来皮带轮旋.pdf

芏学伟等 皮带轮旋压的现状和来来 皮带轮旋压的现状和未来 山东省科学院新材料所王举俸西南技术工程研究所洪窭 U l I I 对皮带轮的几种加工方法进行了对比 进而说明了旋压皮带轮的特 点 对旋压皮带轮的工艺流程 旋压成形原理爰国内外的应用情况作了介绍 预 测了旋压皮带轮的潜在市场 应用前景和发晨趋势 1 B i 言 关 翊 板材旋压皮 带轮 机械莉造业中普遍存在的问题是如何大 量地节 省原 材料 降低产品重盛 减少制造 成本及能源消耗 延长使用寿命 t提高产品 质量 减少加工 时 这些 问题的解决 最 终大都归结为基础零部件的优佑 由于三角 皮 带传 动是机槭传动 中最常见的传动形式 之 一 V形皮带轮 则是皮带 传动 中应 用最广 泛 的基础机械零伟 因此 如何解决好V 形 皮 带轮的优化 对促进机械行业的发展 具有 重要 的意义 但在实际生产 中 降低产 品重 r S 2 O l O 2 i n v 口 l i n v 口 i n c a t 寺 a 式 中s 分度圊齿厚 分度圆半径 口 分 度圆压力角 通过盍 表 算出q 由于C点在新 开线 虽 节省原材料往往 同提高产品 质量 降 低 产品成本相矛盾 很难 同时兼顾 而 旋压 V 形皮带轮的 出现 则打破 了这 一僵 局 同传 统 工艺相比 它 能节 省原 材料及降低重 量7 0 嘶 以上 生产效率可 提高 几十倍 降低生产 成 本3 5 嘶 同 时可 提高产 品的传统质量 而且 整 个生产过 程工艺稳 定 成 品 率 高 能 耗 低 无 污染 因而引起 了人们 的极大兴趣和 关注 本文将对V 形 皮带轮旋压技术的发晨 作一简要 的介绍 本文于 1 9 9 0 年1 i 月2 3 日收到 上 根据 撕开缦方 程得 O C r b 基圆半径 C OS 一 这 样就算 出了C点 交点 的坐标 4 绪 论 此方法简单 易学 具有较大的适甩价 值 在我们 为某广加工石英 钟表齿轮 横具 时 得到了很好的应用 使 犏程速度和加工效率 大大 提高 维普资讯 金属成形工艺 V 1 9 1 9 9 1 年 2 2 V形皮带轮加工工艺的发展 2 1 传统 加工 工艺的不 足 V形皮 带艳应 用历 史最长 目前国内最 常见 的是铸 铁皮带轮 其加 工工艺为铸造毛 坯后进行 机械 加工 由于其工艺所限 必然 造成产品重量 及传动 惯量大 材料消耗多且 利用率不 高 加工工 时长 对环境有 污染 因而铸造皮带轮能 耗多 成 本高 而且 由于 在 铸造 时易 出现缺 陷 所 以皮 带轮 的动 平衡 差 难 以保证 高速 运转的传动 系 统 的 稳定 性 铸造 皮带 轮除 了 由于其 大的传动惯量使 传动 系统的能 耗增加 而且在 频繁起制 动的 系统 如发动机 中 也会影 响传动轴及三 角带 的寿命 并降 低起 制 动 的 灵敏性 因 此 许多年前人们 就 巳开始 探索如何 改进皮 带轮 加工质量 进行 结构和工 艺 技 术 的优 化 目前结构 优化蜘最崖方案是把铸造形 式 的皮带轮改为 中空钢 板结构 并用 各种 工艺 去实现 这种结构可以充分发挥材料的抗扭 抗弯能力 以最少的材料实现所要 求的刚度 和强度 因而 可以大大降低产 品重 量 提高 材料利用率 降低生产成本 为实现这种结 构 巳采用的几 种加工工艺有冲压 铆焊 液 压胀形 等 冲压铆焊技术 是先 冲压 成两 瓣再 用 个 中心套 有 时不用 把两瓣结 台成一体 冲 压的两瓣合格零件搭在一起形成V形 橹角的 精度几乎 完全取决 于装配 同时 以焊接 式 铜焊方法把两瓣结合在 起 零件受热极易 产 生歪 斜 需要 增加定径工廖 若要满足 今 天 自动化工业 对皮带轮精度 的要求 剐两瓣 的搭 配精度必须很 高 从理 论上 讲 冲压 铆 焊法工艺简单且生产效率高 但实际上皮带 轮的径向跳动和侧向偏摆很难控制在所需的 尺寸精度范 围 内 而且用此法制造的皮带 轮 重 量大 成 本高 采用冲压 法 虽能生产整体 单槽y形 皮带 轮 生产效 率也高 但 径向和侧向公差不理 想 有时还要增加定径工序来保证零件的公 差要 求 再 者 模 具费用也较高 至 于用 冲 压法制 造多模V形 皮带轮 目前 尚未见有 报 道 且从模具实现工艺的角度考虑恐难以实 现 比以上 两种方法更先进更实 用并且在 近 几年首先打开我 国V形 板制 皮带 轮市 场的工 艺方法是液压 胀 形 技 术 国内如十堰 泉 州 绍兴 等地都有生产这 种皮带轮 的厂家 该方法是将拉伸后毛坯置 于模具 中 利用高 压液体 作为变形 介质 迫使毛坯成形 部分 与 模具相 应部分贴合 这种方法因 是整体 成形 故可制造 出整 体多槽V形 皮 带轮 因而 比上 述两 种方法更易 被现代工业所接受 但 这种 方珐的不足也 是明 显的 由于是多向合模 所以在所制造 的V形 槽上不 免在 径向留下 多 道台模 的痕迹 产品 的精 度完 全 由模具 的加 工精度保证 但合模模具在加工中很难确保 很高 的加工精 宦等级 在制造 中 皮带轮一 般比模具 低 个精 度等级 由此 想要 皮带 轮 达到十分 理想的精度 等级很 困难 另外 液 压胀形法的模具通用性差 一个制件需一副 模具 生产成本高 在加工中 每次的制件 装夹 都要 涉及高压 油的密封 问题 造成 了生 产效率 低 工作环境恶 劣 要 求设备功率大 等一系列不利因素 这也是该技术难于推广 的主要原 因 2 2 旋压V形 皮带 轮的特 点 旋压V形 皮 带轮是在铸造皮带轮 液压 胀形皮带轮 冲压焊接皮带轮 的基础 上发展 起来 的一 种新 型皮 带轮 其特点是 工艺先 进 省时省材 成本低 产品精度 高 重量 轻 转动惯量小等等 与目前国内使用最普 遍 的铸造皮带轮相 比 旋压皮带 轮的重要 减 少7 0 嘶左右 生产效率提高3 0 1 0 0 倍 成本 降低6 O 舾左右 旋压 皮带轮 的成品率几乎为 l o 0 嘶 皮带轮槽形各处径向跳动量捉有0 0 9 O 1 4 毫 米 动平衡指标 逸到G蚰j转动 惯 维普资讯 王学伟等 皮带轮旋压的现状和未来 瞄 量小 卿使皮带轮在起动 制动和传动中所 更换少量零件的基础上即可加工出设备设计 需的能量 减少 提 高了系统整体 性能 由于 要求 的制 件尺 寸范 围内的任 何尺寸 的V形 皮 重置减 轻和 转动 惯量减少 对传动 轴的强度 带轮 虽然 现在 实际 应用 中只用到三 槽 V形 和 刚度要求相应 降低 据 调查 有 的 气车在 皮 带轮 但 理论上可 以加工 出任 意槽 数的制 寒冷状态 下猛 然起 动和 急刹 车 时 当使用铸 件 尤其 与 目前我 国普遍使 用的铸造皮带 轮 铁皮带 轮 其传动轴 直径 仅有 1 7 毫米 时 比较 节省材料和重 量7 0 嘶以上 生产效 有 断裂 现象 然 而在使 用V形板制皮带轮 后 率 一般可达 s o i l 小 时以上 加 工单 槽 V形 则基本避免 了这一现 象 此外 因旋压皮带 皮带轮效率可 提高一 倍以上 降低生产成本 轮选用冷轧钢板制造 所以单件材料价格比 3 5 嘶 工作环境也傀越 日此用旋压法生产 铸造皮带轮下降3 5 嘶以上 而且冷轧板的边 的V 形皮带轮可广泛用于汽车 拖 拉机 备 角料还可套材使用 由此 旋压V形 皮带轮 类小型 电机 纺织机械 家用 电器及 自动他生 的市场 竞争 优势则更加 明显 产线 等领域 中 对机械行业 中最通用 的零 件 用旋压 法制造V形皮 带轮作为一 种先 进 之一V形皮带轮是一个更新 换代 而 且使 我 工 艺 比传统的铸造加 工方 法 冲 压 焊 接 国的皮带 轮生产更符合 国际通用标 准 因此 法 冲压成形法 液压胀形法等诸多技术有 旋压法生产皮带轮是一个必然的发展趋势 着几 太突 出特点 作为逦转加工方法 其制 旋压 皮带轮生产工 艺路 线可甩框图形 式 件的高精度易于保证 工装的通用性好 在 表示如下 一J r 一 J 剪切下料 1 冲裁落料 1 I 多次拉伸 l 糖整 j I 一一 一I I 一 聱 边l 冲 孔I J 抽 检f 旋 压 成 形 清 洗I 一 I I J 一 一一 r I 一一f f I I 一 f 烘干 I 表面处理 j 烘干 l I 检验 I l 包装 J I 出厂 I j 1 f I l l l 太利 英 国和瑞士 5 国 内外皮带轮旋压9 n r技术发晨 概 况 3 1 皮 带轮旋压 技术在 国外的 发展 金属 旋压技 术是一 种综 合 了锻造 挤压 拉伸 弯曲 环轧和液压等工艺特点的无切 屑压力加工工艺 是成形各种中空薄壁四转 体工件的手段之一 由于它具 有 节 省 原材 料 节省能源 成本低廉 设备简单和产品 质 量高 等一系列优点 所 以在现代塑性加 工 中已发展成 为一门新兴 的学科 特别 是在 航 空 导弹 火箭宇航以及备类军事技术 民 用 工业尊方面具有广 泛的发展前景 根据美 国AD7 5 5 8 7 6 报告 在 工 业 先进 国家 已研制 出大 约二 百种各种规格的 各粪 旋压机 其中许多 已系 列化 旋压设备 的生 产主要 集中在美国 德国 苏联 日本 意一 美 国的金属旋压技 术 已在国防和 民用 工 业 中得 到广 泛地应用 尤 其 进 入8 0 年 代以 来 美 国在 应用旋压技 术制造 皮带轮 方面的 报道数量 大量增加 其制造技 术也随着其它 技术行业 的发展 而不断得到 补充 相提 高 如 洛杰 希普莱 Lo d g e s h i p l y 辛 辛那 提 C i n c i n n a t i 赫福德 Hs f f o r d 伊 格 威尔 Ea g l e wa r e 等1 5 个 以上 制 造旋 压 枫 的公 司中 已有 多家公司可生产 用于制 造 V形 皮带轮的专用旋压机 德 国是 目前国际上 旋压机床制造 种类和 数量最多 的国家 技术先 进的多 种规格品 种 的系列化旋压设备畅销世界5 0 多个 国家 其 中生产制造V形 皮带轮专用旋压设备最负 盛 名的 是莱 弗尔 德 Le i f e l d 公 司 该 公 司 生产 的旋压机可加 工V形皮带轮的产 品从单 V形槽 到三V形 槽及沟稽直 径不 同 的 双V形 维普资讯 5 6 墨 工 芝 1 1 兰啦 槽皮带轮和劈缝式皮带轮 等 日本从 5 0 年代以来对旋压技 术的 发展十 分重视 旋压技 术 已渗入 到民品生产 的各个 领域 日本 的三菱重工 富士机 器制造和 h i 本主 轴制造公 司等从 7 0 年 代以来 巳研制 出多 种皮带 旋压机床 并对皮带轮旋压成形机 理进行了一 系刊的探讨 旋压皮 带轮 在 日本 高速发展 螅汽 车制造业 中应 用的实例比 比皆 是 如五十铃汽 车发动祝 皮带轮就是 旋压制 造 的 另外 英 国 瑞士 等发达 国家也能生产 旋压 V形皮带轮 用 旋压法生产V形皮带轮 在国外 发达 国家中应 用 已相 当普及 由于旋压 工艺的先 进性 使其生命力得到了完金的体现 据有 关资料报道 在其适 用的场合 旋压皮带轮 的使 用率 已达 7 0 以上 3 2 皮带轮蜒压技 术在 中国的发展 中国的旋压 技术从6 0 年代开始 经 过多 年 的努力 巳获得一 定发展 但我们在 旋压 设 备方 面与国外差距较大 尤其在 普旋 工艺及 设备方 面更 是一 个相当 薄弱的 环节 例如 水 壶 痰盂 的普旋应 用 比较早 但至 今大 多仍 停 留在人 工赶旋 等落后 的 自制 设备上 采用 旋 压 工艺制造 皮带 轮 蓐 内许多单 位都做 过尝 试 但也只能旋压单槽V 形皮带轮 对于 用 旋压法生产多槽v 形皮带轮的单位 据 了解 目前国内尚不太多 在皮带轮旋压方面开发 得 比较好 的主要 有三家 一是河北 景 县V形 皮带轮厂 该厂在 航空航天部15 2 5 所 的 扶持 帮助 下 1 9 8 9 年上半年引进一 台西 德莱 弗尔 德公司 的皮 带轮 旋压 机 并旋 出双 槽V形 皮 带轮 不 过引进该设备 花费了大量外汇 因 此这条路对 国内多数希望 搞皮 带轮 旋压 的单 位是可望丽不可及的 而在立足 于中国国情 走 自力更 生地发展 国产 皮带轮 旋 压 设 备方 面 山东省海 阳旋压皮 带轮 厂和 北京航空 航 天大学现代技术研 究所 已走 在全 国的前列 山东海阳旋压 皮带轮厂茌 山东省 科学 院材料 所 的 指 导 下 于 1 9 8 9年 初 研 制 成 功 了 LVX8 8 一 l 型立式专用旋压机 该机 巳旋出 了 从单 槽 双槽到三槽的多种规格 的皮 带轮 所 生产 的旋压皮带轮 巳投入 工业北批量生产 并应用于多种 车型 中 该厂的旋压皮带轮产 品 已为诙厂 刨产值百 余 万元 剖利数十万元 该设备 巳分别 获得 省级科技 进步 奖租全 国发 明博 览台铜牌 奖 该厂 下步准备 投资研翩 台自动化皮带轮旋压机 北京航空航天大学 亦准备 与京郫一企业 台作 研翩 较大 的皮带 轮旋压设备 另外 据报遭开封联合收割机 厂和福建机械科学研究院等单位也已开展 了 皮带轮 旋压工 艺和设备 的研 究 因 此 可 以 说 作为最有推 广价值和 最有 经济效益的皮 带轮靛压技术巳在我国蓬勃兴起 4 旋压皮带轮 发展前景分析 4 1 国内皮 带轮市场情 况 根据目前的初步调查 国 内有关使用皮 带轮 的部 分厂家使 用量 情况列表如下 土表 中所捏到 的皮带 轮 使用 数量只是 工厂名称 浙江新 昌内燃机总厂 浙江嘉 动力机厂 北寨内燃机总厂 上海汽车发电机r 天津汽车发电机厂 北京汽车发电机厂 上海内燃机厂 苎 兰 苎 苎 兰 1 产品墅号 485 490 480 4B2 495 J F 发胄机 发 电机 发 电机 4 05 汽车电机 年 产 量 皮带轮年徭隶量 万 万 万 万 万 万 万 万 如5 埔 万 万 万 万 万 万 万 乃 0 钟 维普资讯 芏学 伟导 萱 竺 一 一 机 器定产定 销的基础数 而每年 投放 市场 的 维修件销量一般是基础数的8 一 倍 亦即可 达 5 0 0 万 左右 同 时 以上 提到的仅 是 在 北 方 l也区所 了解 到的很少一部 分情 况 实际南 方的市场也是相 当大的 例如 以重庆 地区萌 言 在 当前大力发展 国产汽 车 引进技术 国 产 化的形 势下 重 庆地 区的 长安微 车 重 庆 五 十铃汽车 北泉 牌汽 车和 红岩汽 车 还包 括大量 的摩托 车 洗衣机 以及这些部件大量 的维修 翻新 对皮带 轮的需求量是决不会 少 的 从 以上 分析 已明确表明 V形皮 带轮 的 潜在市 场是十分 巨大 的 项 目 但 是 由于受 当前经济形 势的制 约以及 其它宴 卜 部 环境 的影 响 近期 内皮 带轮旋压技 术内发展立足手稳定和提高 不宜盲目大量 上马 以 免造 成象冰箱 彩 电 热 那 样 的 苦 果 如 果 治理 整 顿 进展 顺 利 可 望在 几 年 内 逐步形成一个适 宜的市场 环境 迎来 旋日 二 皮 带 轮 的 长 足 发 展 期 4 2 旋压 皮带轮技术经济分析 皮带轮 几种制 造方法 的技 术指标 和经济 j 效 果 对比如 下表 斟 以 目前 二汽 使用 的东NEQ1 0 V形 皮带 工 艺 方 法 铸造加工皮带轮 零件材料 生产效率 rai n 件 单件用料 k g 劳动条件 槽型质量 径向 端面跳动量 专用工装费用 适 用批 量 工时费甩 附 注 l 铸 铁 20 30 0 5 差 表 面会 出现 砂隈 0 j 以下 较 少 小 审批 l O 0 稚 要平衡试验 既 匪胀形皮带轮 0 8 钢板 0 1 1 0 差 轮 廓 不清 楚 0 3 0 5 大 一 呔 批 1 5 嘶 2 O 嘶 预制坯要热处理 旋压 成