摘要：本文介绍了DBM型板链的完整加工流程，从节约成本和提高效率方面考虑，灵活利用现有条件，把复杂的加工工艺简单化，采用冲压工艺代替割、钻、铣加工工艺，能用较低的投入、在较短的时间内完成新规格链条的生产。通过具体案例说明，合理的工艺编排、设计，能解决生产中的实际问题，创造经济效益。
关键词：地表给料机 重型板链 加工工艺 冲压成型
引言
地表给料机为板链式、重力诱导卸料的输送设备，适用于输送粉状、颗粒状、小块状物料，如生料、水泥、煤、石灰石、干粘土、熟料等。地表给料机作为一种散料转载设备，广泛应用于矿山、水泥、电力等行业。
板链是重要的机械传动基础件，应用范围广泛，在工程机械、农业机械、矿山冶金、水泥输送、日用化工等行业及家电、汽车等生产线上，发挥着传动及输送的效能。在水泥工业中常用的水平输送机、板链斗式提升机、埋刮板输送机、地表给料机等设备，都离不开板链。板链是地表给料机的重要部件，主要的承载受力部件，要求极限拉伸载荷大、耐用性强等特点。
DBM1600型地表给料机板链具有以下特点：输送范围广。这类链条对物料的种类、特性及块度的要求少。不仅能输送一般粉状、粒状和块状物料，而且可输送磨琢性大的物料。物料温度≤250度；输送能力大。极限载荷不小于1600KN，输送量范围为30～300m³/h；使用寿命长。板链采用高强度材料，大大延长了使用寿命。正常使用下，输送链使用寿命超过3年；运行可靠性好。先进的设计理念，保证了整机运行的可靠性，无故障时间超过了3万小时；操作、维修性好，易损件少，更换方便。
本文将一反常规，拓宽思路，灵活利用现有条件，把复杂的板链在制作和装配上简单化，又快又有效地解决实际生产问题，工艺设计人员及班组操作人员可以借鉴。
1 链板制作
以DBM1600其中的一种外链板为例，零件形状如图1所示，工件厚度为18mm，材质为40Cr。
图1 DBM1600外链板
根据实践经验，对外链板进行工艺设计。
1.1 冲压设备选用及冲压工艺改进
圆形孔冲裁力计算公式为F=πdtτ。DBM1600链条外链板所需冲裁力为F=2x3.14x67x18x450=3408156N，则该链板需选用350吨以上冲裁力的冲床加工。我公司只有250吨的冲床，故对冲压工艺进行了改进：
（1）用等离子编程将过盈配合孔割出，半径方向留3个毫米余量待后续冲压；
（2）利用中频感应加热设备逐个加热待冲孔。经过试验同时延孔中心线方向加热两个孔易导致工件冷却时中心距缩小，无法满足尺寸精度要求。
（3）双孔同时完成粗冲，完成热处理调质后再进行精冲。该工艺比先精冲再热处理的方式，更能使孔的尺寸精度趋于稳定，符合加工技术要求。
图2 加热过盈配合孔示意图
该冲压工艺改进可以大幅减少冲压所需冲裁力，135吨的冲床即可满足生产需求，节省了30余万元设备采购支出，给公司带来效益。
1.2 刀具材料及冲压工艺
选择Cr12MoV或H13K材料，淬透性好。从强度和淬透性综合考虑，上下刀的硬度控制在58-63HRC，冲头端部需局部高温回火处理，减少厚板冲压易出现的崩刃问题。
链板与销轴和套筒为过盈配合，链板孔表面粗糙度为Ra3.2，冲压过程需分为粗冲和精冲两道工序完成。
根据实践经验，对粗冲冲头进行改进，如图3所示。粗冲冲头设计5mm高低差，角度为15°，减小单位面积受力，减小冲裁力，提高粗冲冲头使用寿命。
图3 粗冲冲头示意图
根据实践经验，对精冲冲头进行改进。精冲冲头刃口需极为平整，，可减小孔内壁表面粗糙度，提高孔的平整性。粗冲与精冲间隙为半径方向0.8～1mm，孔内壁光亮带可达80%以上，满足零件技术要求及后续装配要求。
冲压工艺改进前，粗冲每个冲头平均冲压寿命约为300件。模具改进后每个冲头的寿命约为1200件。使用寿命提高了近4倍，降低了模具成本，提高了生产效率。该冲压工艺同时降低冲床在生产时50%的振动，提高了冲床的使用寿命，减轻了操作工人的听力损伤。
1.3 链板加工工艺路线
链板完整的加工路线为等离子切割下料→粗冲→精冲→加热并折弯→淬火→回火→喷砂。
经过上述工艺路线，链板即制作完成。经过实践证明，链板调质宜采用到温装炉（>700℃）的方式，保温温度850℃，保温时间60～80min，在整体到温情况下时间应尽量短，淬火液淬火，淬火时间约2min。回火保温温度580℃，保温时间120min，为防止回火脆性，出炉后油冷，冷却时间约20s。
1.4 模具装配、组装要求
图4 模具草图
为保证模具使用性能，对于上模的紧固，模柄和压板螺栓缺一不可，如图4所示。先将上、下模分别用螺丝固定锁死再上加工中心，钻出销钉孔。再打入圆柱销紧固上、下模。考虑到链板由等离子火焰切割机下料，工件侧面会比较粗糙，可采用活动调式定位，可根据工件侧面不同粗糙程度进行调节。模具需设计导柱导套，计算冲压间隙及选用卸料方式，在试冲后根据成型效果（毛刺、飞边）等具体情况适当调整，对卸料方式、进料方式再进行充分简化。
2 销轴、套筒、辊子加工
销轴、套筒、辊子是钣链的核心受力部件。销轴、套筒、辊子的加工工序有很多，例如车、铣、钻、磨，还有就是热处理。现以DBM1600地表给料机板链加工为例，模具各部件如图5，该型板链的辊、套、销加工可以作为该类工件加工的代表。
图5 辊子、套筒和销轴示意图
2.1销轴加工
销轴单位面积受力大，采用淬透性及冲击性能较好的42CrMo或者40Cr，根据工件直径选用合适的圆钢，先打好中心孔，调质处理HB220～240。再将外形车到尺寸，用分度头装夹铣出装配扁丝。最后通过中频处理达到所需硬度要求。
2.2套筒加工
套筒适合采用42CrMo或者20CrMo材料制作，在购买原材料时可根据选用切削量尽可能少的无缝钢管制作，在热处理前应留出外圆磨削余量。套筒低温回火，再将外圆磨削至要求的尺寸精度。
2.3辊子加工
辊子采用耐磨性能较好的40Cr材料，可定制采购锻件毛坯留好加工余量，将内、外圆车至尺寸要求，淬火并低温回火。
3 地表给料机的装配和使用
受压力机工作台面的限制，地表给料机的装配通常不能在液压机上一次性完成装配，即使具备大型油压机，从模具制作成本和油压机使用成本考虑，也是不经济的。而分为链节装配和整体装配，就可以很好解决上述问题。以DBM1600地表给料机板链为例，先用小型油压机压制内链节和外板销如图6所示，再在油压机工作台面上利用简易装配模具进行组装。
图6 内链节和外板销示意图
3.1链条防锈处理
为防止产品在运输、存放过程中生锈，宜采用防锈油给板链做防锈处理，如图7所示，提高地表给料机板链的防锈、耐腐蚀性能，延长使用寿命。
图7 防锈处理后的DBM1600板链
3.2板链的安装
将2m/根的链条依次相连，然后向头部方向拽引，如此依次进行，并绕过头部，然后由上轨道回到尾部装置，最后绕到尾部链轮。在运行部件回程的水平段，将链条两端联接好，形成一个封闭环如图8所示。如链条过长，可将接头处拆除部分链节后再连接，保证链条的张紧。
图8 DBM1600板链组装示意图
4 DBM1600板链设计意义
前文介绍的DBM1600板链的制作工艺，意义在于简单实用，可操作性强，在短时间内可完成工艺开发及生产任务，具体表现在以下几个方面：
（1）工序简单，可操作性强
没有很高的技术含量，容易理解，一般规模的机械制造企业可自主加工，加工周期短，省略和简化了很多模具的部件，如装配模具、折弯模具等。对于解决比较紧急的板链生产任务有较大的借鉴价值，能立即见成效。
（2）节约成本，成效明显
目前普通的冲压模具价格在30000元/t，很简单的冲孔模动辄过万，对于有相关生产设备的厂家可以自己制作模具，有效缩短制造周期，降低生产成本，创造很好的经济效益。
(3)突破常规，让我们对板链有了全新的认识
不论怎么设计板链，归根结底是要解决现实问题。该类板链的工艺设计，能用较低的成本解决生产中的实际问题，颠覆我们对传统板链加工理念，让我们对板链加工有了更加全新的认识。
参考文献：
［1］纪贵.钢铁材料手册第7卷[M].北京：中国标准出版社，2010
［2］王孝培.实用冲压技术手册[M].北京：机械工业出版社，2001
［3］翁其金，徐新成.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2004
［4］热处理手册编委会.热处理手册第二版、第三卷[M].北京：机械工业出版社，1992
论文作者:蒋洋渡
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/16
标签：加工论文; 地表论文; 工艺论文; 模具论文; 套筒论文; 辊子论文; 链条论文; 《基层建设》2019年第21期论文;