ZCJ-1400型軸承淬火壓機(jī)

柳 燕

寧夏機(jī)械研究院(有限責(zé)任公司)，寧夏銀川 750002

1 概述

ZCJ-1400 型軸承淬火壓機(jī)是對軸承內(nèi)、外圈套類工件進(jìn)行淬火的專用設(shè)備。在淬火過程中，為了防止工件變形，采用壓機(jī)與相應(yīng)的模具配套，通過壓機(jī)的機(jī)構(gòu)，將加熱到淬火溫度的工件由機(jī)械手放置到工作臺上，啟動壓機(jī)，當(dāng)工件到達(dá)固定位置后，等待在待料位置上方的工件運(yùn)送機(jī)械手下降到位，將工件夾持后升起，并送到淬火壓機(jī)工作臺推出位置上方，機(jī)械手下降，將工件松開放置在下淬火模具上；工件與模具隨工作臺回移，進(jìn)入淬火位置，淬火壓機(jī)前門關(guān)閉，位于淬火壓機(jī)上方的動橫梁下降，安裝在動橫梁底面的上淬火模具與下模具將工件撐??；隨之冷卻油噴涌淬火，經(jīng)過幾分鐘后，淬火工作完成，動橫梁上升，使工件與上下模分離，完成模具保持淬火過程，達(dá)到減小淬火變形、保證熱處理質(zhì)量和零件尺寸穩(wěn)定的目的；動橫梁上升到位后，淬火壓機(jī)前門升起，工作臺移出到待料位置，機(jī)械手將工件從下模具上夾出，并送到出料位，輥棒轉(zhuǎn)動將工件送出，完成了一個工作循環(huán)。

該壓機(jī)與加熱爐配套使用，實現(xiàn)工件的淬火。淬火工件包括圓柱軸承和圓錐軸承,包括內(nèi)軸承圈和外軸承圈，軸承圈的外形結(jié)構(gòu)有：單錐外圈、單錐內(nèi)圈、雙錐外圈、雙錐內(nèi)圈。并設(shè)計成單工位程序自動控制，也可手動控制。

該設(shè)備原理獨(dú)特、結(jié)構(gòu)新穎、使用范圍廣，適應(yīng)尺寸從直徑700～1400 毫米的所有軸承，具有自動化程度高，工作可靠性強(qiáng)，淬火工件質(zhì)量穩(wěn)定、使用壽命長、占地面積小等顯著特點(diǎn)。使用該設(shè)備可大大提高淬火工作效率，減輕勞動強(qiáng)度，降低廢品率，促進(jìn)企業(yè)熱處理工藝水平上臺階。

2 設(shè)備解決的關(guān)鍵技術(shù)

1）適應(yīng)于特大型軸承模壓淬火的機(jī)床結(jié)構(gòu)；

2）最佳限形效果與最少用量的拼裝式組合淬火模具；

3）下液壓作用、上液力作用的可靠的脫模機(jī)構(gòu)與脫模探測裝置；

4）淬火冷卻過程的智能控制；

5）機(jī)身外部拆裝模具、機(jī)身內(nèi)部模具的快換；

6）適應(yīng)于淬火要求的快速高效上下料機(jī)械手；

7）淬火裝備與生產(chǎn)線配套的高可靠性和適應(yīng)性。

3 設(shè)備機(jī)構(gòu)特點(diǎn)

本壓機(jī)對淬火的工作部分進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計，具有以下功能和特點(diǎn)：

1）壓機(jī)的機(jī)身采用組裝框架式結(jié)構(gòu)。動橫梁在框架機(jī)身的四根導(dǎo)軌內(nèi)由油缸驅(qū)動上下移動；工作臺通過左右壓板安裝在導(dǎo)軌座上，并在油缸的推動下前后移動，滿足了工作臺工作的兩個工位，導(dǎo)軌座的下部固定在油箱內(nèi)的四個支撐座上，組成了一個完整的框架機(jī)身；各運(yùn)動部分相對獨(dú)立組合，在保證機(jī)床精度的同時減少了加工和裝配的難度；

2）采用下拉式加載方式。下拉油缸安裝在工作臺中心部位，通過拉桿與模具錐體連接，淬火變形引起的載荷由油缸傳遞給工作臺承載，使巨大的模壓載荷（最大達(dá)250 噸）變?yōu)楣ぷ髋_的內(nèi)力，從而大大降低了床身的承載能力要求。油缸的下行程受調(diào)整塊的限制，保證模具撐開到調(diào)定的尺寸，上行程可以推動下脫模裝置，使工件與模具分離；

3）拼接組合式模具。應(yīng)用于需要多瓣脹縮模具淬火的場合，脹縮模具的主體與工作部分實行拼接組合，即：對于不同尺寸的模具，只需在模具的主體上拼接相同瓣數(shù)的工作部分即可，各種尺寸與形狀的模具接口相同，保證了拼接組合的互換性；

4）對于雙錐及單錐工件，盡可能采用應(yīng)用企業(yè)的現(xiàn)有磨具改裝，以降低投入。改裝后的模具采用氣動快換接頭、上下模具鎖緊的結(jié)構(gòu)，上下模具的對中與尺寸調(diào)整在工作臺移出位置進(jìn)行，調(diào)整好的模具隨工作臺移入到淬火位置后，動橫梁下降，快換接頭鎖死，即可提起上模具。更換模具時只需按動按鈕，快換接頭與模柄分離，上下模具隨工作臺移出，在移出位置操作，方便、安全、快捷；

5）在動橫梁上設(shè)計了液壓脫模裝置，液壓動力油缸可以滿足直徑700mm～1400mm 工件的脫模需要，可以確保單錐和雙錐兩種軸承的工件與模具的分離；

6）在立柱上安裝了氣動脫模探測裝置，當(dāng)淬火的工件為雙錐時，脫模存在困難，脫模是否成功直接決定著壓機(jī)的安全使用，這樣可以確保模具和工件分離后，再進(jìn)行下一個程序，確保壓機(jī)安全運(yùn)行；

7）上下模具的氣動鎖緊裝置，當(dāng)淬火的工件為雙錐時，通過氣缸驅(qū)動回轉(zhuǎn)裝置，將上下模具連接為一體，由安裝在工作臺中心的下拉油缸下拉，使上下模具固定在調(diào)定的尺寸上保持工件淬火。淬火變形引起的載荷由油缸傳遞給工作臺承載，使巨大的模壓載荷變?yōu)楣ぷ髋_的內(nèi)力，從而大大簡化了機(jī)床的結(jié)構(gòu)；

8）可以伸縮的分體油罩，為滿足40 多種工件的淬火，油罩采用分體設(shè)計，油罩在跟隨動橫梁移動的同時，自身可以和動橫梁相對移動。在油罩的正前方設(shè)有一個活動門，在活動門提起后，可以保證高尺寸模具安裝的需要，落下活動門，又保證了和工作臺的密閉；

9）機(jī)床坐落在經(jīng)過裝飾的機(jī)殼內(nèi)，機(jī)身及其它工作部分全部被罩殼包覆，機(jī)床的正前方加裝了氣動升降門，在保證了機(jī)床無泄漏的同時，使機(jī)床的外形美觀，渾然一體；

10）機(jī)床配備有上下工件的機(jī)械手，機(jī)械手采用電動和氣動聯(lián)合傳動。機(jī)械手的橫向移動采用電機(jī)帶動，齒輪、齒條驅(qū)動，提升采用氣動方式，壓縮空氣經(jīng)過氣源三聯(lián)件，向集裝閥供氣；

11）壓機(jī)設(shè)有手動、自動功能。在手動狀態(tài)，設(shè)有動橫梁上升/下降、工作臺進(jìn)入/推出、機(jī)械手前進(jìn)/后退、機(jī)械手抓緊/放松等按鈕；自動狀態(tài)，分為單循環(huán)和連續(xù)循環(huán)工作方式，按下啟動按鈕，設(shè)備將自動完成淬火過程?；瑝K可以在任意位置停留，便于更換模具；需要中途停止運(yùn)行時，按下急停按鈕，一切運(yùn)行停止；

12）電氣控制部分采用西門子S7-300 PLC 可編程序控制器，主要電氣元件采用進(jìn)口產(chǎn)品；在程控柜上裝有觸摸屏，可實時顯示各工位工作狀態(tài)、淬火油流量、淬火油溫度及壓力；

13）壓機(jī)設(shè)計有完善的冷卻系統(tǒng)，工作臺通過油管與地下油池連接，通過管道，冷卻油經(jīng)淬火盤輸送到被淬火工件附近，并形成中心噴油和周邊噴油，保證冷卻均勻；高出油罩的油液直接溢流到油箱。

4 結(jié)構(gòu)簡述

4.1 主機(jī)

主機(jī)由油箱、導(dǎo)軌座、工作臺、淬火盤、下拉油缸、立柱、上頂梁、滑塊、動橫梁、油罩、升降門組件、外包等組成。

4.2 機(jī)械手

機(jī)械手由導(dǎo)軌、滑座、電機(jī)、齒輪齒條、升降氣缸、導(dǎo)向座、手臂、手指氣缸、手指等構(gòu)成。

4.3 淬火模具

淬火壓機(jī)上有配套的淬火模具，淬火模具由聯(lián)接套、上脫模裝置、上淬火模、下淬火模、下脫模裝置等幾部分組成。

4.4 淬火冷卻系統(tǒng)

淬火冷卻系統(tǒng)由地下油池、管道、閥門、液下泵、轉(zhuǎn)角離心泵、旋轉(zhuǎn)板式冷卻器等組成。地下油池的冷卻油通過電磁閥，經(jīng)進(jìn)油管進(jìn)入工作臺到淬火盤，形成中心噴油和周邊噴油，淬火過程中溢出的油直接流入油箱。

4.5 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)特點(diǎn)：

1）控制核心為西門子S7-300 可編程控制器；

2）完善的保護(hù)措施確保系統(tǒng)連續(xù)可靠運(yùn)行；

3）故障信息提示，便于快速判斷故障點(diǎn)，從而節(jié)省維修時間；

4）PLC 可編程控制器輸出采用繼電器隔離，避免了負(fù)載過重對PLC 輸出接點(diǎn)的損壞；

5）工作狀態(tài)及工藝參數(shù)集中顯示，對于合理操作壓機(jī)提供了方便。

5 取得的成績、廣闊的前景

ZCJ-1400 型軸承淬火壓機(jī)是我們成功研制的最大直徑工件淬火的新產(chǎn)品。經(jīng)過歷時11 個月的研制、制作和調(diào)試，我們成功完成了樣機(jī)制造，并已申報專利?，F(xiàn)已作為產(chǎn)品銷售。

軸承是各類機(jī)械裝備的重要基礎(chǔ)零部件，它的精度、性能、壽命和可靠性對主機(jī)的精度、性能、壽命和可靠性起著決定性的作用。在機(jī)械產(chǎn)品中，軸承屬于高精度產(chǎn)品，不僅需要數(shù)學(xué)、物理等諸多學(xué)科理論的綜合支持，而且需要材料科學(xué)、熱處理技術(shù)、精密加工和測量技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和有效的數(shù)值方法及功能強(qiáng)大的計算機(jī)技術(shù)等諸多學(xué)科為之服務(wù)，因此軸承又是一個代表國家科技實力的產(chǎn)品。當(dāng)今世界軸承強(qiáng)國以歐、美、日為首，經(jīng)過一百多年的發(fā)展，在全球軸承市場的高端產(chǎn)品中占據(jù)著絕對的優(yōu)勢。我國現(xiàn)代軸承工業(yè)的發(fā)展主要在新中國成立以后，經(jīng)過近六十年的建設(shè)和發(fā)展、特別是改革開放30 多年來持續(xù)、快速、穩(wěn)健的發(fā)展，我國軸承工業(yè)已形成門類齊全、具有相當(dāng)規(guī)模和一定水平的獨(dú)立產(chǎn)業(yè)體系。隨著機(jī)械工業(yè)的飛速發(fā)展，對軸承質(zhì)量的要求也不斷提高，而軸承的強(qiáng)度、壽命和制造精度又與熱處理質(zhì)量有很大關(guān)系，所以軸承熱處理工藝是軸承生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

從目前國內(nèi)軸承市場來看，隨著市場競爭的日益激烈，很多軸承生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)意識到提高淬火工藝裝備水平的重要性，控制淬火過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量成為十分關(guān)鍵和迫切的需求，面對巨額市場我們研制、開發(fā)的全自動ZCJ-1400 大型軸承淬火壓機(jī)在淬火工序中采用模具保持淬火，不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能節(jié)電、提高生產(chǎn)率、降低工人勞動強(qiáng)度，而且可以推動行業(yè)整體技術(shù)進(jìn)步和裝備水平，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和參與國際競爭的實力，能夠為軸承生產(chǎn)企業(yè)帶來很多長遠(yuǎn)利益。因此該壓機(jī)具有很好的市場應(yīng)用前景。

[1]高碳鉻軸承鋼滾動軸承零件熱處理技術(shù)條件(JB/T1255-2001).

[2]滾動軸承零件硬度試驗方法(JB/T7361-1994).

[3]金屬切削機(jī)床機(jī)械加工件通用技術(shù)條件(GB/T25376-2010).