大型邮轮用超长轴系组件的精加工方法技术

本发明专利技术涉及一种能够实现对总长达24700mm、外圆直径φ635mm、净重40t超长轴类产品制造的大型邮轮用超长轴系组件的精加工方法，关键部位为φ575锥度外圆及三处铜套外圆。半精车：工件双顶装夹，安装并校正过渡套，托中心架检查轴各档余量，保证余量充足均匀；镶套前精加工：1）工件双顶装夹，安装过渡套，重新车出精加工中心架位；2）轴1：20锥度外圆按要求尺寸放余量试车，试车后按瓦锡兰蓝配规范与锥度规进行蓝配，测量并检查蓝配情况，合格后精加工1:20锥度至尺寸；镶套：加热铜套后安装至指定长度位置；精车：按《铜套加工图》及《精加工节点图》依次精车三个铜套外圆、长度及铜套上各圆弧槽至尺寸；镗铣：按精加工图纸加工两端中心孔及螺纹孔至尺寸。心孔及螺纹孔至尺寸。心孔及螺纹孔至尺寸。

【技术实现步骤摘要】
大型邮轮用超长轴系组件的精加工方法


[0001]本专利技术涉及一种能够实现对总长达24700mm、外圆直径φ635mm、净重40t超长轴类产品制造的大型邮轮用超长轴系组件的精加工方法，属超长轴制造领域。

技术介绍

[0002]船舶的传动系统主要由船舶主机、齿轮箱、中间轴、螺旋桨轴及螺旋桨等组件，其原理为船舶主机(蒸汽机、内燃机和电动机)发出转矩传递给齿轮箱，齿轮箱调整转速后，通过中间轴把转矩传递给螺旋桨轴，进而驱动螺旋桨轴本体旋转，从而由螺旋桨轴上的螺旋桨产生前进的推力；大型豪华邮轮也被公认为是世界上最难建造的船舶种类之一，被称为“造船皇冠上的明珠”，和LNG船、大型航母并称为世界三大最难建造的船舶。大型豪华邮轮的建造发展代表了一个国家的综合科技水平与制造实力，目前仅有意大利、德国、法国、荷兰欧洲四国具备大型豪华邮轮建造能力。而大型豪华邮轮的传动轴系也是整个船舶的重中之重,螺旋桨轴做为船舶的传动系统中重要组成零件，产品精度要求高，制造难度大、生产周期长。此次本申请人受研制超长螺旋桨轴组件为德国迈尔船厂委托瓦锡兰公司制作，此产品用于全球最大豪华游轮度假品牌皇家加勒比国际游轮“海洋标志号”（Icon of the Seas）这是2009年“海洋绿洲号”和2014年“海洋量子号”下水之后，皇家加勒比时隔多年的第一次新船系发布。“海洋标志号”将成为国际游轮业发展的划时代里程碑，和游轮度假产品的新标志。

技术实现思路

[0003]设计目的：立足企业现有设备，设计一种能够实现对总长达24700mm、外圆直径φ635mm、净重40t超长轴类产品制造的大型邮轮用超长轴系组件的精加工方法。
[0004]设计方案：为了实现本专利技术的设计目的。
[0005]1.产品现状：产品精加工图见附图1，可知该产品为轴类零件，具有长度长、重量重、尺寸精度高的加工特点，同时轴身需镶三处铜套，总长达24700mm，外圆直径φ635mm，净重40t,属于的超长轴类产品。
[0006]2.技术要求：2.1与螺旋桨叶相配合处锥度要求1:20,斜度要求0.031，跳动要求0.16,直线度要求0.021, 粗糙度要求Ra1.6,同时锥度大头端直径要求φ575
±
0.05,锥度长度1247；锥度外圆与标准件锥度规需进行拂配，保证蓝油接触面积≥85%。
[0007]2.2轴外圆需镶三个铜套,过盈量依次保证(0.27～0.46)丶(+0.21～+0.36)(+0.205～+0.35),铜套长度分别为1695、1185、1340，铜套外圆最终精加工尺寸φ635h7、φ505h7、φ488h7,圆柱度要求0.02,粗糙度要求Ra1.6。
[0008]2.3轴两处区域(图纸标注L1**和L2**)粗糙度要求Ra6.3
‑
Ra12.5，跳动要求0.4，后续需喷砂保证SA2.5,并在喷砂外圆进行环氧包覆，环氧分两层颜色分别为灰色和黑色，并保证表面平整度及厚度符合环氧要求。
[0009]2.4轴右端（联轴器端）φ390h7外圆要求跳动0.16，圆柱度要求0.02，粗糙度要求Ra0.8。
[0010]3.技术分析：该产品作为大型邮轮用超长轴系重要组成部件，联轴器端通过液压联轴器与中间轴相连接，锥度端通过锥度接触面与螺旋桨相连接，因此对于锥度配合部位的尺寸精度要求相当高，这将直接影响轴系传动及运转的稳定性和安全性。此外，产品外圆需镶三处铜套长度分别为169、118、134，过盈量需满足(0.27～0.46)、(+0.21～+0.36)(+0.205～+0.35)要求，由于轴长度过长，在镶套过程中可能存在铜套温度下降导致加热后间隙不足引起的卡死。轴三处铜套之间L1、L2距离内需进行喷砂满足Sa2.5清洁度要求，同时在外圆包覆环氧涂层，轴必须在铜套外圆搭托架支撑并不停旋转工件，轴长度24700mm，后续的起吊及转运，这也是本专利技术需要考虑和解决的难题之一。螺旋桨轴精加工完成后成品总长达24700mm，外圆直径φ635mm，净重40t,属于超长大型轴类产品加工范畴，本专利技术试制的主要内容包括：3.1 产品外圆上有一处1：20锥度，锥度因使用需要需与螺旋桨进行装配并且粗糙度需满足Ra1.6要求,还需保证锥度跳动0.16及直线度0.21，对机床锥度及刀片的耐磨度要求较高，同时涉及到锥度粗糙度加工及锥度的测量问题。
[0011]3.2 轴外圆需镶三个铜套，由于铜套及轴长度过长，在镶套过程中极易发生铜套温度降低尺寸收缩而导致的卡套现象，固需完善加工工艺及镶套工艺，选择合适的镶套方法及步骤，确保镶套过程的顺利。
[0012]3.3 轴外圆标识L1**及L2**处明确需喷砂至SA2.5要求并进行环氧的包覆，考虑喷砂对机床的影响，固轴需在下车后进行旋转操作，为保证轴旋转的安全，需设计专用托架及滚轮，并设计专用防护工装保证铜套外圆的安全。
[0013]3.4 螺旋桨轴长度24700mm，传统的起吊方式易导致轴下挂变形，不利于产品的质量，固需结合车间起吊方式及行车吨位实际情况，设计专用的起吊工装及起吊规范，确定起吊方式，保证产品的加工质量。
[0014]4.技术难点及创新点：难点1. 产品外圆上有一处1：20锥度，锥度因使用需要需与螺旋桨进行装配，粗糙度需满足Ra1.6要求,还需保证锥度跳动0.16及直线度0.21，由于轴长度达24.7米，无法采用三坐标测量的方法对锥度进行测量，固需要用标准量具锥度规对轴锥度进行蓝油拂配的方式进行检验，并且为了防止锥度规吸附在轴锥度上，还需设计专用的工装顶出锥度规。
[0015]难点2. 轴外圆需镶三个铜套，铜套长度分别为1695、1185、1340，过盈量(0.27～0.46)、(+0.21～+0.36)(+0.205～+0.35)，轴长度24.7米，在镶套过程中如铜套从轴一端开始镶套，行程过长，极易发生铜套温度降低尺寸收缩而导致的卡套现象，严重影响产品质量，造成重大的损失，影响产品的交货期；难点3. 轴外圆标识L1**及L2**处明确需喷砂至SA2.5要求并进行环氧的包覆，考虑到喷砂对机床导轨的影响，轴需在下车后进行喷砂，并进行后续包覆环氧的步骤，喷砂位置在三处铜套中间导致轴支撑位置必须在铜套外圆上，考虑到轴长度24.7米及轴的重量40T，极易对铜套外圆造成损伤，影响轴的质量；创新点1：锥度的加工及检验。产品左端外圆1:20锥度由于轴长度过长、形位公差要求高在制定工艺过程中进行了优化分别为以下几点
①
半精加工时需测试相对应的刀片
耐磨程度是否满足要求，确保车加工长锥度外圆一刀不需要更换刀片，刀片无明显磨损，保证加工精度，加工过程中需试验机床合适的转速及进给
②
为解决锥度测量问题设计一款锥度规（锥度规即轴套，下图中图2所示）对锥度外圆进行检验，通过蓝油拂配的方式检验锥度外圆是否满足要求（如图2所示）
③
锥度规在使用过程中需在轴外圆涂抹蓝油，后通过拂配接触面积来确认锥度是否合格，在拂配过程中空气被排出后容易使锥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型邮轮用超长轴系组件的精加工方法，螺旋桨轴精加工完成后成品总长达24700mm，外圆直径φ635mm，净重40t,其特征是：（1）锥度的加工及检验：产品左端外圆1:20锥度由于轴长度过长、形位公差要求高在制定工艺过程中的优化分别为以下几点：
①
半精加工时需测试相对应的刀片耐磨程度是否满足要求，确保车加工长锥度外圆一刀不需要更换刀片，刀片无明显磨损，保证加工精度，加工过程中需试验机床合适的转速及进给；
②
为解决锥度测量问题设计一款锥度规对锥度外圆进行检验，通过蓝油拂配的方式检验锥度外圆是否满足要求：
③
锥度规在使用过程中需在轴外圆涂抹蓝油，后通过拂配接触面积来确认锥度是否合格，在拂配过程中空气被排出后容易使锥度规吸附在轴锥度上，因而采用打压工装，通过螺杆固定锥度规，液压千斤顶反向作用力来取出锥度规；（2）镶套：1）镶套需要的工具：温控箱、陶瓷加热绳、热电偶、连接线、铁链；2）热装的详细步骤说明：2.1对工件清洁程度、具体尺寸进行详细检查；2.2铜套依次放置在轴上靠近镶套位置处，并用垫片垫高，不予轴身接触；2.3按铜套实际长度缠绕对应数量的陶瓷加热绳，基本保证300mm一根加热绳的要求；2.4对铜套进行加热，温度控制在180℃以上、250℃以下；2.5测量铜套温度及铜套尺寸，确认膨胀量是否满足要求；2.6拔除电源后铁链起吊铜套中心位置，铜套两边各安排两个人辅助；2.7行车依次缓慢前进，铜套周围辅助人员观察铜套高低并及时调整，后方人员用干净木头顶住铜套尾部并辅助行车前进；2.8前方人员观察镶套位置线并及时进行位置调整，确保铜套镶至指定位置，保证后续加工余量；（3）喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫滨，吕斌杰，凌超强，谢细键，包诗博，沈川，
申请(专利权)人：宝鼎重工有限公司，
类型：发明
国别省市：