四工位軸承内外圈淬火機床

張光榮

 

（甯夏[Xià]機械(Xiè)研究院，甯[Níng]夏銀川，750001）

 

摘要

分析了氣動四工位淬火壓床的特點與優勢，探(Tàn)讨了适用于高碳鋼軸承淬火的機(Jī)床與配套的模具結構。介[Jiè]紹了壓床[Chuáng]對于各種形狀(Zhuàng)、尺寸被淬[Cuì]工件的适宜性，為滿足淬(Cuì)火工藝要求，實現模具保持

 

壓力淬▿火▿提[Tí]供了新型的自動化設備，是高碳軸承鋼淬火[Huǒ]較為适宜的(De)工◆藝◆裝備。

關鍵詞

四工位 氣動 滲碳鋼軸承 淬[Cuì]火壓床

作者簡介

張光榮，甯夏機械研究院▽院▽長，正⋄高⋄職高級工程師，機械專業(Yè)，各淬▲火▲壓(Yā)床的機械結構、●總●體設計[Jì]，課題組長，專利發明人。

4 - Ram Inner and Outer Bearing Rings Quench Press Zhang Guangrong

 

 

（Ningxia Machinery Research Institute，Ningxia Yinchuan 750002, China）

 

Abstract:

This thesis analyses the characteristics and superiority of pneumatic four- ram quench press, discusses the structure of the quench press and tooling for high-carbon 

 

steel bearing . The thesis Introduces the suitability for quenching the different shapes and the different dimensions parts, a new type full-automatic equipment is 

 

provided for meeting the quench technological requirements and to complete the quenching process by the tooling keep pressure, the press is suitable for high-carbon 

 

steel bearing and it has obtained patent right of the country.

 

Key words:

 

four- ram pneumatic carburizing steel bearing quench press

 

一、 概述

四工位淬火▽壓▽機▾是▾針對高●碳●軸承鋼（GCr15 系列）軸承内、外圈套類工件▾進▾行模壓淬火的壓淬設備。在淬火過程(Chéng)中，為了減少工件變形，◈采◈用壓機與相應的模具◆配◆套，将加熱到淬火(Huǒ)溫度▲的▲工件用調定的力壓緊并保(Bǎo)持，垂直◇進◇入淬火油液中，淬火油液按設定的●方●(Fāng)式流動冷卻工件，淬火完(Wán)成後(Hòu)，模具與工[Gōng]件同時出油，釋放工[Gōng]●件●，完成模具保持淬火過程。使用該機床可以大大減小淬火變∇形∇、保證淬火質量[Liàng]和零(Líng)件尺(Chǐ)寸穩定的(De)◊目◊的。該壓床與轉底加熱爐或其他各種類型的加(Jiā)熱爐配套使用，被淬工(Gōng)件包括[Kuò]圓柱滾子(Zǐ)軸承、圓錐[Zhuī]滾子軸承、球面滾子[Zǐ]軸承(Chéng)、球(Qiú)軸承等的∆内∆[Nèi]外圈。對于大型工件可以配備[Bèi]機械手[Shǒu]∆上∆下工[Gōng]件，包括機械手在内，各工位設(Shè)計成[Chéng]單工位⋄程⋄序自動控[Kòng]制， 也可[Kě]手動控制。

∇該∇設備[Bèi]原理獨特(Tè)、結構新穎、●使●用範[Fàn]圍廣，具[Jù]有自動化程度高，▿工▿[Gōng]作可靠性強，淬(Cuì)火工[Gōng]件質量穩定、模具通用○性○[Xìng]強、占地面積◈小◈等顯著特點。采用該設備可大(Dà)大提高▾淬▾火工作效率(Lǜ)，減輕⋄勞⋄[Láo]動強度，降低廢品(Pǐn)率，促進工廠熱處理工(Gōng)藝▽水▽[Shuǐ]平上台階。

 

二、 設備的主要技術(Shù)數據

 

1	淬▲火▲零件[Jiàn]數量	1～4 件（四工▽位▽）
2	淬火時間設▾定▾範圍	0～99.99 小時連續可調(Diào)
3	油循環▲冷▲[Lěng]卻時▽間▽	手動，每工位可(Kě)單獨▿設▿定[Dìng]
4	被淬火工件(Jiàn)尺寸	直徑：φ75～φ450mm，高度：25～250mm

 

三、工作原理

圖一所示為○四○工[Gōng]位組合壓床，可同時或[Huò]分别完[Wán]成四個工件的淬火過程。主機 1 置于油池 2内，通過冷卻管道 11 向油[Yóu]池注入冷卻油[Yóu]液并(Bìng)不斷循環，工作時，加熱(Rè)的工件經滾棒 10 滑入下模[Mó]具 5 上，或者由人工◆或◆[Huò]機械[Xiè]手抓取放到下[Xià]模具上。啟動按鈕[Niǔ]，由動力缸 8 推動上(Shàng)滑塊 7下行，◆帶◆動上模具 6 壓緊工件，由于上滑塊的動力大于下滑塊的支承力，上◆下◆缸的◊壓◊力差[Chà]等于模具對工件施加的作用◊力◊(Lì)。在上模具即将接觸工件時，下模具◈内◈腔提前通[Tōng]∆入∆冷卻油，此時，上模具通●過●(Guò)工件繼續推動[Dòng]下滑塊 3 下行，将熱工件(Jiàn)及下模具推入成滿冷[Lěng]卻油的油池◇中◇急冷，保持，實現工件淬火。淬火[Huǒ]結束後，上、下滑◈塊◈換向，由下滑塊動力缸[Gāng]推動工件▽及▽上滑○塊○出油，上滑塊上行釋放工件，到位後，取出[Chū]淬火工件，完成一∇個∇(Gè)模具定型淬火過程，原位[Wèi]等待下一個循環的開始。

 

 

上下滑▽塊▽(Kuài)通過導軌與立柱連接，滑塊上裝有連接(Jiē)模具的快換接頭 4，▾上▾下接頭保證嚴格同(Tóng)軸。操作按(àn)鈕 9 置于壓機的前方，便于操作，面闆上設有啟動按[àn]鈕和緊急停車按(àn)鈕。電源總開關和所(Suǒ)有的控制器件置于電控箱内，電控箱的面闆上有指示儀表和各單元的◈淬◈火時間設定元[Yuán]件[Jiàn]。油池中的油液來自于中心油(Yóu)庫，借助于油泵，通過特[Tè]殊設計[Jì]▾的▾管路，使(Shǐ)油液按要求[Qiú]的流動方式冷卻工件，高出模具液面的油液通[Tōng]過●溢●[Yì]流管流回油庫(Kù)，油液在油池中不斷循環，加大(Dà)冷卻效果[Guǒ]且不使油溫[Wēn]升高。壓機的工作部分進行(Háng)了⋄以⋄下滿足∇淬∇火工藝的設計：1）采用了氣[Qì]缸或油缸對壓和入◊油◊[Yóu]一(Yī)氣呵[Hē]成的動作(Zuò)方式，壓緊與入油[Yóu]同[Tóng]步，保證了工件[Jiàn]的急冷速度； 2）∇上∇(Shàng)下模具分[Fèn]别裝在上下滑座⋄上⋄，上下滑座在同一導(Dǎo)軌上運▾動▾，可嚴格保[Bǎo]持(Chí)上下(Xià)模具的[De]相對[Duì]位置和運動精[Jīng]度；3）模具對被淬火工件的壓力可調，既保證紅熱工件不會受壓力變形，又保證淬[Cuì]火過程中克服工件的淬火變形； 4）每個工位相[Xiàng]對獨立組成[Chéng]一個[Gè]組元，各組∆元∆可按需要單動或聯動，便于和不同的(De)加熱爐配套[Tào]，适應不同的加熱時間和(Hé)出爐件數；5）各單元獨立的半自動或(Huò)自動程序控(Kòng)制。

 

四、淬◈火◈模具

該壓床(Chuáng)配▾套▾的是一種結構簡單、适應範圍廣的錐形自定心模具如圖二[èr]。模具(Jù) 5、6 安裝在接頭上[Shàng]并對中。在下滑塊有(Yǒu)冷卻進油管與下模具的内部連接[Jiē]，○通○過控制，保證上下模具接觸工件[Jiàn]時，由下模[Mó]具心部向[Xiàng]工件内[Nèi]部噴出冷卻油，并經◇過◇模具表面的凹槽流出(Chū)，流[Liú]動冷[Lěng]卻工件内[Nèi]部。被淬●工●件在模具[Jù]的保持下，内、外同時有流動的[De]冷卻◇油◇急冷淬火。每套模具由快裝座 1、6，快[Kuài]裝接頭 2，擋[Dǎng]油闆 3，上模具 4，下模◆具◆ 5 組成。模具結構圖(Tú)參(Cān)見圖七。模(Mó)◇具◇采用錐形(Xíng)工作面(Miàn)，工作時，錐面與工件[Jiàn]的圓角接◇觸◇，既能定心使工件自位，又實[Shí]現(Xiàn)了淬○火○[Huǒ]時阻止工件變形的(De)目○的○，且每個錐面模具都可以[Yǐ]涵蓋一[Yī]定的工件尺寸範圍，可(Kě)以減⋄少⋄模具的數量(Liàng)，縮短工件更換規格時更[Gèng]換模具的輔助時間。模具的表面∆進∆行了特殊塗層處理，摩擦力小、耐(Nài)磨耐高溫，便于工件自位。模(Mó)具與[Yǔ]主軸的連接采用快換◈結◈構，保證了[Le]模具[Jù]的互換，并且使[Shǐ]更換模具⋄的⋄時間縮[Suō]到最[Zuì]短，大大提高了(Le)工[Gōng]作效率。每台淬∇火∇壓機有四個工位，每個工位配備一套模[Mó]具，按照工件尺寸不同，模具分為大中小[Xiǎo]多種組别，各組尺寸[Cùn]有一定範圍的交叉，◇以◇保證适[Shì]宜于φ75～φ450 直徑範圍的工件，每種模具都可(Kě)以适用于 25～250mm 的工件高度(Dù)。各工位的模具可以互換，依據(Jù)生産産品規格[Gé]，可以(Yǐ)任意組合大小模◊具◊，對大型模具配備有拆裝裝置，以方便使用。

 

 

五、設備[Bèi]的[De]特點

本壓機對∆淬∆火的工◈作◈[Zuò]部分◇進◇行了以下創[Chuàng]新[Xīn]設計，具有以下功(Gōng)能和特點：

1) 采用“C”形開式機身，增大了工作空間，機身及底座全[Quán]部采用闆焊結●構●，各[Gè]工位機身與◊運◊動部件、控(Kòng)制系統、冷卻系(Xì)統(Tǒng)自成一體，各工位[Wèi]可獨立[Lì]工作，▾依▾據不(Bú)同的工件直徑更換(Huàn)相應尺寸範圍的模具，可适應直徑：Φ75~Φ450 mm、高度：25~250mm 範圍内的[De]工件的●淬●火需要。

2) 采用雙氣∆缸∆對頂工件的方式，氣[Qì]缸[Gāng]驅動上下滑◊塊◊(Kuài)下行、∇通∇過安裝在滑塊上的上、下模具對工件施壓，◆壓◆緊和入油同步動作的[De]方式○淬○火。下氣缸采∇用∇特殊的耐高溫氣缸，◊保◊證該缸在[Zài]∇高∇溫油液内[Nèi]長期正常工◆作◆(Zuò)，上、下滑(Huá)塊均設有可調●節●定位[Wèi]裝置。

3) 模具對工件壓∇緊∇[Jǐn]力可通過調⋄整⋄上氣缸的壓力(Lì)進行設定，作用在[Zài]工件(Jiàn)上的力主要取決于[Yú]下氣缸的上、下[Xià]腔[Qiāng]◈的◈氣壓差，調節該氣壓差可實現下滑塊的升和降(Jiàng)，以方便調整。

4) 上▲下▲模具分别[Bié]裝◆在◆[Zài]上下滑[Huá]塊的模具安裝座上，安裝∆座∆設計成快裝結構，以減少換模具時間，模◇具◇安[ān]裝座的接口可保證[Zhèng]不同模(Mó)具▽的▽互換安[ān]裝；5) 每個相對(Duì)獨立的工位可以(Yǐ)按生産▲需▲求組合配套，▿如▿對于四工位壓機，其中二個工位可[Kě]以安裝大模具，用于大尺寸套圈[Quān]的淬(Cuì)火，二個工位安裝小模具，用于▲小▲尺寸套圈的淬火，或[Huò]者其它的不同組合(Hé)。

6) 對安裝大模具◆的◆工位上可以(Yǐ)配備機械手，機械手可以分◇别◇(Bié)為兩個或全部工位提供上(Shàng)下工件的服務[Wù]。機械手的動(Dòng)作▾與▾(Yǔ)工位程序[Xù]相配合，實現了二個工位或⋄整⋄(Zhěng)機的單機自(Zì)動化。

7) 下(Xià)滑塊與下(Xià)模具的[De]結構能保[Bǎo]證在被淬工[Gōng]件内[Nèi]孔優先▾并▾連續噴油，保證工件的淬(Cuì)透性。

8) 各單元獨立○的○調整或自動程序控制，▲每▲個單元都設有調整、循環(Huán)轉換開關。在調整位置，設有上升、下降按鈕，啟動按[àn]鈕[Niǔ]，上滑塊可以在任(Rèn)意位置停留，便于更換模具；在(Zài)循環(Huán)位置，隻要啟動循環按鈕，壓機會按照(Zhào)設定的程序自(Zì)動循環工作；需要(Yào)中途停止運行時(Shí)，按下急停按鈕，一切運行停止，各運動部件返回原位。

9) 電◆氣◆[Qì]控制部分采用三◊菱◊ PLC 可編程序控制器，主要電氣元(Yuán)件采用進口産品；控制箱(Xiāng)上設(Shè)有手動淬火時間設[Shè]定，PLC 内有若▽幹▽時間延[Yán]時，可(Kě)按給定的淬◆火◆[Huǒ]要求實現(Xiàn)自動程序控制。

10)在軟件設計◈中◈采用模塊化結構，◊每◊個工位分[Fèn]兩個模塊—“ADJUST”模[Mó]塊與“AUTO”模塊。無論壓機處于▲何▲種位置[Zhì]，在“AUTO”◈模◈式時壓機會自動[Dòng]運轉◆至◆待料(Liào)位置。▲軟▲(Ruǎn)件中采用(Yòng)了各種有效措施，确保壓機嚴格按工⋄件⋄淬火工藝要求運(Yùn)行。

11) 油箱通過(Guò)管道和油[Yóu]泵與中○心○油庫連接，油泵[Bèng]連續(Xù)向油箱供油，◆通◆過管[Guǎn]道(Dào)，冷卻油被輸送(Sòng)到被淬火工件附近，并(Bìng)形成[Chéng]繞淬火工件的(De)流動，保證冷卻均勻(Yún)；高○出○淬火液面的油[Yóu]液通過溢流●流●[Liú]回油庫，保證油箱内(Nèi)的油(Yóu)面的高度并(Bìng)使箱●内●的油液流動循環。

12) 該機床[Chuáng]通過了生(Shēng)産應用考驗，機床在企▲業▲(Yè)成功應用，質量完全達[Dá]到工藝标準要求，工件工作面(Miàn)的圓(Yuán)周跳動及錐[Zhuī]度在 0．12mm 之内，工件收縮(Suō)量控制在工藝留量之内，尺∆寸∆離散▾性▾很小,沒有▽意▽(Yì)外因素，淬火後的成品率保持在 99％以上。

由于機床的[De]設計思想(Xiǎng)獨特，結構[Gòu]及造型新穎，該[Gāi]機床已經獲得了國家實用新型專利。