軸承鋼晶粒細(xì)化設(shè)備的設(shè)計(jì)與安裝

咸長(zhǎng)城，牟林新，朱紹金

（1. 哈爾濱軸承集團(tuán)公司 熱處理分廠 黑龍江 哈爾濱 150036 ；2. 哈爾濱軸承集團(tuán)公司 南直軸承分廠，黑龍江 哈爾濱150036）

1 前言

為使軸承鋼套圈鍛壓成型后晶粒細(xì)化、碳化物分布均勻；抑制網(wǎng)狀碳化物的形成，降低其對(duì)后續(xù)切削加工性的影響；消除殘余應(yīng)力、減少變形與裂紋傾向；實(shí)現(xiàn)細(xì)化晶粒、提高機(jī)械性能及工藝性能、使成品產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，設(shè)計(jì)了一套能夠滿足鍛壓成型后加工工藝要求及加工過(guò)程自動(dòng)化的設(shè)備（見(jiàn)圖1），同時(shí)，此設(shè)備降低了人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響并起到改善工作環(huán)境的效果。

圖1 晶粒細(xì)化設(shè)備實(shí)物圖

2 動(dòng)作過(guò)程描述及機(jī)械裝置方案

2.1 動(dòng)作過(guò)程描述

以某軸承內(nèi)套為例，說(shuō)明該晶粒細(xì)化裝置的動(dòng)作過(guò)程，其鍛件產(chǎn)品尺寸見(jiàn)圖2 所示。

（1）打開(kāi)壓縮空氣開(kāi)關(guān)；啟動(dòng)水箱的冷卻機(jī)構(gòu)；

（2）將細(xì)化工件放置在提升機(jī)工件平臺(tái)上；按設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)按鈕，總計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)；

（3）提升機(jī)開(kāi)始下降，到達(dá)升降臺(tái)下位置，串動(dòng)下位，需1.0～2.0s；

（4）第一次水浸計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間到提升機(jī)上升到升降臺(tái)上位置，從第一次水浸到升降臺(tái)上位置需3.5～4.5s，開(kāi)始第一次工件泛紅，第一次泛紅計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)；

圖2 某軸承內(nèi)套鍛件產(chǎn)品尺寸圖

（5）泛紅計(jì)時(shí)到時(shí)，重復(fù)（3）（4）動(dòng)作，至少串動(dòng)2次，串動(dòng)總時(shí)間9～11s；

（6）計(jì)時(shí)完成后，撥料機(jī)構(gòu)將工件推出至下料滑道，然后撥料機(jī)構(gòu)返回原始位置，此時(shí)電氣控制系統(tǒng)會(huì)完成自動(dòng)復(fù)位；再進(jìn)行下批工件細(xì)化。

若加工其他尺寸和形狀的產(chǎn)品，根據(jù)工件尺寸調(diào)整工藝，選擇是否二次水浸，需要就在第一次水浸計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)再次下降至升降臺(tái)下位置，二次水浸開(kāi)始，二次水浸計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)；時(shí)間到時(shí)提升機(jī)上升至升降臺(tái)上位置，工件開(kāi)始二次泛紅，二次泛紅計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)；若工藝要求需要三次水浸，反復(fù)（3）（4）的動(dòng)作，三次水浸計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。

2.2 機(jī)械裝置設(shè)計(jì)方案

該裝置主要由以下幾部分組成：升降臺(tái)機(jī)構(gòu)、工件平臺(tái)、撥料機(jī)構(gòu)、冷卻機(jī)構(gòu)，如圖3 所示。機(jī)械部件的設(shè)計(jì)如下。

2.2.1 升降臺(tái)機(jī)構(gòu)

升降臺(tái)應(yīng)滿足如下要求：

（1）工件平臺(tái)運(yùn)行平穩(wěn)，

（2）結(jié)構(gòu)安裝方便維護(hù)，

（3）操作者操作簡(jiǎn)便。

所以設(shè)備的機(jī)械裝置選用由氣壓系統(tǒng)來(lái)完成，選配適宜的氣動(dòng)元件。

根據(jù)套圈進(jìn)入水浸池中的深度要求，確定升降臺(tái)升降行程所需的氣缸為氣缸型號(hào)為STNC（索諾天工）TGC-63×250-S-LB。該氣缸采用含油軸承，使活塞桿無(wú)需加油潤(rùn)滑；除帶固定緩沖外，氣缸終端還帶可調(diào)緩沖，使氣缸帶動(dòng)工件平臺(tái)換向時(shí)平穩(wěn)無(wú)沖擊；氣缸活塞上裝有一個(gè)永久磁鐵，它可觸發(fā)安裝在氣缸上的磁性開(kāi)關(guān)感測(cè)氣缸的運(yùn)動(dòng)位置。

氣動(dòng)管路控制裝置由氣動(dòng)三聯(lián)件TC5000-06U及消聲器，三聯(lián)件由過(guò)濾器、調(diào)壓器及油霧器組成，能任意分解、組合、裝卸容易、維護(hù)操作使用方便，從而滿足氣動(dòng)系統(tǒng)的要求。

采用“三位五通”中封式雙電控氣動(dòng)電磁閥TG3532A-10C-AC220V，能夠使實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行任意位置停止，繼而使工件到達(dá)設(shè)定的水浸和泛紅工位，滿足晶粒細(xì)化的工藝溫度和時(shí)間。

選擇型材槽鋼作為升降臺(tái)上下運(yùn)行的導(dǎo)軌，可以方便制造安裝；同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)型材也易于以后的維修更換。根據(jù)槽鋼內(nèi)尺寸設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌滾動(dòng)輪、輪軸的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)軌調(diào)整座。選用深溝球軸承有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、使用維護(hù)方便、主要用來(lái)承受徑向負(fù)荷、也可承受一定的軸向負(fù)荷，極限轉(zhuǎn)速高、雙列球軸承，更適用于重載工況，如圖3 所示。

圖3 晶粒細(xì)化設(shè)備主視圖

2.2.2 工件平臺(tái)的結(jié)構(gòu)

（1）工件與平臺(tái)接觸面減少，使工件水浸冷卻均勻。

（2）工件底部與工件平臺(tái)為線接觸，減少摩擦阻力（見(jiàn)圖1）。

2.2.3 撥料機(jī)構(gòu)

工件加工完后，仍有比較高的溫度，需合理的機(jī)械撥料機(jī)構(gòu)推出工件。

撥料機(jī)構(gòu)的推料頭位置可以根據(jù)加工件的尺寸大小調(diào)整，使工件推出時(shí)不被碰傷。推料架、推料頭、運(yùn)行導(dǎo)軌（見(jiàn)圖1）。將細(xì)化后的工件計(jì)時(shí)平穩(wěn)推出工位，選用STNCTGC-40×400-SLB型氣缸。

2.2.4 冷卻機(jī)構(gòu)

原軸承鋼套圈鍛壓的冷卻方式為：冷卻水經(jīng)壓縮空氣霧化后直接噴射到鍛件表面，在此過(guò)程中，空壓機(jī)不斷持續(xù)開(kāi)放式噴射，水、氣耗量大。同時(shí)，噴射的水珠落到1000℃以上工件表面，會(huì)瞬間產(chǎn)生大量蒸氣，噪音又大，且使廠房?jī)?nèi)工作環(huán)境潮濕，冬季的影響尤為嚴(yán)重。

首先，池冷卻易于控制水溫，可實(shí)現(xiàn)冷卻均勻，解決瞬間水蒸氣霧化、空氣潮濕及能耗大的問(wèn)題。工件浸入水箱后，工件底部配有水管冷卻的噴浴裝置，能有效的保證降溫速率。冷卻箱內(nèi)設(shè)有兩套加工工位，可提高小時(shí)產(chǎn)量。

該裝置適用于加工外徑Φ120mm～Φ350mm，幅高小于150mm的產(chǎn)品。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用該裝置可以運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且定位準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便、能耗低并能改善工作環(huán)境、降低人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。投入生產(chǎn)使用后，改善和調(diào)整軸承鋼套圈的機(jī)械性能、工藝性能，為后續(xù)的車削加工及隨后的熱處理做好組織準(zhǔn)備，實(shí)現(xiàn)了成品產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。