液压支架油缸加工工艺革新.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 3 年第4 期 总第1 1 5 期 液压支架油缸加工工艺革新 关 文 ， 李红恩， 王 真 兖矿 集团机 电设备 制造厂 ，山东 邹城 2 7 3 5 0 0 摘要本文根据现场实践与生产经验提 出了“ 小柱堆焊改成焊套” 、 “ 带外导套缸筒加工工艺优化” 、 “ 活柱一次性修 中心孔及工艺台” 和“ 活塞杆 两顶加工” 4种工艺的革新 ， 并在 实际生产 中得到广泛的 应 用。 关键词 液压 支架油缸 ； 加工工艺； 工艺革新 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 1 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 9 0 7 9 7 2 0 1 3 0 4 0 0 7 9 0 3 在液压支架的制造过程中 ，油缸是其中的关键 部件。其制造方法 与工艺直接关 系着产品的质量和 生产成本 。 尤其在液压支架立柱的制造方面 ， 由于部 件多 ， 生产工艺复杂 ， 加工工序多 ， 制造速度直接影 响着生产工期。因此提高液压支架油缸方面的制造 T艺是提升企业形象 、 保证液压支架质量 、 按时完成 生产任务的重要因素 。 1 小柱堆焊改成焊套 为适应市场发展的需求， 我厂承担并完成了“ 薄 煤层一米 以下含坚硬夹矸薄煤层安全高效综合高效 机械化开采成套设备与技术” 这一科技项 目。我厂为 其配套 自主设计并制造 的 Z Y 2 6 0 0 ／ 6 ． 5 ／ 1 6 D型液压支 架实现 了兖州地区及周边矿区的普及推广 。其中液 压支架立柱的小柱见图 1 ， 一 ●- _ 登 釜 蓥 塞 荸 n 霉 味 一 ● - }I 5 0 4 41 5 82 图 1 小柱 图 由 图 1可 以看 出 ，左 端 加 工 后 的 尺 寸 为 d 1 5 8 ． 5 m m。为节约原材料 ， 使用 1 4 0 m m的圆钢进 行 堆焊 ，为 确保外 径尺 寸 1 5 8 ． 5 mm及长 度尺 寸 6 0 m m， 长度与直径上都留有足够的加工余量 ， 外圆 尺寸堆焊至 b 1 6 7 m m， 长度尺寸 6 0 ra m堆焊至 7 0 ra m 图 2 。 单边堆焊厚度为 1 6 7 1 4 0 2 1 3 ． 5 ， 堆焊一 道在厚度上一般为 5 m m左右 ，需要堆焊层数为 1 3 ． 55 2 ． 7层 ， 取整数为 3层 ； 一次堆焊宽度一般在 1 5 ram左右 ， 每层需要焊 7 0l 5 4 ． 6 7 ， 取整为 5道 ， 所以需要堆焊 1 5周圈。 由于堆焊 区域过于集 中， 堆焊层数多 ， 且 圆钢直 径 较小 ， 散热效果不好 ， 熔 池不断加大 ， 甚至超前于 电弧。 容易造成堆焊层成分偏析 、 夹渣、 气孔等缺陷， 影响密封性能 ， 很难控制产品质量。且在堆焊过程 中 左端 面无母材 ， 宽度 7 0 m m无 法保证 ， 需要增加原材 料长度或增加堆焊高度 ， 才能满足加工要求 。 j 、 9 l 敬 I I I J ㈩ ● l 70 4 4 4 5 8 5 图 2小柱堆焊 图 经工艺讨论采用焊套方式代替堆焊。如图 3所 示 ，小柱体左端车直 口及焊接坡口，小柱套采用 1 6 83 6 mm的无缝钢管下料 ，在车完 内孔及焊接 坡 口后 进行组对焊接。 由于 l 4 5 - 0 ．0。 4 m m及 1 5 4 0 ．0 4 i m m位置处为无缝钢管材料 ， 避免 了气孔 、 夹渣等 焊接缺陷 ， 防止密封沟槽缺陷的产生 。 图 3小 柱 焊 套 图 焊 接 强 度 校 核 ， 活 柱 工 作 状 态 下 受 力 为 1 3 0 0 k N， 小柱体与小柱套 Y形焊接坡 口深 2 0 ra m， 焊 缝强度不低于 6 0 0 MP a ，则焊缝承压能为 6 0 02 0 3 ． 1 4 X 1 2 0 4 5 2 1 ． 6 k N，安全系数为 4 5 2 1 ． 6 ／ 1 3 0 0 3 ． 5 ， 足以满足使用要求。 小柱套与小柱体的焊接量只有堆焊的 1 ／ 5 ， 提高了 生产效率近 5 倍 ， 并保证了产品质量。目前我厂现已制 造了8 套支架， 在北宿、 武所屯、 山东鑫国、 保利等煤矿 得到应用， 取得了良好的经济效益与社会效益。 7 9 煤矿 现代化 2 0 1 3 年第4 期 总第1 1 5 期 2 带外导套缸筒加工工艺优化 在有些液压支架立柱 的设计中 ，为保证缸 口及 导向套 的强度 ， 增大了缸 口直径及导向套 的厚度 ， 采 用了外导套的设计方式 ， 如图 4所示 ／ ． ⋯ ＼ I l l { ⋯ ； 善 毪 777777777万7 l l 1 1 2 5 图 4带缸箍缸筒 按照原工艺 ， 两端四爪撑内孔 ， 车缸筒左端 4 5 。 倒 角及 右端 2 6 4 m m直 口后转焊 接焊外导套 图 5 ， 转车床撑左端 内孔 ， 顶右端 内孔 ， 车右端 5 X 4 5 o 倒角 ， 转 T 2 1 2 0深孔钻镗床粗加工 内孔 至 2 2 6 m m， 然后再精镗滚压至 d 2 3 0 H 9 “ mm。缸筒在 车左端 4 5 。倒角及 右端直 口是 以 2 7 3 mm外 圆为基准 两 端用 四爪撑 内孔进行找正 ，而在焊完右端外导套后 采用撑 2 7 3 m m左端 内孔 ， 顶缸筒右端 的方式对缸 筒进行车倒角。由于缸筒毛坯 内孑 L 面与外圆同心度 相差较 大 ， 且 内孔一般带有椭 圆， 一撑一顶加工后 ， 容易造成精镗时缸筒内孑 L 与外导套中心偏移过多 ， 外导套的内孔 C面车不起来 。 图 5带 外 导 套 缸 简 经工艺分析分析 ， C面车不起来 是 因为焊外导 套前是以 2 7 3 mm外 圆为粗基准 ， 而焊完外导套后 以内孔为粗基准进行加工 。由于缸筒毛坯 内外 圆同 心度相差较大 ， 造成了基准相差较大 ， 不能满足生产 要 求 。为 保 证 基 准 的统 一 性 ，决 定 在 车 完 缸 筒 2 6 4 m m直 口及两端倒 角后先对 缸筒进 行粗镗 至 b 2 2 6 m m， 在焊完外导套后 ， 三爪撑缸 筒 内孑 L ， 顶缸 筒右端进行加工 。 这样保证 了基准的统一性 ， 问题得 到 了妥 善解 决 。 目前 我厂 以这 种加 _丁工 艺 生 产 Z F S 7 2 0 0支撑掩护式放顶煤液压支架 4 套共计立柱 1 0 0 0余颗 。 活柱是立柱的重要 部件之一 ，随着大采高高端 支架及大缸径油缸制造的发展 ， 为节省原材料 ， 活柱 多采用柱头 、 柱管 、 柱塞组焊 的方式 。如 图 6所示 为 活柱 图纸 ， 从 图中可 以看 出， 活柱的尺寸较大 ， 尽量 减少加工工序来提高其生产效率。原丁艺数控车床 采用三爪卡盘夹右端柱头外 圆， 顶尖顶左端 中心孔 ， 车 2 0 0 m m外圆及 2 0 5 m m等沟槽尺寸 ， 掉头夹左 端外圆 ， 架柱管右端车 S R 9 0 m m球头 ， 然后到普通车 床修左端 内孔倒角 磨床用 及右端 中心孔后转入磨 床磨削。由于数控车床需两次装夹工件， 且需要转普 车专 门修倒角 。 经工艺研究 ， 数车采用一撑一顶方式 加工 ， 如图 7所示 。 一 一 ． 疆量 网 蒗 S } O 篱 嚣 0 31 1 ] ∞8 I 图 6 小柱 图 图 7 小柱一撑 一顶加 工 在普车夹柱塞架柱管右端，车柱头处焊接焊余 高及焊瘤 ， 平柱头右端端面 ， 并钻 中心孔 ， 车柱头右 端台阶处外 网 ； 调头 ， 三爪夹 刚车 的工艺 台 ， 架柱管 左端，车柱塞处焊接余高及焊瘤，车直径 1 2 6 m m 深 5 ram的工艺台及 3 0 。倒角 ； 转数控车床使用软爪 撑 1 2 6 mm工 艺 台 ，顶 尖 顶 右 端 中 心孔 车 柱 塞 2 0 5 m m及其它沟槽 、 柱管镀铬 区及柱头 S R 9 0 mm。 由于顶尖顶在柱头的右端 ， 不能车削到根部 ， 需要让 出一直径 为 3 0 ram的工艺圆 台在 S R 9 0 ra m以 内。 精车完成后转磨床顶左端 c面及右端 中一 tL , L 进行磨 削。由于左端 1 2 6 mm工艺 台与 C面为一次装夹车 削面 ，保证 了磨 削时 2 3 0 H9 mm与 2 1 0 f 9 0 0 5 mm的同轴度要求 。由于数车采用一次装夹 ， 并且在 数车精 车完成后不再 回普车修中心孔及倒角 ，减少 了 2道工序及周转次数 ，较大提高 了活柱 的生产效 率 ，我厂采用此工艺已在多个架型十余套 支架 的 柱制造 中得到应用 。 3 活柱 一次性修 中心孔及 工艺台 4 活塞杆两顶加 工 8 0 煤矿 现代化 2 0 1 3 年第4 期 总第1 1 5 期 除立柱以外， 所有的液压支架油缸都有活塞杆。 活塞杆是液压油缸的重要 部件之一 ，是液压油缸动 力 的传递和执行部件 ，活塞杆加工速度与精度 的好 坏直接影 响油缸的生产进度。在原来的生产工艺 中 为方便夹持 ，在活塞杆端部会 留有一 3 5 ～ 5 0 mm 的工艺圆台，但由于数控车床液压卡盘本身结构的 限制 ， 其卡爪移 动的形成 只有 5 ram左右 ， 在更换粗 细相差较大 的活塞杆时 ， 由于T艺台尺寸相差较大 ， 需要拆卸来调节卡爪 ，尤其是在样机制造 中问题更 加显现。为提高生产效率 ， 保证生产质量 ， 制定活塞 杆采用两顶加工的加工工艺 。 活 塞杆加工 原工艺 为 下料 ，长度 加工余 量 1 O m m 一钻 中心孔一一夹一 顶粗 车外 圆和端 面一掉 头 ， 一夹一架粗 车台阶和端面 、 留工艺台一刨扁一划 线一钻孔一热处理一一夹一顶精车外圆一平头修中 心孔一磨削一 电镀。 工艺优化后 下料， 长度加工余量 3 ～ 4 m m 一铣端 面打 中心孔一粗车外 圆一刨扁一划线一钻孔一热处 理一采用两顶工艺精车 见图 8 一磨削一 电镀。 图 8 活 塞杆两顶加工 在生产过程 中，把原来的 A形中心孔改为 B类 带护锥中心孔 ，避免周转等方面造成的磕碰对工件 的影响。 且采用中心孔定位， 省去了更换工件品种时 拆卸卡爪 的时间， 使样机生产周期大大缩短 。 下料加 工余量 比原来减少 6 ～ 7 m m，减少原材料 的同时也减 少了车削加工量。 此工艺在我厂现 已成熟使用 ， 已加 工 2套支架的 3 0 0 0 余根活塞杆，提高了生产效率 1 0 ％左右 。活塞杆 的加工减少了两个加工及周转 工 序 ， 预计为我厂每年可节约资金 2 0 ～ 3 0万元 。 取得了 良好 的社会效益与经济效益 。 5 结束语 通过 “ 小柱堆焊改成焊套” 、 “ 带外 导套缸筒加工 丁艺优化 ” 、 “ 活柱一次性修 中心孔及工艺 台” 和“ 活 塞杆两顶加工” 4种丁艺的革新，优化了油缸生产工 艺 ， 产品质量得到 了保证 ， 生产效率有 了较大幅度 的 提高 ， 在油缸生产 中具有一定地推广意义 。在此基础 上我们仍不断探索调整新 工艺 ，针对 以后 的产品的 结构 、 形式进行适 当调整 ， 以适应产品 ， 适应市场 。 参 考文献 【 1 】成大先 主编． 机械设计手册第四版 ， 北京 化学工业出版社 发行 ， 2 0 0 2 ． [ 2 】孟少农，等．机械加工工艺手册 北京煤炭工业出版社 ， 1 99 9． [ 3 ] 郑文虎编． 机械加 工实用经验 ，北京 国防工业 出版社 ， 2 00 3． 作者简介 关文 1 9 8 3 一 ， 男， 毕业于山东科技大学， 助理工程师， 主 要从事液压 支架油缸工艺的制定与工装设计工作 。 上 接 第 7 8页 电磁波到达煤层中放有金属的位置 。那么金属柱所 在位置距 电磁波点源的距离有 S nt v 煤 公式 中 n为时问步长 的个数 ， t 0 为时间步长 ， v煤 为电磁波在煤层 中的传播速度 ，最后算得距离 s约 为 0 ． 7 5 m。 4结论 利用 F D T D算法和 m a t l a b所编的程序可以精确 计算仿真电磁波在煤层中的传播距离。能够为实地 煤矿中用到的无线通信、电磁透地等方面的产品研 发提供参考；对实际煤矿中利用电磁波来实现生命 探测以及应急救援等具有一定的实用参考价值 。 参考文献 【 1 】葛德彪， 闫玉波． 电磁波时域有限差分法． 西安 西安电子 科技 大学出版社， 2 0 0 5 ． [ 2 】侯钧， 亓丽梅， 高喜， 杨梓强． 基于 3维 F D T D算法的金属 柱平板慢波系统色散特性研究． 2 0 0 8年中国西部青年通 信学术会议． 2 0 0 8 ， 1 2 ， 成都． [ 3 J 刘广 亮． 煤岩介质 电磁 波衰减特性 的频 率域研 究． 济 南 山 东科技 大学， 2 0 0 6 ． [ 4 ]王涛． 电磁场计算中的时域有限差分法的研 究[ D ] ， 吉林 吉 林 大学， 2 0 0 3 ． f 5 】孙洪星． 有耗介质高频脉冲电磁波传播衰减理论与应用的 实践研究l J l ， 煤炭学报 2 0 0 1 ， 2 6 6 5 6 7 5 7 2 ． 作者简介 邢 春 超 1 9 8 1 ． 1 2 一 ， 男 ， 山 东人 ， 硕 士 ， 工程 师 ， 主要从 事微波通信 、 煤矿应急通信等领域的研发工作。 收稿 曰期 2 0 1 3 2 5 8l。