四工位軸承内外圈淬火機(jī)床

張光榮

 

（甯夏機械研究院，甯夏銀川，750001）

 

摘要

分析了(le)氣動四工位淬火壓床(chuáng)的(de)特點與優勢，探讨了适用于高碳鋼軸承淬火(huǒ)的機床與(yǔ)配套的模具結構。介紹了壓床對于各種形狀、尺寸被淬工件(jiàn)的适(shì)宜性，為滿足淬(cuì)火(huǒ)工藝(yì)要求，實現模具保持

 

壓力淬火提供了新型的(de)自動化設備，是高碳軸承鋼淬火較為(wéi)适宜的工藝裝備。

關鍵詞(cí)

四工(gōng)位 氣動 滲碳鋼軸承(chéng) 淬火壓床(chuáng)

作者簡介(jiè)

張光(guāng)榮，甯夏機械研(yán)究院院長，正高職高級工程師，機械專業，各(gè)淬火壓床的機械(xiè)結構、總體設計，課題組長，專利(lì)發明人(rén)。

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(gōng)位淬火壓(yā)機是針對高碳軸(zhóu)承鋼（GCr15 系列）軸承内、外圈(quān)套類工件進行模壓淬火的壓(yā)淬設備。在淬火過程中，為了減少工件變形，采用壓機與相應的模具(jù)配套，将加熱到淬火(huǒ)溫度的工件用調定的力壓緊并保持，垂直進入淬火油液中，淬(cuì)火油(yóu)液(yè)按設定的方(fāng)式流動冷卻工件，淬火完成後，模具與工件同時出油，釋放(fàng)工件，完成模具保持淬火過程。使用該機床可以大大減小淬火變(biàn)形、保(bǎo)證淬火質量和零件尺(chǐ)寸穩定的目的。該壓床與轉(zhuǎn)底(dǐ)加熱爐或(huò)其他各種(zhǒng)類型的加熱爐配套使用，被淬工件包括(kuò)圓柱滾子(zǐ)軸承、圓錐滾子軸承、球面滾子軸承、球(qiú)軸承等的内外圈。對于大型工件可(kě)以配備機械手上下工件，包(bāo)括(kuò)機械手在内，各工位設計成單工位程序自動(dòng)控制， 也可手動控制。

該設備原理獨特、結構新穎、使用範圍廣，具(jù)有自動化程度高，工作(zuò)可靠性強，淬火工件質量穩定、模具通用性強、占地面積小等顯著(zhe)特點。采用該(gāi)設備可大大提高淬(cuì)火工作效率，減輕勞(láo)動強度，降低廢(fèi)品率，促進工廠(chǎng)熱處理工藝水平上(shàng)台階。

 

二、 設備的主要技術數據(jù)

 

1	淬火零件數量	1～4 件（四工位(wèi)）
2	淬火時間設定範圍(wéi)	0～99.99 小時連續可調
3	油循環冷(lěng)卻時間	手(shǒu)動，每工位可單獨設(shè)定
4	被淬火工件尺寸(cùn)	直徑：φ75～φ450mm，高度：25～250mm

 

三、工作原理

圖一所示為四工(gōng)位組(zǔ)合壓床，可同時或分别完成四個工件的(de)淬火過(guò)程。主機(jī) 1 置于油池 2内，通過冷卻管道 11 向油池注入冷卻油液(yè)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，或者由人工或機械手抓取放到下模具上。啟動按鈕，由動力缸(gāng) 8 推動上滑塊 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，上下缸的壓力差等于模具(jù)對工件施加的作(zuò)用力。在上模具即将接觸工件時，下(xià)模具内腔提前通入冷卻油，此(cǐ)時，上(shàng)模具通過工件繼續推動(dòng)下滑塊 3 下(xià)行，将熱工件及下(xià)模(mó)具推入成滿冷卻油的油池中(zhōng)急冷，保持(chí)，實現工件淬火。淬火(huǒ)結束後，上、下滑塊換向(xiàng)，由(yóu)下滑塊動(dòng)力缸推動工件及上滑塊出(chū)油，上滑(huá)塊上行釋放工件，到位後，取出淬火工件，完(wán)成一(yī)個模具定型淬火過程，原位(wèi)等待下一個循環的(de)開始。

 

 

上下滑塊通過導軌與立(lì)柱連接，滑塊上裝有連接模具的快換接(jiē)頭 4，上下接頭保證嚴格同軸。操作按鈕 9 置于壓機的前方，便于操作，面闆上設有啟動按鈕和緊急停車按(àn)鈕。電源總開關和所有的控制器件置(zhì)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件。油池中的油液來自于中心油庫，借助于油泵(bèng)，通過(guò)特殊設計的管路，使油液按要求的流動方式冷卻工件，高出模具液面的油液通過溢流管流回(huí)油庫，油(yóu)液在油池中不斷循環，加大冷卻效(xiào)果且不使油溫升(shēng)高。壓機的工作部分進行了以下滿(mǎn)足淬火工藝的設計：1）采用了氣(qì)缸或油缸對壓和入油一(yī)氣呵成的動作方式，壓緊與入油同步，保證了工件的急冷速度； 2）上下模具分别裝在上下滑座上，上下滑(huá)座在同一導軌上(shàng)運動，可嚴格(gé)保持上下模具的相對位置和運動精度；3）模具對被淬火工件的壓力(lì)可調，既保證紅(hóng)熱工件(jiàn)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(gōng)位相(xiàng)對獨立組成一個(gè)組(zǔ)元，各組元可按(àn)需要單動或聯動，便于和(hé)不同的加熱爐配套，适應不同的加熱時(shí)間和出爐件數；5）各單元獨立的(de)半自動或自動程序控制。

 

四、淬火模具

該壓床(chuáng)配套的是一種結構簡單、适應(yīng)範圍廣的錐形自定心(xīn)模具如圖二。模具(jù) 5、6 安裝(zhuāng)在接頭上并對(duì)中。在下滑塊有冷卻進油管與下模具的内部連接，通過控制，保證上下模具接觸工件時，由下模具心部向(xiàng)工件内部噴出冷卻油，并經過模具表面的凹槽流出，流動冷卻工件内部。被淬工件(jiàn)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(yóu)快裝座 1、6，快裝接頭 2，擋油闆 3，上模具 4，下模具 5 組(zǔ)成。模具結構圖(tú)參見圖七。模具采用錐形工作面，工作時，錐面與(yǔ)工件(jiàn)的圓角接觸，既能定心使工件自位，又實現了淬火時阻止工件變(biàn)形的目的，且每個錐面模具都可以涵蓋一定的工件尺寸範(fàn)圍，可(kě)以減少模(mó)具的數量，縮(suō)短工件更換規格時更換模具的輔助時間。模具的表面進(jìn)行了特殊(shū)塗層(céng)處理，摩擦力小、耐磨(mó)耐高溫，便于工(gōng)件自位。模具與(yǔ)主軸(zhóu)的連接(jiē)采用快換結構，保證了模具的互換，并且使更換模具的時間縮(suō)到最短，大大提高了(le)工作效率。每台淬火壓機有四(sì)個工位，每個工位配備一套模具，按照工件尺寸不同，模(mó)具分為大中小多種(zhǒng)組别，各(gè)組尺寸(cùn)有一定範圍的交叉，以(yǐ)保證适宜于φ75～φ450 直徑(jìng)範圍(wéi)的工件，每種模具都可(kě)以适用于 25～250mm 的工件(jiàn)高度。各工(gōng)位的模(mó)具(jù)可以互換，依據生産産品規格，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)的特點

本壓機對(duì)淬火的工作(zuò)部分進行了以下創新設計，具有以下功(gōng)能和特點：

1) 采用(yòng)“C”形開(kāi)式機身，增大了工作空間，機身及底座(zuò)全部采用闆(pǎn)焊結構，各(gè)工位機身與運動部件、控(kòng)制系統、冷卻系統自成一體，各工位(wèi)可獨立(lì)工作，依(yī)據不同的工件直徑更換(huàn)相應尺寸範圍的模具，可(kě)适應直徑：Φ75~Φ450 mm、高度：25~250mm 範圍内的工件的淬火需(xū)要。

2) 采用雙氣缸對頂工件的方式，氣缸驅動上下滑塊下行、通過安裝在滑塊上的上、下(xià)模具對工件施壓，壓(yā)緊和入油(yóu)同步動作的方式淬火。下氣缸采用特殊的耐(nài)高溫(wēn)氣缸，保證該缸在高溫(wēn)油液内長期正常工作，上、下滑塊均設有可調節定位裝置(zhì)。

3) 模具對工件壓(yā)緊力可通過調整上氣缸的壓力進行設定，作用在工件(jiàn)上的力主要取決于下氣缸的(de)上、下(xià)腔的氣壓差，調節該氣壓差可實現下滑塊的升和降(jiàng)，以方便調整。

4) 上下模具分别裝在上下滑塊的模具安裝座上，安裝座設計成快裝結構(gòu)，以減少換模具時間，模(mó)具安(ān)裝座的接口可保證不同模具的互換安裝；5) 每個相對獨立的工位可以按生産需(xū)求組合配套，如(rú)對于四工位壓機，其中二個工位可以安裝大模具，用于(yú)大尺寸套圈的淬火，二個工位安裝(zhuāng)小模(mó)具(jù)，用于小尺寸套圈的淬火，或(huò)者其它的不同組合。

6) 對安(ān)裝大模具(jù)的工位上可以配備機械手，機械(xiè)手可以分别為兩個或(huò)全部工位提供上下工件的服務。機械手的動(dòng)作與(yǔ)工位程序相配合，實現了二個工位或整(zhěng)機的單機自動化。

7) 下滑塊與下模具的結構能保(bǎo)證在被淬工件内(nèi)孔優先并連續噴油，保證工件的淬透性。

8) 各單元獨立的(de)調整或自動程序控制，每個單元(yuán)都設有調整、循環轉換開關(guān)。在調整位置，設有上升、下降按鈕，啟動按鈕，上滑塊可以在任意位置停留，便于(yú)更換模具；在循環位置(zhì)，隻要啟動循環(huán)按鈕，壓機會按照(zhào)設(shè)定的程序自動循環工作(zuò)；需要(yào)中途停止運行時，按下急停按鈕，一(yī)切運行停止，各運動部件返回原位。

9) 電氣(qì)控制部分采(cǎi)用三菱(líng) PLC 可編程序控制器，主要電氣元件采用進(jìn)口産(chǎn)品；控制箱上設有手動淬火時間(jiān)設定，PLC 内有若幹時間延(yán)時，可按給定的淬火(huǒ)要求實現自動程序控制(zhì)。

10)在軟件設計中采用模(mó)塊化結(jié)構，每個工(gōng)位分兩個模塊—“ADJUST”模(mó)塊與“AUTO”模塊。無論壓機處于何(hé)種位置，在(zài)“AUTO”模式時壓機會(huì)自(zì)動運轉至待料位置。軟件中(zhōng)采用了各種有效(xiào)措施，确保壓機嚴格按(àn)工件淬火工藝要求運行。

11) 油箱通過管道和油(yóu)泵與中心油庫連接，油(yóu)泵連續向油(yóu)箱供油，通過管道，冷卻油被輸送到(dào)被淬火工(gōng)件附近(jìn)，并(bìng)形成繞淬火工件的流動，保證冷卻均勻(yún)；高出淬火液面的(de)油液通過溢流流回油庫，保證油箱内的油面的高度并使箱内的油液流動循環。

12) 該機床通過了生産應用考驗，機床在企業(yè)成功應用，質量完全達到工藝(yì)标準(zhǔn)要求(qiú)，工件工作面的圓周(zhōu)跳動及錐度在 0．12mm 之内，工件收(shōu)縮量控制在工藝留量之(zhī)内，尺寸(cùn)離散性很小,沒有意(yì)外因素，淬火後的成(chéng)品率保(bǎo)持在 99％以上。

由于機床的(de)設計(jì)思想獨特，結(jié)構及造型新穎，該機床已經獲得(dé)了國家實用新型專利。