或电镀、抛光、包胶、压花、雕刻等。

以上描述说明了本发明的技术领域、基本原理、主要技术特征、解决的技术问题、有益效果和具体实施方式。本发明不受具体实施工艺步骤的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化、改进和延展，这些变化、改进和延展都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.本发明为一种无焊缝的全装配式辊子制造工艺。其特征在于：所述优选工艺步骤如下：

第一步：通过一套自主研发的交互式计算机程序，根据辊子相关的功能结构尺寸Da、Db、Dc、Dd、De、da、db、a、b、La、Lb、Lc、Ld等，工作受力状况FA、FB、Tq等，腔内介质的压强Pa和最高温度等状况，轴头和辊体材料各自的性能状况，对轴头和辊体尺寸D1、d1、d2、d3、L1、L2等参数进行设计计算和应力分析，使轴头和辊体通过可靠的过盈装配产生的结合强度满足和保证连接强度和或气密性等需求，从而使轴头和辊体装配后不需要进行焊接的全装配式辊子制造工艺得以实现，从而使以其为核心的一系列制造工艺技术的变革和革新得以实现。

第二步：依照设计分别加工轴头和辊体；轴头精加工至完工尺寸状态。如：外部轴颈、蒸汽内孔、端部法兰盘连接螺纹孔、键槽、管螺纹和外螺纹等，但无需加工焊接坡口。最佳工艺为通过专业定制的小型CNC数控加工中心来达成通过一次定位来完成轴头的所有加工的操作，既俗称的“一刀活儿”；辊体也可精加工至完工尺寸状态。如：铜刀槽、刨或铣齿、中频淬火和或热处理、包胶、压花等，但无需加工焊接坡口。当然，也可依据实际的设备状况、工艺技术能力状况、工装夹具和辊子的特殊需求等状况选择装配后再加工。

第三步：将验收合格的轴头和辊体通过冷装配和或热装配后完工。在完成辊子的轴头和辊休的装配后，无需对辊子的轴头和辊体的接合处进行焊接，辊子的轴头和辊体结合处无焊缝，辊子的轴头和辊体完全通过可靠的过盈装配产生的结合强度满足和保证连接强度和或气密性等需求；无需装配后的焊接，无需焊接后的去焊接热应力热处理；无需装配后的轴头精车、镗孔、铣键槽、端部法兰盘连接螺纹孔、管螺纹和外螺纹等精加工，辊子通过精加工后的轴头和辊体的精度装配来满足和保证辊子的加工精度要求；无需装配后的辊子中频淬火和或热处理；无需辊子的动平衡检测和校正，完美的动平衡等级通过制造工艺技术保证和得以实现。

第四步：依据辊子的特殊需求和或辊体预留工艺对辊子进行后序的加工。如：外圆精磨辊面、楞型精磨、喷涂或电镀、抛光、包胶、压花、雕刻等。

2.根据权利要求1所述，其特征在于：辊子的轴头和辊体结合处无焊缝。辊子的轴头和辊体装配后，无需对辊子的轴头和辊体的接合处进行焊接，辊子的轴头和辊体完全通过可靠的过盈装配产生的结合强度满足和保证连接强度和或气密性等需求。

3.根据权利要求1所述，其特征在于：轴头在与辊体装配前精加工至完工尺寸状态。

4.根据权利要求1所述，其特征在于：辊体在与辊头装配前也可精加工至完工尺寸状态。

5.根据权利要求1所述，其特征在于：辊子辊体的中频淬火和或热处理等在装配前完成，装配后无需辊子的中频淬火和或热处理。

6.根据权利要求1所述，其特征在于：辊子的轴头和辊体装配后无需焊接，无需去焊接热应力热处理。

7.根据权利要求1所述，其特征在于：辊子的轴头和辊体装配后，无需轴头的精车、镗孔、铣键槽、端部法兰盘连接螺纹孔、管螺纹和外螺纹等精加工，辊子通过精加工后的轴头和辊体的精度装配来满足和保证辊子的加工精度要求。

8.根据权利要求1所述，其特征在于：辊子无需动平衡校正，完美的动平衡等级通过制造工艺技术保证和得以实现。