寶鋼股份鋼管廠1#油套管噴印機執(zhí)行機構加工及安裝工藝分析

束棟令

摘要：寶鋼股份鋼管廠的1#油套管噴印機執(zhí)行機構在加工、安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)了一些問題，針對這些問題進行了分析。從加工精度、工藝和安裝精度、工藝的角度出發(fā)討論其對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并對噴印機執(zhí)行機構工作原理進行了介紹，根據(jù)其結構特點，提出了合理的加工工藝和安裝工藝，該新工藝，為今后再制造該產(chǎn)品打下了良好工藝基礎。

關鍵詞：噴印機執(zhí)行機構；噴印臺車；噴印頭；懸臂橫梁；矩形導軌座；導向座；滾珠直線導軌；加工工藝；安裝工藝

寶鋼股份公司鋼管廠1#油套管噴印機科研項目，由寶鋼股份技術中心、寶鋼機械制造分公司等部門通力協(xié)作獲得圓滿成功。經(jīng)鋼管廠現(xiàn)場10個月左右的生產(chǎn)考核，噴印機的噴印質(zhì)量達到設計標準，完全能滿足鋼管分公司的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)節(jié)奏。寶鋼股份公司鋼管廠1#油套管噴印機，由其比較獨特地方，一般鋼板板材的噴印設備是給板材噴印字體時，板材運動后停下，讓固定在特定位置的噴印機進行噴印，打出需要的字體，顯示板材特性和生產(chǎn)日期等。而鋼管廠生產(chǎn)鋼管時，要顯示其鋼管特性和生產(chǎn)日期等，就要在鋼管表面噴印字符，但鋼管表面細長，不能集中噴印較多字符，如將噴印機噴印頭固定，就打不出較長字符，生產(chǎn)出的鋼管產(chǎn)品特性和生產(chǎn)日期無法全部顯示，滿足不了鋼管生產(chǎn)的需要，為此，就需要噴印機噴頭能移動，從而噴印出較長字符，滿足現(xiàn)場鋼管生產(chǎn)的需要。下面我們就介紹噴印機執(zhí)行機構的主要結構及組成，看看噴印機噴印頭是如何移動的。

1.噴印機執(zhí)行機構主要構成

噴印機執(zhí)行機構是鋼管廠1#油套管噴印機的主要部件，是整個噴印機的骨架，其主要有支撐立柱、懸臂橫樑、矩形導軌座、噴印臺車等零部件組成，其結構詳見圖1。

支撐立柱共有兩根，其主要作用是支撐懸臂橫樑、矩形導軌座、噴印臺車等部件。懸臂橫梁下接矩形導軌座，矩形導軌座兩側(cè)裝有兩個導向座，其分布在左右兩邊，在導向座上裝有滾珠直線導軌，讓噴印臺車懸掛在上面，使噴印臺車能輕巧的在滾珠直線導軌上作直線運動。矩形導軌座下方裝有齒條，該齒條與噴印臺車上的電機齒輪嚙合，用于驅(qū)動噴印臺車沿水平方向作直線運動。噴印臺車上不僅裝有驅(qū)動電機、還裝有升降汽缸，使噴印臺車作上下的運動，另還裝有一對錐齒輪及搖動手柄等，其控制噴印頭在垂直方向進行微調(diào)，從而達到噴印機噴印頭離鋼管表面最佳距離，實行高質(zhì)量的噴印字符的目的。

2.噴印機執(zhí)行機構工作順序

首先噴印臺車上的電機轉(zhuǎn)動，帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，其齒輪與矩形導軌座上的齒條嚙合，使噴印頭在待噴鋼管上方作沿水平X方向運動，運動到預先設定的位置停頓（由計算機程序控制），然后，噴印臺車上的汽缸作運動（也有計算機程序控制），使噴印臺車作垂直運動，將噴印頭運動到待噴印的鋼管表面上方的設定高度，如果高度過底或過高，就可利用手柄進行微調(diào)（不同直徑的鋼管只要微調(diào)一次就行了），與此同時，在鋼管表面設定的地方，噴印頭適時噴出規(guī)定的字符，噴印臺車沿鋼管水平方向一面運動，而噴印頭也一面跟隨連續(xù)噴印，從而完成在鋼管上噴印較長的規(guī)定字符。噴完一根鋼管后，電機反向旋轉(zhuǎn)，齒輪、齒條嚙合帶動噴印臺車和噴印頭沿水平X方向反向運動，噴印臺車和噴印頭返回到起始位置，待噴下一根鋼管。

3.加工及安裝工藝分析

噴印機執(zhí)行機構是保證噴印標記作業(yè)的載體，其結構形式、強度、剛度、定位與走行精度直接影響噴印標記作業(yè)的進行和噴印效果。本文對噴印機執(zhí)行機構的結構形式、強度、剛度不作進一步討論，僅對加工精度，安裝定位和走行精度進行討論。

本次科研項目的噴印機執(zhí)行機構設計標準是：要求噴印頭在有效噴印行程范圍內(nèi)（矩形導軌座長度12500mm、有效噴印行程距離為4545mm）、噴印字符在水平和垂直方向偏差，不超過正負2.5mm[1]，同時，要求在12500mm長的矩形導軌座上滾珠直線導軌和導軌付之間的相對滑動要靈活、齒輪和齒條嚙合要平穩(wěn)。在這么長的范圍內(nèi)，要達到這樣較高的水平，這就對懸臂橫梁、矩形導軌座、導向座、噴印臺車等的加工質(zhì)量、加工精度、加工工藝和安裝精度、安裝工藝提出了較高要求。如果加工精度、工藝和安裝精度、工藝不到位，則就達不到設計要求，最終將會因傳動系統(tǒng)不穩(wěn)定把字符噴歪、噴糊，影響噴印質(zhì)量，不利于鋼管的生產(chǎn)。

當初，噴印機執(zhí)行機構在預裝調(diào)試時確實發(fā)生了一些問題。這些問題的產(chǎn)生，與加工精度、工藝不到位，安裝工藝、精度不到位，有密切關系。產(chǎn)生的問題一：導向座安裝在矩形導軌座上后，滑動不靈活，有卡滯現(xiàn)象。導向座1和導向座2（詳見附圖1）中臺車側(cè)面放大圖，導向座1和導向座2在全長12.5米矩形導軌座上，它們在y方向上，最大誤差有0.45毫米之多。產(chǎn)生的問題二：齒輪、齒條嚙合后，其側(cè)隙最大有0.75毫米之多。這樣大的誤差是肯定要影響噴印機執(zhí)行機構的平穩(wěn)傳動的。產(chǎn)生第一個問題的原因是，安裝工藝和加工工藝的問題。導向座1和2安裝后，它們在y方向誤差有0.45mm之多，肯定不是加工刨床本身有這么大的誤差。詳見附圖2，打處*所有處尺寸都是在一部刨床上加工完成的，即使不在一個加工位上，其在刨床上調(diào)整工位的誤差也不可能有0.45mm這么大。原因是滾珠直線導軌安裝孔M6中心線偏移，導致滾珠直線導軌安裝基準出了問題。當時，檢測出來大多數(shù)M6孔的中心線與B基準面的尺寸都不一致，而且誤差很多，最大有0.45mm，這說明說明M6孔加工有時，制造方?jīng)]有按圖紙要求控制好M6螺栓孔中心線的定位尺寸，且加工精度不高。如果當時加工時考慮將B面作為安裝基準，來控制M6螺栓孔中心線，并保證加工精度，且M6螺栓孔與滾珠直線導軌上的孔配作，就不會產(chǎn)生那么大的誤差。顯然、這是加工工藝和加工精度問題，同時當初沒有考慮M6螺栓孔與滾珠直線導軌進行配作，這是安裝工藝考慮不周所至。產(chǎn)生第二問題原因是：既有齒條本身零件加工質(zhì)量問題，也有電機軸上齒輪中心高和齒向沒有調(diào)整到位的問題。

當時齒條加工非常粗糙，背面有微量扭曲，因此、整根齒條上齒根與齒根及齒頂與齒頂?shù)某叽缍疾灰恢?；另外、電機底板座下安裝定位銷也沒打，顯然齒輪齒條的嚙合狀況沒有很好調(diào)試過，如果調(diào)試過，預調(diào)整好后，應該及時打上定位銷，把調(diào)整好的狀態(tài)保持下來。這顯然是制造方?jīng)]有按我們圖紙要求，對安裝工藝沒有做到位。所以，當時我們預組裝后，檢測出來齒條與齒輪最大側(cè)隙有0.75毫米之多，完全無法實行齒輪和齒條的嚙合，后來，對齒條進行了修理打磨，再反復對齒輪.齒條的安裝位置精心調(diào)整，才基本解決了該問題。這是沒有很好執(zhí)行安裝工藝要求的結果。我們在設計圖紙上要求噴印機執(zhí)行機構制造完成后進行預組裝，但加工制造單位的分包方?jīng)]有按圖紙要求去做。同時，齒條加工精度也沒有達到設計要求。

之后我們在為寶鋼股份鋼管廠承包制造第二臺噴印機執(zhí)行機構時，要求分包方嚴格控制加工精度和加工工藝，嚴格執(zhí)行安裝工藝，保證安裝精度，我們第二次安裝調(diào)試就非常順利，圖3是第二臺噴印機執(zhí)行機構工作時的情形，圖4是其噴印在鋼管上字符的成品效果圖。

4.結束語

經(jīng)歷了噴印機執(zhí)行機構科研項目的加工、安裝、調(diào)試整個過程，再一次說明加工和安裝工藝的重要性。在綜合機械項目中，除了基本的每個零部件加工質(zhì)量必須合格外，還必須保證這些零部件在整個機械系統(tǒng)中符合加工工藝和安裝工藝的要求。必須考慮清楚先加工什么后加工什么，先安裝那里后安裝那里，只有這樣才能保證整個機械系統(tǒng)的精度和質(zhì)量。僅保證每個零部件加工合格是遠遠不夠的，要從整個機械系統(tǒng)出發(fā)，考慮每個零部件的加工和安裝工藝。由噴印機執(zhí)行機構項目里所遇到的問題中，能得到一定的啟示，對我們今后的工作應有一定的幫助。

噴印機執(zhí)行機構在鋼管廠應用至今情況良好，完全能滿足生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)節(jié)奏的要求。寶鋼股份已運用該技術推廣到寶鋼股份以外的其他鋼廠，為其他鋼廠也制造噴印機執(zhí)行機構。

參考文獻：

[1]《機械設計手冊》化學工業(yè)出版社endprint