四工位軸承(Cheng)内外圈淬火機(Ji)床

張光榮

 

（甯夏機械研究(Jiu)院，甯夏銀川(Chuan)，750001）

 

摘要

分析了[Le]氣動四工(Gong)位淬火壓床的特點與優勢，探[Tan]讨了适用于高碳鋼(Gang)軸[Zhou]承淬火的機(Ji)床與(Yu)配套的模具結構。介紹了壓床對于各種形狀[Zhuang]、尺[Chi]寸被淬工(Gong)件的适(Shi)宜性，為滿足淬(Cui)火工藝要求，實現模具保持

 

壓[Ya]力淬火提供了新型的自動化設備，是高碳軸承鋼淬火較為(Wei)适宜的工藝裝備。

關鍵詞

四工[Gong]位 氣動(Dong) 滲碳鋼軸承 淬(Cui)火壓床[Chuang]

作者簡介[Jie]

張光[Guang]榮，甯夏機械(Xie)研[Yan]究院院長(Zhang)，正高[Gao]職高級工程師，機械專業[Ye]，各淬火壓床的機械結構、總[Zong]體設(She)計，課題組長，專利(Li)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(Gai)述[Shu]

四工位淬火壓機是針對高碳軸承[Cheng]鋼（GCr15 系列(Lie)）軸承内[Nei]、外圈[Quan]套類工件進[Jin]行模壓[Ya]淬火的壓淬設備。在淬火過程(Cheng)中，為了減少工件變形，采用壓[Ya]機與相應的模(Mo)具配[Pei]套，将加熱(Re)到淬火溫度的工件用調定的力壓緊并保持(Chi)，垂直進(Jin)入淬火(Huo)油液中，淬(Cui)火油液[Ye]按設定的方式流動冷卻工(Gong)件，淬[Cui]火[Huo]完成後，模具與工[Gong]件同時出油，釋放(Fang)工件，完成模具保(Bao)持淬火過程(Cheng)。使(Shi)用該機床(Chuang)可以[Yi]大大[Da]減小淬火變形(Xing)、保[Bao]證淬火質(Zhi)量和零件尺寸穩定的目[Mu]的。該壓床與轉底加熱爐或其他各種(Zhong)類型的加熱爐配套使用(Yong)，被淬工[Gong]件包[Bao]括(Kuo)圓柱滾子軸承、圓錐(Zhui)滾子軸承、球面[Mian]滾子軸承(Cheng)、球(Qiu)軸承等的内(Nei)外[Wai]圈。對于大型工件可以配備[Bei]機械手上下工件，包[Bao]括機(Ji)械手在内，各工位設(She)計成單工位程序自動控制， 也(Ye)可手動控制。

該(Gai)設備原理獨特、結[Jie]構新[Xin]穎、使用範圍廣，具[Ju]有自動化程度高[Gao]，工(Gong)作可靠性強，淬火工[Gong]件質量穩定、模具通用性[Xing]強、占地面積小等顯著(Zhe)特點。采(Cai)用該(Gai)設(She)備可大[Da]大提高淬火工作效率，減輕勞[Lao]動強度，降低廢[Fei]品率(Lü)，促進工廠熱處[Chu]理工藝水(Shui)平上台階。

 

二、 設備的主要技術數據[Ju]

 

1	淬火零(Ling)件數量	1～4 件（四[Si]工位）
2	淬火時間設定(Ding)範圍	0～99.99 小時連續可調
3	油循環冷卻時間	手動，每[Mei]工位可單獨設(She)定
4	被淬火工件尺寸	直徑：φ75～φ450mm，高度(Du)：25～250mm

 

三[San]、工作原理

圖[Tu]一所示為四工位組合壓(Ya)床，可[Ke]同時或分别完成四個工件的淬火過程。主機(Ji) 1 置于油池 2内，通過冷卻管道 11 向油池注入冷卻油液[Ye]并不斷循(Xun)環，工作時，加熱的工件經滾棒[Bang] 10 滑入下模具 5 上，或者由人工或(Huo)機械手抓取放到下[Xia]模具上。啟[Qi]動按(An)鈕，由動力缸 8 推動[Dong]上[Shang]滑塊 7下行，帶動上模具 6 壓(Ya)緊工件(Jian)，由于上滑塊的動[Dong]力大于下滑塊的支承力[Li]，上下(Xia)缸的[De]壓力差等于模(Mo)具對工件施加的作(Zuo)用力(Li)。在上模具即将接觸[Chu]工件時，下模具内(Nei)腔提前通(Tong)入冷卻油，此[Ci]時(Shi)，上模具通過[Guo]工件繼[Ji]續推動(Dong)下滑塊 3 下行，将熱工件(Jian)及下模具推(Tui)入成滿冷(Leng)卻[Que]油的油池中急冷，保持，實現工件淬火。淬火[Huo]結束後(Hou)，上、下滑(Hua)塊換[Huan]向，由下滑塊動力缸推動(Dong)工件及上滑塊出油，上滑塊上行[Hang]釋[Shi]放工件，到位後，取出淬火工[Gong]件，完(Wan)成一個(Ge)模具定型[Xing]淬火[Huo]過程，原位等待[Dai]下一個循環的[De]開始(Shi)。

 

 

上下滑塊[Kuai]通過導軌與立[Li]柱連[Lian]接，滑塊上裝有連接模具[Ju]的快換接頭 4，上下接頭保證嚴[Yan]格同[Tong]軸。操作按(An)鈕 9 置于壓機的[De]前方，便于操作，面闆上(Shang)設有啟動按鈕和緊急停車按鈕(Niu)。電源總開關和所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(He)各單元的淬火時間設定(Ding)元件[Jian]。油池中的油液來自于中心油(You)庫，借助于油泵，通過特殊設計的管路，使油液[Ye]按要求[Qiu]的流動(Dong)方式(Shi)冷卻工件，高出模具液(Ye)面的油液通過溢流管流回油庫，油液在油池中[Zhong]不斷[Duan]循環，加大冷卻效果且不[Bu]使油溫升高。壓(Ya)機的工作(Zuo)部分進行了以下滿足淬火工藝的(De)設計：1）采用了氣缸或[Huo]油缸對壓和入油一氣呵成的動作方式，壓緊與入油同[Tong]步(Bu)，保證了工件(Jian)的急冷速度； 2）上[Shang]下模具分[Fen]别裝在上下滑座上[Shang]，上下滑[Hua]座在同一導軌上[Shang]運動[Dong]，可嚴格保持[Chi]上下模具的相對(Dui)位置和(He)運動精度；3）模(Mo)具對被淬[Cui]火[Huo]工件的[De]壓力(Li)可調，既保證[Zheng]紅[Hong]熱工件不會受壓力變形，又保證淬火過程中克(Ke)服工件的淬[Cui]火變形； 4）每個(Ge)工位相[Xiang]對獨[Du]立組(Zu)成一個[Ge]組元，各組元可按[An]需要單動或聯動(Dong)，便(Bian)于和不同的加熱爐配套，适應不同的加熱時間和(He)出爐件數；5）各[Ge]單元獨立的半自動或自(Zi)動程序控制。

 

四、淬火模具

該壓床(Chuang)配套的是一種結構簡單(Dan)、适應[Ying]範圍廣的錐[Zhui]形自定心模具如圖二(Er)。模具(Ju) 5、6 安裝在接頭上并對中。在下滑塊有(You)冷卻進油管與下模[Mo]具的[De]内部(Bu)連接，通過(Guo)控制，保證上下模具[Ju]接(Jie)觸工件時，由(You)下模具心部向[Xiang]工件内部[Bu]噴出冷卻油[You]，并經過模具表面的凹槽(Cao)流[Liu]出，流動冷[Leng]卻工件内部。被[Bei]淬工件在[Zai]模具的保持下，内[Nei]、外[Wai]同時有流動的冷卻油急(Ji)冷淬(Cui)火[Huo]。每套模具由快裝座 1、6，快[Kuai]裝接頭 2，擋油闆 3，上模具 4，下(Xia)模具 5 組成(Cheng)。模具結構圖參見圖七。模具采用錐[Zhui]形工(Gong)作面(Mian)，工作時，錐(Zhui)面與工件的圓角接觸，既能[Neng]定心使(Shi)工件自位(Wei)，又(You)實現了淬火時阻止工件變形的(De)目的，且每個錐面[Mian]模具都可以涵蓋一定的工件尺寸範[Fan]圍，可以減少模具的數量，縮短工件更換規格時更[Geng]換模具的輔助時間。模具的表面進行了特殊塗層處[Chu]理，摩擦力(Li)小、耐磨耐高[Gao]溫，便于工件[Jian]自位。模具與主軸的連接[Jie]采(Cai)用快換結構，保證了模[Mo]具的互換，并(Bing)且使[Shi]更換模具的時間縮(Suo)到最短，大大提高了[Le]工作效率。每台淬[Cui]火(Huo)壓機有四(Si)個工位，每個工位配備一套模具，按照(Zhao)工件尺[Chi]寸不[Bu]同，模具分(Fen)為大中小多(Duo)種(Zhong)組别，各組尺寸(Cun)有一定範圍的[De]交叉，以[Yi]保證适宜于φ75～φ450 直徑[Jing]範圍的工件，每種模[Mo]具都可以[Yi]适用于 25～250mm 的工件高[Gao]度。各工位的(De)模具可以互換，依據生(Sheng)産産品規格(Ge)，可以任意組合大小模[Mo]具(Ju)，對大型模具(Ju)配(Pei)備有[You]拆裝裝置，以方便使用。

 

 

五、設備[Bei]的特點

本壓機對淬火的工作(Zuo)部分[Fen]進行了以[Yi]下創新設計，具有(You)以下功[Gong]能和特點：

1) 采用“C”形(Xing)開[Kai]式機身，增大了(Le)工作空間，機身及底座全部采用闆焊結構，各[Ge]工位機身與運(Yun)動部件、控[Kong]制系統、冷卻系統自成一體，各工位(Wei)可獨立工作，依據不同的工件[Jian]直徑(Jing)更換(Huan)相應尺寸範圍的模(Mo)具，可适應直徑：Φ75~Φ450 mm、高[Gao]度：25~250mm 範圍内[Nei]的工件的淬火[Huo]需要。

2) 采用雙氣缸對[Dui]頂工件的方式，氣[Qi]缸驅動上下[Xia]滑塊下行、通[Tong]過安裝在滑塊上的上、下模具對工(Gong)件施壓，壓緊和[He]入油[You]同步[Bu]動[Dong]作的方式淬[Cui]火。下氣缸采用特殊的(De)耐高溫氣缸，保(Bao)證該缸[Gang]在高溫油液内長(Zhang)期正常工作，上、下滑塊均(Jun)設[She]有[You]可調節[Jie]定位裝置。

3) 模[Mo]具對工[Gong]件壓緊[Jin]力可通過調整上[Shang]氣缸[Gang]的壓力進行(Hang)設定，作用在工件上的力(Li)主要取(Qu)決于(Yu)下氣缸的上、下腔的氣壓差，調節該氣壓差可實現下滑[Hua]塊的升和降，以[Yi]方便調整。

4) 上下[Xia]模具分别裝在(Zai)上下滑塊的模具安裝座上，安裝座設(She)計成快裝結構，以減少換(Huan)模具時間，模具安(An)裝座的接(Jie)口可保證不同模具的互換安裝；5) 每個相對獨立(Li)的[De]工位可以按生産需[Xu]求(Qiu)組(Zu)合配套，如[Ru]對于四工位壓機，其(Qi)中二個工位可以安裝大模具(Ju)，用于大尺寸(Cun)套圈的淬火，二個工位(Wei)安裝[Zhuang]小模具，用于小尺寸套圈的淬火，或(Huo)者其它的不同(Tong)組合。

6) 對安裝大模具的(De)工[Gong]位上可以配備機械手，機械手可以[Yi]分别為兩個或全部工位[Wei]提供(Gong)上下工件的服[Fu]務。機械手的動[Dong]作與工位程序相配合(He)，實現了二個工位[Wei]或整(Zheng)機的單機自動化。

7) 下(Xia)滑塊與下(Xia)模具的結構能[Neng]保證在被淬工件内[Nei]孔優[You]先并連續噴油，保證(Zheng)工件的淬透性(Xing)。

8) 各單元獨立的調整或自動(Dong)程序控制，每個單元[Yuan]都設[She]有調整(Zheng)、循環轉換開關。在[Zai]調整位置，設有上升、下降按(An)鈕，啟動按(An)鈕(Niu)，上滑塊可以在任[Ren]意位置停留，便于(Yu)更換模具；在(Zai)循環位置(Zhi)，隻要啟動循環(Huan)按鈕(Niu)，壓機會按照設定的程序自(Zi)動循環工作(Zuo)；需要[Yao]中途停止運(Yun)行(Hang)時(Shi)，按下急(Ji)停按鈕，一[Yi]切運行停止，各運動部件返回原位(Wei)。

9) 電氣[Qi]控制部分采用三菱 PLC 可編程序(Xu)控制器，主[Zhu]要電氣元(Yuan)件采用進口[Kou]産品；控制箱(Xiang)上設有手動[Dong]淬火時間設定，PLC 内有若幹時間延時，可按給定的[De]淬火[Huo]要求實現(Xian)自動程序控制。

10)在軟件設計中[Zhong]采用模[Mo]塊化結[Jie]構，每(Mei)個工(Gong)位分兩(Liang)個模塊—“ADJUST”模塊[Kuai]與“AUTO”模塊。無論壓(Ya)機處于何種位置，在“AUTO”模[Mo]式時壓機會自動運轉(Zhuan)至待料位置。軟件中采用了[Le]各(Ge)種有效措施，确[Que]保壓機[Ji]嚴格按工件淬火工藝要求運行。

11) 油箱[Xiang]通過[Guo]管道和油泵與中心[Xin]油庫連接，油泵連續(Xu)向油[You]箱供油[You]，通(Tong)過[Guo]管(Guan)道，冷卻油(You)被輸送到被(Bei)淬火工件附近，并[Bing]形成(Cheng)繞淬火工件的流動，保證冷[Leng]卻均勻(Yun)；高出(Chu)淬火液面的油液通過溢流流(Liu)回油庫，保證油箱[Xiang]内的油面的高度并使箱内(Nei)的油液流動循環。

12) 該機床通過了生産應(Ying)用考驗，機床在企業成(Cheng)功應用，質量完全達到工藝标準要求，工件(Jian)工作面的圓周(Zhou)跳動及錐度在 0．12mm 之内，工件收縮(Suo)量控制在工藝[Yi]留量之内[Nei]，尺寸離散性很小,沒有意外因素，淬火後的成品率[Lü]保持在 99％以(Yi)上。

由(You)于機床的設計(Ji)思想獨特，結構及造型新穎，該機床已經獲得[De]了國家實用新[Xin]型專利(Li)。