CN107877105B - 一种皮带轮及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械零件加工技术领域，具体地说是一种皮带轮及其制作方法。目前，皮带轮多采用铸造的方法制作，成本高，生产效率较低，铸造过程中对环境污染严重，且产品重量较大，难以实现快速启停，工作时产生热量不易散失。本发明技术方案采用压制、焊接等工艺制作皮带轮，将金属板材制成带有凹槽的皮带槽圈体、轮辋圈体、轮辐板体，再将皮带槽圈体、轮辋圈体、轮辐板体及轴套焊接形成轮体，并在加工轮辋圈体的过程中，在辋面上冲压出多个通孔为皮带槽底部散热。本发明可选用多种金属材料制作皮带轮，降低了加工难度及成本，大幅提高了生产效率，减小了环境污染，减轻了轮体重量，增强了散热能力，实现驱动设备的迅速启停。

Description

一种皮带轮及其制作方法
技术领域
本发明涉及机械零件加工技术领域，具体地说是一种皮带轮及其制作方法。
背景技术
皮带轮是一种传递动力的盘毂类机械零件，由于其结构特殊，制造工艺通常以铸造为主。采用铸造的方法制作皮带轮，原材料成本高，用量大，铸造工序耗时长，生产效率较低，加工费用高，对操作人员身体危害大，特别是铸造过程中对环境及空气污染严重；而在使用过程中，这类产品成品重量较大，其较大的惯性增加了皮带轮的启动能耗，难以实现快速启停。此外，铸造皮带轮的另一个缺陷是，轮体高速旋转时轮槽与皮带的摩擦使皮带轮产生的热量难以迅速散失。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种皮带轮及其制作方法，采用金属板材压制、焊接等工艺制作，如普通钢板等，大幅降低了材料成本及生产成本，克服了铸造皮带轮成本高、环境污染严重等问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种皮带轮的制作方法：
利用金属板材压制成至少带有一道皮带凹槽的皮带槽圈体、轮辋圈体、轮辐板体，再将皮带槽圈体、轮辋圈体、轮辐板体及轴套焊接形成皮带轮，其加工过程包括以下步骤：
a、坯料的制备
皮带槽及轮辋的坯料：根据设计宽度宽度要求将金属板材裁切加工成带状的皮带槽坯料及轮辋坯料待用；
辐板坯料：将金属板材裁切加工圆形的辐板坯料待用；
b、皮带槽圈体的成型
根据皮带轮的槽口形状、槽深及周长，利用钢带打圈机将带状的皮带槽坯料压制、分切成至少带有一道凹槽的C形圈料，再将带凹槽的C形圈料两端切口焊接形成一闭合的皮带槽圈体；
c、轮辋圈体的成型
利用钢带打圈机将带状的轮辋坯料压制、分切成C形的筒状圈料，再将筒状圈料的两端切口焊接形成闭合的圆柱状轮辋圈体，并确保轮辋圈体的外径与皮带槽圈体的内径相同；
d、轮辐板体的成型
利用冲压机将辐板坯料冲压成外径与轮辋圈体的内径相同、且中央带有一通孔的轮辐板体，该通孔为轴套固定位；
e、轴套制作：采用车削工艺将金属棒料或管材加工制成轴套，并确保圆柱状轴套的外径与轮辐板体的轴套固定位内径相同；
f、焊接
将轴套、轮辐板体及轮辋圈体由内向外依次套装并通过焊接连接成一体结构；再将皮带槽圈体套装在轮辋圈体外侧，并与轮辋圈体焊接连接；
多道皮带槽圈体并列设置的皮带轮，各皮带槽圈体逐道与轮辋圈体套装焊接，然后将相邻皮带槽圈体的槽口相互焊接连接；
g、整形处理
对焊接好的皮带轮表面进行打磨整形处理。
进一步，所述步骤a裁切的轮辋坯料，其宽度不小于各皮带槽圈体并列设置时，两最外层皮带槽圈体外侧壁的内径边缘间宽度。
进一步，所述的步骤a裁切轮辋坯料后，冲压出多个散热孔。
进一步，所述的散热孔沿相邻皮带槽圈体的邻接处均匀布设。
进一步，所述步骤d压制的轮辐板体，其板体的外缘及中央的轴套固定位均带有冲压形成的垂直折边。
进一步，所述步骤d冲压而成的轮辐板体，其截面呈波浪形。
进一步，所述的步骤f焊接时，应确保轴套及轮辋圈体的径向中心面重合。
进一步，所述的步骤f焊接时，多道皮带槽圈体与轮辋圈体焊接应由中央向外侧依次套装焊接。
使用上述制作方法制作的皮带轮：
包括至少一个经压制焊接而成的皮带槽圈体、轮辋圈体、圆盘状的轮辐板体、轴套；
所述的皮带槽圈体套装在所述的轮辋圈体外部，并与轮辋圈体外侧表面焊接连接；所述的轮辐板体中央设有一贯通的轴套固定位，所述的轴套嵌装在轴套固定位内，并与轴套固定位焊接连接；轮辐板体的圆周外边缘与轮辋圈体的内侧表面焊接连接；所述轮辋圈体的圆柱状辋面为无孔结构的辋面或辋面均布有散热孔，散热孔沿相邻皮带槽圈体的邻接缝隙均匀布设，使相邻皮带槽圈体的邻接缝隙呈开放状。
进一步，所述的散热孔为长通孔，该长通孔的大径（长度方向）垂直于轮辋圈体的端面。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种制作皮带轮的方法以及新型的皮带轮，可选用多种金属材料，如普通金属板材等，采用围圈、冲压、焊接等工艺进行轮体制作，便于加工，减少了原材料的成本投入，降低了加工难度及人工制造成本，大幅提高了生产效率，减小了环境污染，解决了现有技术采用铸造工艺加工皮带轮成本高、效率低、污染严重等问题。与现有技术相比，采用本方法制造的皮带轮的另一优点是，可根据设计要求，通过使用不同材料控制轮体的重量及成本，较轻的皮带轮不但易于作轮体的动平衡，而且便于运输，不易摔坏，同时克服了铸造产品的砂眼现象，使用过程中较轻的重量可大大降低了电机的能耗，实现驱动设备的迅速启停。在轮辋圈体的成型过程中，在圈体（辋面）上加工散热孔，以提高皮带轮的散热能力。
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
附图说明
图1为本发明方法制作的皮带轮结构示意图；
图2为本发明实施例的轮辋圈体结构示意图。
具体实施方式
图中：1、皮带槽圈体，2、轮辋圈体，20、散热孔，3、轮辐板体，4、轴套。
实施例
本发明皮带轮制作方法为：利用金属板材压制成至少带有一道环形皮带凹槽的皮带槽圈体1、轮辋圈体2、轮辐板体3，再将皮带槽圈体1、轮辋圈体2、轮辐板体3及轴套4焊接成一体形成皮带轮。
本实施例中以三道皮带槽的三角带皮带轮为例，详细说明加工过程，步骤如下：
a、坯料的制备
皮带槽的坯料：利用剪板机将金属板材裁切加工成带状皮带槽坯料待用；
轮辋的坯料：利用剪板机将金属板材裁切加工成带状的轮辋坯料待用，应确保轮辋坯料的宽度不小于各皮带槽圈体（三道）并列设置时，两外层皮带槽圈体外侧壁的内径边缘（槽底侧）间设计宽度L，由于本实施例中为三角带皮带轮，槽口呈梯形，当皮带槽圈体并列设置时，槽口总体宽度大于槽底侧总体设计宽度（即外层的两道皮带槽圈体外侧壁的内径边缘间设计宽度）。
加工多槽皮带轮时，为增加皮带轮的散热能力，裁切轮辋坯料后可在轮辋坯料上均匀冲压出多个散热孔，单槽（厚度较小的皮带轮）可采用无孔板材的坯料；所述的散热孔应沿相邻皮带槽圈体的邻接处均匀布设。
辐板坯料：将金属板材裁切加工圆形的辐板坯料，待用。
b、皮带槽圈体的成型
根据皮带轮的槽口形状、槽深及周长，利用钢带打圈机将带状的皮带槽坯料压制围圈，并分切成至少带有一道凹槽的C形圈料（也可通过设置模具形状一次压制出带有多道凹槽的圈料，以简化工艺），再将带凹槽的C形圈料两端切口焊接形成闭合环形的皮带槽圈体1。
c、轮辋圈体的成型
利用钢带打圈机将带状的轮辋坯料压制、分切成C形的筒状圈料，再将筒状圈料的两端切口焊接形成闭合的圆柱状轮辋圈体2，并确保轮辋圈体2的外径与皮带槽圈体1的内径相同。
d、轮辐板体的成型
利用冲压机将辐板坯料冲压形成轴向截面呈波浪形的轮辐板体3，该轮辐板体的中央设有一冲压而成的、贯通的轴套固定位（通孔），并确保轮辐板体3的外径与轮辋圈体2的内径相同；
所述步骤d压制的轮辐板体，其板体的外缘及中央的轴套固定位均带有冲压形成的垂直折边，以增大焊接面积。
e、轴套制作：采用车削工艺将金属棒料或管材加工制成轴套4，并确保轴套的圆柱状外径与轮辐板体的轴套固定位内径相同；根据设计要求在轴套的轴孔内加工键槽。
f、焊接
将轮辋圈体2、轮辐板体3及轴套4卡装在焊机的台具上，通过焊接使轮辋圈体、轮辐板体及轴套固接成一体结构；然后将皮带槽圈体1套装在轮辋圈体2外侧，并与轮辋圈体焊接连接；
多槽皮带轮的加工，各皮带槽圈体逐道与轮辋圈体套装焊接，最后再将相邻皮带槽圈体的槽口（外缘凸棱处）相互焊接连接。
所述的步骤f焊接时，应确保轴套及轮辋圈体的径向中心面重合；多道皮带槽圈体焊接由中央向两外侧依次套装焊接。
g、整形
将焊接好的皮带轮由台具上拆下，对其表面进行打磨整形处理。
使用上述制作方法制作的皮带轮：
包括至少一个压制焊接而成的皮带槽圈体1、轮辋圈体2、圆盘状的轮辐板体3、轴套4；所述的皮带槽圈体1套装在所述的轮辋圈体2外部，并与轮辋圈体2外侧表面焊接连接；
所述的轮辐板体3中央设有一冲压形成的、贯通的轴套固定位，所述的轴套4嵌装在轴套固定位内，并与轴套固定位焊接连接；轮辐板体3的圆周外边缘设有与轮辋圈体配合的焊口，该焊口与轮辋圈体2的内侧表面焊接连接，见图1；
所述轮辋圈体2的圆柱状辋面可根据皮带轮的厚度，选用无孔板体或采用均布有散热孔的开孔镂空板体（如图2），散热孔可采用大径（长度方向）垂直于轮辋圈体端面的长通孔。
本实施例采用辋面开有散热孔的轮辋圈体，由于皮带轮的各皮带槽外壁间会形成邻接缝隙A，如本实施例中的三道皮带槽圈体之间、槽壁外侧形成的两道三角形截面区域，可采用一列长散热通孔横跨两道邻接缝隙A，并横跨轮辐板体与轮辋圈体的焊口，以简化工艺，使上述的邻接缝隙A呈开放状，皮带轮高速旋转时带动气流为各槽底散热，以减少皮带磨损，延长使用寿命。
采用本发明方法加工制作皮带轮，可选用多种材料，大大降低了加工难度及制作成本，减少了环境污染。
最后应当说明的是：以上实施例用于说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的技术人员对实施方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质，均应涵盖在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种皮带轮的制作方法，其特征在于：利用金属板材压制成至少带有一道皮带凹槽的皮带槽圈体、轮辋圈体、轮辐板体，再将皮带槽圈体、轮辋圈体、轮辐板体及轴套焊接形成皮带轮，其加工过程包括以下步骤：
a、坯料的制备
皮带槽及轮辋的坯料：根据设计宽度宽度要求将金属板材裁切加工成带状的皮带槽坯料及轮辋坯料待用；
辐板坯料：将金属板材裁切加工圆形的辐板坯料待用；
b、皮带槽圈体的成型
根据皮带轮的槽口形状、槽深及周长，利用钢带打圈机将带状的皮带槽坯料压制、分切成至少带有一道凹槽的C形圈料，再将带凹槽的C形圈料两端切口焊接形成一闭合的皮带槽圈体；
c、轮辋圈体的成型
利用钢带打圈机将带状的轮辋坯料压制、分切成C形的筒状圈料，再将筒状圈料的两端切口焊接形成闭合的圆柱状轮辋圈体，并确保轮辋圈体的外径与皮带槽圈体的内径相同；
d、轮辐板体的成型
利用冲压机将辐板坯料冲压成外径与轮辋圈体的内径相同、且中央带有一通孔的轮辐板体，该通孔为轴套固定位；
e、轴套制作：采用车削工艺将金属棒料或管材加工制成轴套，并确保圆柱状轴套的外径与轮辐板体的轴套固定位内径相同；
f、焊接
将轴套、轮辐板体及轮辋圈体由内向外依次套装并通过焊接连接成一体结构；再将皮带槽圈体套装在轮辋圈体外侧，并与轮辋圈体焊接连接；
多道皮带槽圈体并列设置的皮带轮，各皮带槽圈体逐道与轮辋圈体套装焊接，然后将相邻皮带槽圈体的槽口相互焊接连接；
g、整形处理
对焊接好的皮带轮表面进行打磨整形处理。
2.根据权利要求1所述的一种皮带轮的制作方法，其特征在于：所述步骤a裁切的轮辋坯料，其宽度不小于各皮带槽圈体并列设置时，两最外层皮带槽圈体外侧壁的内径边缘间宽度。
3.根据权利要求1所述的一种皮带轮的制作方法，其特征在于：所述的步骤a裁切轮辋坯料后，冲压出多个散热孔。
4.根据权利要求3所述的一种皮带轮的制作方法，其特征在于：所述的散热孔沿相邻皮带槽圈体的邻接处均匀布设。
5.根据权利要求1所述的一种皮带轮的制作方法，其特征在于：所述步骤d压制的轮辐板体，其板体的外缘及中央的轴套固定位均带有冲压形成的垂直折边。
6.根据权利要求1所述的一种皮带轮的制作方法，其特征在于：所述步骤d冲压而成的轮辐板体，其截面呈波浪形。
7.根据加工权利要求1所述的一种皮带轮的制作方法，其特征在于：所述的步骤f焊接时，应确保轴套及轮辋圈体的径向中心面重合。
8.根据加工权利要求1所述的一种皮带轮的制作方法，其特征在于：所述的步骤f焊接时，多道皮带槽圈体与轮辋圈体焊接由中央向外侧依次套装焊接。
9.一种采用权利要求1制作方法制作的皮带轮，其特征在于：包括至少一个经压制焊接而成的皮带槽圈体、轮辋圈体、圆盘状的轮辐板体、轴套；
所述的皮带槽圈体套装在所述的轮辋圈体外部，并与轮辋圈体外侧表面焊接连接；所述的轮辐板体中央设有一贯通的轴套固定位，所述的轴套嵌装在轴套固定位内，并与轴套固定位焊接连接；轮辐板体的圆周外边缘与轮辋圈体的内侧表面焊接连接；所述轮辋圈体的圆柱状辋面为无孔结构的辋面或辋面均布有散热孔，散热孔沿相邻皮带槽圈体的邻接缝隙均匀布设，使邻接缝隙呈开放状。
10.根据权利要求9所述的皮带轮，其特征在于：所述的散热孔为长通孔，该长通孔的大径垂直于轮辋圈体的端面。
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