籠絞機(jī)固定頂針裝置的改進(jìn)設(shè)計

錢浩

（滬安電力控股有限公司，江蘇宜興214251）

1 結(jié)構(gòu)簡介

一臺國產(chǎn)籠式絞線機(jī)，設(shè)計制造并投產(chǎn)于1990年代初期，經(jīng)歷過多次大修理，具體結(jié)構(gòu)見圖1，圖1為固定頂針結(jié)構(gòu)示意圖。

絞籠內(nèi)的盤具裝卸結(jié)構(gòu)為一只活動頂針裝置和一只固定頂針裝置；頂針套與搖籃頂針座（圖中未顯示）緊配并用銷釘止動，頂針承受一定的軸向力，同時承載較大的徑向力，可任意旋轉(zhuǎn)；張力盤和壓板與頂針套之間采用一組滾珠作為運(yùn)動副，張力盤上開口槽內(nèi)套入薄鋼帶與摩擦片組合的張力帶；裝電纜盤具時，固定于張力盤上的擋銷插入盤具側(cè)面的小孔中，帶動盤具阻尼轉(zhuǎn)動，通過調(diào)整固定于搖籃上的帶張力包帶的蝶形螺母（下方有一只壓縮彈簧），可調(diào)節(jié)包帶摩擦力大小，實現(xiàn)絞線或成纜所需的張力。

圖1

2 故障現(xiàn)象與分析

問題一：因長期生產(chǎn)運(yùn)行，張力盤、壓板與頂針套之間的滾珠和滾珠槽均出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，其原因是原結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，與滾珠相配的三個零件的弧形加工精度低，其弧形槽的表面淬火硬度也達(dá)不到要求，滾珠組的腔內(nèi)油脂無密封，油脂容易擠出，造成潤滑不良。

問題二：頂針經(jīng)常卡住不轉(zhuǎn)，原因是軸承的配置不合理，單向推力球軸承的緊圈和松圈位置容易裝反，會導(dǎo)致頂針不轉(zhuǎn)；鎖緊軸承的圓螺母無止動圈，易松動或退出，出現(xiàn)本可避免的故障。

問題三：維護(hù)保養(yǎng)不善，滾珠組和頂針軸承未按規(guī)定進(jìn)行清冼、潤滑保養(yǎng)，導(dǎo)致滾珠及運(yùn)動組件的磨損加劇。

常用的修理辦法：一是擴(kuò)大圓弧槽直徑和滾珠直徑，滾珠由φ8mm擴(kuò)至φ12mm，加大張力盤、壓板與頂針套的弧形尺寸并進(jìn)行淬火處理，但由于零件尺寸小，弧形尺寸精度要求較高，淬火變形較大，裝配后的張力盤均有不同程度的配合不良問題。二是經(jīng)常成批更換頂針或軸承。

在實際生產(chǎn)操作中，帶上張力時，張力盤經(jīng)常會卡死，或張力不一致；若放松蝶形螺母，不使用張力，既不符合工藝要求，也會經(jīng)常出現(xiàn)扭曲、鼓包、外徑大小不一致等產(chǎn)品質(zhì)量問題，長期帶病運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

3 外購與改造的選擇

全部外購搖籃架，每只搖籃購置費(fèi)用約0.5萬，若全部更換,則需10多萬元，原設(shè)備廠家已不再生產(chǎn)，全部外委制造加工，報價為18萬元。鑒于此，我們選擇了盡可能利用原有頂針套、張力盤和頂針零件，按改進(jìn)設(shè)計的圖紙，進(jìn)行改造修理和加工。

4 結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計

改進(jìn)設(shè)計的目標(biāo)為：（1）提高張力盤的旋轉(zhuǎn)精度；（2）頂針不會卡死。在此基礎(chǔ)上，選擇結(jié)構(gòu)改進(jìn)的方案，因故障點(diǎn)都是運(yùn)動副精度、頂針的結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計和軸承標(biāo)準(zhǔn)件的配置問題，張力盤旋轉(zhuǎn)件改用軸承是最佳選項，同時對頂針結(jié)構(gòu)及軸承配置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，具體改進(jìn)如下。

（1）張力盤運(yùn)動副的改進(jìn)：將三件組合的滾珠結(jié)構(gòu)改為標(biāo)準(zhǔn)軸承結(jié)構(gòu)，提高旋轉(zhuǎn)精度，軸承內(nèi)外圈均采用過盈配合，軸承內(nèi)圈一側(cè)用一鋼絲擋圈限位，外圈用壓板壓緊，這樣，保證了張力盤的旋轉(zhuǎn)精度，其次在滾珠組的兩側(cè)用O形密封圈，油脂不會溢出。

（2）頂針結(jié)構(gòu)改進(jìn)：將原來與頂針軸和頂針套孔相配的一只球軸承和一只單向推力球軸承的布置方式改為一只單列圓錐滾子軸承和一只向心球軸承的結(jié)構(gòu)形式，其優(yōu)點(diǎn)是受力合理、裝配容易，向心球軸承不存在裝配方向的問題，單列圓錐滾子軸承的裝配也不易弄錯；同時，改進(jìn)頂針軸的功能結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計，在軸尾部的中心鉆一注油通道，在軸上的兩軸承之間開設(shè)油槽，油槽位置對應(yīng)著隔圈，在隔圈圓周上鉆6～8個φ4通孔，注油通道尾部螺紋孔處安裝一只黃油嘴或用一螺栓緊固，以備維護(hù)保養(yǎng)時加油潤滑。在向心球軸承左側(cè)加一擋板，頂住軸承內(nèi)圈，在擋板與球軸承外圈間設(shè)有一只O形密封圈，起油脂密封作用。

圖2

5 加工要求

（1）舊頂針套改制：以與搖籃頂針座相配的外圓和端面作為車削加工的定位基準(zhǔn)，將原滾珠槽車平為止，外側(cè)端面光平；調(diào)頭加工，以剛加工的外圓和端面為夾緊定位基準(zhǔn)，車削軸承孔并鑲壁厚3mm的套，軸承孔位置按N7級公差加工；再以鑲套的內(nèi)孔定位，車削另一側(cè)的軸承孔和外圓；軸承孔按N7級公差、裝張力盤軸承位置的外徑按p6級公差控制。

（2）新頂針套：按設(shè)計圖紙及技術(shù)要求進(jìn)行加工，公差要求同上。

（3）頂針軸：裝軸承的位置按p6級公差的要求控制，頂針頭作局部淬火處理。

6 檢測與驗收

（1）裝配（不裝張力包帶）后檢測，張力盤的徑向跳動和端面跳動量符合《GB/T1184-1996》7級精度要求；按《GB/T 26171-2010》的原則規(guī)定，由慢到快地手動旋轉(zhuǎn)張力盤30min，旋轉(zhuǎn)靈活，無卡阻現(xiàn)象；裝上張力包帶，調(diào)節(jié)蝶形螺母（下壓絲徑1.2mm的壓縮彈簧，以實現(xiàn)彈性張力）以達(dá)到各張力盤的張力均勻，生產(chǎn)運(yùn)行24h，無卡死或張力不一致現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量完全符合工藝要求。

（2）頂針旋轉(zhuǎn)自如，無徑向跳動和軸向竄動，密封良好。

7 效益分析

利用原有零件加工改制24套，用新材料加工12套，維修費(fèi)用只有3萬多元，節(jié)約支出10多萬元；更重要的是大大地提高了張力盤和頂針裝置的運(yùn)行質(zhì)量。

此裝置經(jīng)改造后已生產(chǎn)運(yùn)行一年多，效果良好，從未出現(xiàn)過運(yùn)行故障。為保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)。

［1］ 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.