軸承套圈鍛造加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究與探索
2019-10-30 李興坤
(山東省泰安)
摘 要:本文在研究中以軸承套圈鍛造加工系統(tǒng)為核心,分析軸承套圈鍛造加工工藝,提出軸承套圈鍛造工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,保證軸承套圈鍛造加工系統(tǒng)的高效運(yùn)行,進(jìn)而為相關(guān)研究人員提供一定的借鑒和幫助。
關(guān)鍵詞:軸承套圈;鍛造加工;系統(tǒng);結(jié)構(gòu)設(shè)計
1 軸承套圈鍛造加工工藝
軸承屬于機(jī)械基礎(chǔ)元件,這為軸承制造業(yè)提供巨大的市場,滾動軸承包括套圈、滾動體、保持器等內(nèi)容,鍛造加工工藝主要通過鍛壓機(jī)械對金屬環(huán)料施加適當(dāng)壓力,使得金屬環(huán)料產(chǎn)生塑形變形,以此獲得機(jī)械性能,滿足加工形狀和加工尺寸的質(zhì)量指標(biāo)。
1.1備料階段
這一階段主要將原材料根據(jù)要求切割成料段,為了保證下料形狀與重量的精準(zhǔn)度,一方面要對棒料進(jìn)行徑向壓緊,另一方面則要提高剪切速度,使用單點(diǎn)機(jī)械壓力機(jī)或者是油壓機(jī)輔助模具剪切下料,由于下料質(zhì)量會受到剪切時棒料軸向竄動與翹曲的阻礙,工作人員可以嘗試以下兩種剪切模具,一是套筒式剪切模,即使剪切定刀片和動刀片的形狀與棒料截面形狀相同,以限制剪切時棒料的翹曲和刀片對棒料剪切時的壓扁,同時對冷下料重量誤差可控制在2%以內(nèi),端面傾斜度小于30°,使剪切質(zhì)量得到明顯提高;二是約束剪切模,即以徑向夾緊的方式使棒料的翹曲、軸向竄動和切口壓扁均受到限制,這種方式有的僅在定刀端夾緊,有的在定刀端和動刀端均予以夾緊,其夾緊方式有氣缸式的,也有機(jī)構(gòu)聯(lián)動的。刀片均采用與棒料截面形狀相同的形狀,另外,這種模具還可帶有自動送進(jìn)裝置,可以提高加工效果。
1.2鍛造成型
這一階段主要加熱料段,并使用鍛壓設(shè)備進(jìn)行鍛造,使其形狀和尺寸達(dá)到加工要求。通過鍛造加工可以消除金屬內(nèi)在缺陷,改善金屬組織,使金屬流線分布合理,進(jìn)而有效提升軸承套圈的金屬緊密度。我國軸承制造業(yè)以熱鍛加工為主,在實(shí)際加熱中,要對金屬坯料加熱溫度進(jìn)行準(zhǔn)確測量,降低設(shè)備噸位,保證鍛件質(zhì)量,進(jìn)而達(dá)到降低能耗的目的。工業(yè)上以燃?xì)饧訜岷椭蓄l感應(yīng)加熱為主,燃?xì)饧訜岱绞揭匀細(xì)鉅t為加熱設(shè)備,各種形狀與尺寸的燃?xì)鉅t有很多,工藝范圍局限在模鍛和自由鍛,主要生產(chǎn)單體或成批軸承套圈,具有適應(yīng)生產(chǎn)能力變化性較強(qiáng)的特點(diǎn);中頻感應(yīng)加熱方式以中頻感應(yīng)加熱爐為加熱設(shè)備,尺寸為20mm~150mm的棒料,可以大批量生產(chǎn),工藝范圍為模鍛、軋制熱沖壓,具備加熱速度快、自動化程度高的特點(diǎn)。
1.3鍛后處理
這一階段主要檢查鍛件,及時剔除廢品,對質(zhì)量或是參數(shù)不符合要求的鍛件進(jìn)行返修,采用鍛后熱處理的方式清理鍛件表面,以滿足軸承套圈鍛造加工要求。鍛造變形要符合剪應(yīng)力定律、最小阻力定律、體積不變定律、在塑性變形時存在彈性形變定律,合理改善軸承套圈內(nèi)部組織,提高鋼的強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性等多種機(jī)械性能,進(jìn)而提高軸承套圈鍛造加工的綜合質(zhì)量水平。值得注意的是鋼的性能變化和組織變化相關(guān)聯(lián),在進(jìn)行軸承套圈鍛造加工的過程中,要選擇塑形高、變形抗力強(qiáng)的鍛件,合理控制加熱溫度,使其控制在可允許溫度范圍中,不會出現(xiàn)過熱或是過燒的情況。
2 軸承套圈鍛造加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1加熱單元監(jiān)控系統(tǒng)
加熱單元監(jiān)控系統(tǒng)主要對自動料架上方鋼棒進(jìn)行加熱,鋼棒在儲存庫出庫后,直接運(yùn)輸至自動料架上方,而自動料架包括兩個區(qū)域,一是送料槽,安裝滾輪促動棒料的向前運(yùn)行;二是備料區(qū),送料槽將鋼棒運(yùn)送到爐膛后進(jìn)行加熱,備料區(qū)會儲存定量鋼棒,成斜坡狀,待鋼棒加熱剪切后,會即可運(yùn)送到送料槽空閑處,阻礙開關(guān),通過自身重力向前滾動到送料槽處進(jìn)行下一根棒料加熱與剪切。在自動料架將棒料輸送到中頻感應(yīng)爐中后,系統(tǒng)自動對棒料進(jìn)行加熱,為了提高加熱效率與溫度穩(wěn)定性,一般將多段爐進(jìn)行串聯(lián),使得棒料經(jīng)過多個爐膛逐步加熱,當(dāng)棒料運(yùn)送到最后爐膛口時,棒料溫度就是初鍛溫度。
2.2剪切單元控制系統(tǒng)
這一控制系統(tǒng)主要對備料階段進(jìn)行控制和監(jiān)督,通過壓力機(jī)把初鍛溫度適宜的棒料進(jìn)行剪切,使其滿足加工質(zhì)量指標(biāo)。由于軸承套圈鍛造加工對剪切力量、剪切速度和剪切周期有較高要求,為了滿足每分鐘切40件的需求,本文選擇5MN機(jī)械曲柄單點(diǎn)閉式壓力機(jī)。在實(shí)際操作中,工作人員以段料質(zhì)量和斷口平整度為質(zhì)量檢測指標(biāo),判斷料段剪切水平。同時,為了提高操作效率,工作人員在進(jìn)行下料剪切中,要提前對下料質(zhì)量、形狀和尺寸進(jìn)行綜合測量,選擇符合要求的料段開展下一工序,并對剪切模具進(jìn)行身份代碼編制,使得剪切單元控制系統(tǒng)可以自動記錄模具使用頻率和實(shí)際情況,對模具質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控,一旦超出使用壽命立即更換,以防止對軸承套圈鍛造加工過程造成影響。
2.3料段鐓餅單元控制系統(tǒng)
料段鐓餅單元控制系統(tǒng)主要通過壓力機(jī)把下料合格料段沖壓為餅狀,使用壓力機(jī)擠壓料段,使得料段在四周自由狀態(tài)下形成塑性變形,選擇鍛造過程壓力最小的設(shè)備,例如1.6MN機(jī)械曲柄單點(diǎn)閉式壓力機(jī)。為了為后續(xù)加工工序奠定基礎(chǔ),料段鐓餅單元控制系統(tǒng)要自動對加工后的餅狀工件進(jìn)行綜合檢測,檢測合格的餅狀工件才能進(jìn)行下一道加工程序,并對鐓餅?zāi)>哌M(jìn)行身份代碼編制,使得料段鐓餅單元控制系統(tǒng)可以自動記錄模具使用頻率和實(shí)際情況,對模具質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控,一旦超出使用壽命立即更換,以防止對軸承套圈鍛造加工過程造成影響。
2.4沖孔成環(huán)單元監(jiān)控系統(tǒng)
沖孔成環(huán)單元監(jiān)控系統(tǒng)主要借助壓力機(jī)把合格碗狀工件沖壓成環(huán)狀,在此過程中的材料剪切要保證剪切部位厚度較小,并對設(shè)備壓力存在質(zhì)量要求,此沖孔成環(huán)單元監(jiān)控系統(tǒng)選擇2.5MN機(jī)械曲柄單點(diǎn)閉式壓力機(jī)。為了為下一加工環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ),系統(tǒng)要自動對環(huán)狀零件形狀與加工溫度進(jìn)行檢測,保證軸承套圈鍛造零件的質(zhì)量,并對沖孔模具進(jìn)行身份代碼編制,使得沖孔成環(huán)單元控制系統(tǒng)可以自動記錄模具使用頻率和實(shí)際情況,對模具質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控,一旦超出使用壽命立即更換,以防止對軸承套圈鍛造加工過程造成影響。
3 結(jié)論
本文通過對軸承套圈鍛造加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究,得出:
1)在進(jìn)行軸承套圈鍛造加工過程中,其加工流程包括備料階段、鍛造成型以及鍛造處理,這3個階段具備層次性,每一道工序的質(zhì)量直接關(guān)系到下一加工環(huán)節(jié),要求工作人員要做好質(zhì)控工作。
2)為了保證軸承套圈鍛造加工質(zhì)量,要從加熱系統(tǒng)、剪切系統(tǒng)、料段鐓餅系統(tǒng)以及沖孔成環(huán)系統(tǒng)等方面入手,構(gòu)建軸承套圈鍛造加工系統(tǒng),提高加工過程的有序性和規(guī)范性,進(jìn)而保證加工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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來源:《科學(xué)家》2017年17期