輥底式球化退火爐翻料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

余 寧

（廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512126）

一、背景

1.問題的提出。

在整條高速鐓鍛生產(chǎn)線上，軸承毛坯的球化退火是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，奧地利埃協(xié)林的輥底式球化退火爐，年生產(chǎn)能力6000噸，每小時(shí)就可生產(chǎn)750Kg軸承毛坯，見圖1。

圖1氨基氣氛輥底式電加熱球化退火爐

退火爐運(yùn)轉(zhuǎn)起來，隔1小時(shí)就要一出一進(jìn)。從整條生產(chǎn)線來看，從退火爐卸料臺(tái)上用天車吊卸料筐傾倒坯料是一個(gè)問題，損耗較大。

2.生產(chǎn)流程分析。

（1）軸承毛坯的年產(chǎn)量及生產(chǎn)類型。

瑞士引進(jìn)的AMP30鐓鍛機(jī)生產(chǎn)線，是具有世界先進(jìn)水平的高速生產(chǎn)線。經(jīng)濟(jì)速度為每小時(shí)可生產(chǎn)軸承毛坯7200套。三人組成的一個(gè)作業(yè)班一個(gè)月的能力可達(dá)80萬套，相應(yīng)的年產(chǎn)量就可達(dá)1000萬套。換算成重量，以6205軸承毛坯為例：一套6205毛坯重182克，一年就有1800噸的毛坯生產(chǎn)能力。屬于大批大量的生產(chǎn)類型。

（2）生產(chǎn)流程分析。

由于AMP30的強(qiáng)大生產(chǎn)能力，就使在生產(chǎn)中AMP30機(jī)的產(chǎn)品出口，毛坯如同流水一般。在出口處置放料筐，每隔20分鐘就需將滿載毛坯的料筐移開，另置放一個(gè)空筐。因此每個(gè)班至少需要20個(gè)料筐。鍛打的毛坯需要球化退火，再用叉車和天車將滿載的料筐周轉(zhuǎn)置放在退火爐的裝料平臺(tái)，進(jìn)爐進(jìn)行處理。整個(gè)流程就是這樣：AMP30——滿載筐——退火爐進(jìn)口——退火爐出口——天車吊料筐——傾倒毛坯——空筐集放地——AMP30。

3.生產(chǎn)工序步驟分析。

退火爐工作起來，每隔1小時(shí)就需用天車在卸料臺(tái)上將載有軸承毛坯的料筐吊下，再相應(yīng)將待退火的軸承毛坯料筐吊裝上退火爐裝料臺(tái)，以此形成軸承毛坯的生產(chǎn)循環(huán)。這樣的生產(chǎn)運(yùn)作方式主要問題是：出爐的滿載軸承毛坯的料筐，還是具有一定的重量，同時(shí)還有200℃~300℃的溫度，天車在將料筐吊離卸料臺(tái)后，還需將料筐里的坯料倒在毛坯的堆放地點(diǎn)，而傾倒毛坯時(shí)，天車要二次掛鉤，只吊住料筐的一個(gè)吊耳，并將料筐反轉(zhuǎn)還要甩動(dòng)，來完成傾倒軸承毛坯。如此就造成料筐的折損率，毛坯傾倒完畢后還需再次掛鉤，將料筐吊帶到集結(jié)地點(diǎn)，再由叉車送至鐓鍛機(jī)。整個(gè)過程生產(chǎn)效率很低，料筐損壞嚴(yán)重不說，還占用了一臺(tái)天車的大部分時(shí)間，投入人工多，勞動(dòng)環(huán)境差和工作量很大，成本高。

因此需要改變生產(chǎn)運(yùn)作方式，棄用天車。設(shè)計(jì)一個(gè)和退火爐卸料臺(tái)吻接的軸承毛坯翻料機(jī)構(gòu)，取代天車作業(yè)，縮短工序流程時(shí)間，減少料筐損耗并使高速鐓鍛生產(chǎn)線更加完善。

二、工藝構(gòu)思

料筐在退火爐內(nèi)，由輥?zhàn)訋?dòng)進(jìn)行間歇移動(dòng)，在爐內(nèi)需滯留20~22個(gè)小時(shí)。料筐之間要保持一定的距離，而卸料臺(tái)只能容納一個(gè)料筐。因而有這樣一個(gè)工藝構(gòu)思，設(shè)計(jì)一個(gè)平臺(tái)，與退火爐料筐的移動(dòng)平臺(tái)水平相吻合，使之可以將出爐的料筐水平地移至平臺(tái)上。然后將載有料筐的平臺(tái)升舉至一定高度，再使料筐自身翻轉(zhuǎn)120°，至筐內(nèi)的坯料倒出，并不使料筐脫離升舉平臺(tái)。倒出軸承毛坯后，再將平臺(tái)回復(fù)至與退火爐卸料臺(tái)的水平位置。之后使料筐人工退回至退火爐卸料臺(tái)。最后由天車將空料筐吊放在料筐集結(jié)地點(diǎn)，回到生產(chǎn)線上。

1.工藝設(shè)計(jì)步驟。

（1）首先構(gòu)思了翻轉(zhuǎn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)。見圖2，結(jié)構(gòu)形式同退火爐內(nèi)的輥?zhàn)咏Y(jié)構(gòu)一致，平臺(tái)設(shè)計(jì)有內(nèi)裝軸承的輥?zhàn)?，并和退火爐出口保持在一個(gè)水平面上。主要的設(shè)計(jì)思路是：當(dāng)平臺(tái)和退火爐卸料臺(tái)在一個(gè)水平面時(shí)，方便操作工人手持拉鉤將載有軸承毛坯的料筐拉到平臺(tái)上。翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上設(shè)計(jì)有料筐卡位，可將料筐定位，并在平臺(tái)翻轉(zhuǎn)時(shí)卡住料筐。

（2）第二步就要考慮設(shè)計(jì)一個(gè)升舉框。見圖2，可以將翻轉(zhuǎn)平臺(tái)放置在升舉框內(nèi)，將翻轉(zhuǎn)平臺(tái)舉高，然后翻轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)考慮的是舉高和翻轉(zhuǎn)同時(shí)進(jìn)行，用四條支桿組成的桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)舉高，再用重心偏置的原理使料筐在重力的作用下，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)。四支桿由支座鉸鏈固定在升舉框上，分布為平行四邊形。由液壓缸提供動(dòng)力。整個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)均由槽鋼和鋼板焊接框與鉸鏈支座、支桿連接而成。追求的是結(jié)構(gòu)簡單和堅(jiān)固耐用。鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)副都設(shè)計(jì)有鋼套，保持有0.1mm的配合間隙，采用油脂潤滑。

（3）最后的考慮是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)。見圖2，主體思想還是采用槽鋼、鋼板焊件結(jié)構(gòu)。底面與廠房地面用地腳螺栓加水泥固定。在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件上托起一個(gè)升舉裝置，與退火爐水平吻合在一個(gè)平面上。結(jié)構(gòu)簡單但作用不可或缺。槽鋼架的上平面除了要托起升舉框和翻轉(zhuǎn)平臺(tái)外，它的前槽鋼架還要有承受翻轉(zhuǎn)平臺(tái)的支撐作用，并且當(dāng)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)到位后，還要有承受撞擊震動(dòng)傾倒料的作用。故尺寸位置都要反復(fù)試驗(yàn)才可最終確定。

三、制造安裝，進(jìn)入生產(chǎn)程序

這是一個(gè)典型的接口設(shè)計(jì)。是連接退火爐的運(yùn)作，延續(xù)退火爐后的生產(chǎn)工藝流程，有針對(duì)性的一個(gè)技改項(xiàng)目。工藝過程是以實(shí)際運(yùn)作做基礎(chǔ)的，設(shè)計(jì)思路也符合生產(chǎn)工藝要求。因此，施工進(jìn)展很快。按照設(shè)計(jì)，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)置放在基礎(chǔ)構(gòu)件上，并與退火爐卸料臺(tái)水平吻合?；A(chǔ)構(gòu)件底面置放了六個(gè)地腳螺栓，并用水泥將其固定在地平面上。圖2，與動(dòng)力支桿協(xié)調(diào)安裝好液壓缸，使四支桿動(dòng)作流暢無阻礙。很快退火爐翻料機(jī)構(gòu)就投入了使用。使用過程中由于翻料機(jī)的作用，改變了一直以來的生產(chǎn)程序。過去需要在退火爐卸料平臺(tái)上用天車將滿載軸承毛坯的料筐吊走，傾倒毛坯。而現(xiàn)在只需要操作工將卸料平臺(tái)上的料筐拉入翻轉(zhuǎn)平臺(tái)，再啟動(dòng)液壓缸，將毛坯料筐舉起傾倒。在倒料的下方，備上一個(gè)鏟車的料斗，就可做到退火毛坯全部倒在料斗內(nèi)，再由鏟車運(yùn)送至毛坯置放地點(diǎn)。而料筐再由翻轉(zhuǎn)平臺(tái)回放復(fù)位，由操作工再推回至退火爐卸料平臺(tái)。最后天車將其吊開，放到高速鐓鍛機(jī)的生產(chǎn)線上。

四、使用效果

1.加快了生產(chǎn)流程，提高了生產(chǎn)效率。

過去需要天車吊裝卸退火毛坯，占用時(shí)間長，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而現(xiàn)在只需操作工操作液壓缸即可完成傾倒退火毛坯，在一分鐘內(nèi)即可完成整個(gè)過程，加快了生產(chǎn)的周轉(zhuǎn)工期，提高了工作效率也降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.大大提高了毛坯料筐的使用壽命。

原來料筐滿載時(shí)，由天車完成傾倒料，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低不說，還使料筐的折損大大提高。由于需要傾倒料，吊車往往將滿載料筐置放在毛坯堆上，再用吊鉤吊起料筐一角，然后再拖動(dòng)，而翻倒毛坯。這樣做法使料筐很快折損。一個(gè)時(shí)期以來，料筐的折損一直是生產(chǎn)上的一個(gè)頭疼的問題。使用翻料機(jī)構(gòu)后，這個(gè)問題得到了徹底的解決。

3.降低了料筐的周轉(zhuǎn)數(shù)量。

過去使用天車吊料筐翻料時(shí)，整條生產(chǎn)線需60余料筐周轉(zhuǎn)，而現(xiàn)在使用翻料機(jī)構(gòu)后，40多個(gè)料筐即可維持生產(chǎn)運(yùn)行。降低了料筐的投入，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

退火爐翻料機(jī)構(gòu)的使用，完全達(dá)到了預(yù)期效果。在退火爐的出口卸料平臺(tái)上，操作工只需用手鉤輕拉料筐，就可使料筐進(jìn)入翻轉(zhuǎn)平臺(tái)。然后啟動(dòng)液壓油缸就可將料筐舉起傾倒毛坯?？赏鶑?fù)震動(dòng)操作，達(dá)到完整倒料?；爻虝r(shí)再將空料筐推至退火爐卸料平臺(tái)。

圖3為翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的倒料示意。

五、結(jié)語

翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的投入使用，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，最重要的是改善了勞動(dòng)環(huán)境，降低了生產(chǎn)成本，使生產(chǎn)變得有序和按部就班。在高速鐓鍛生產(chǎn)線上，繼翻料機(jī)構(gòu)之后，是毛坯分選，但目前為止，該環(huán)節(jié)還是人工手工作業(yè)方式，投入大，成本高，方式落后和原始，是生產(chǎn)線上的薄弱環(huán)節(jié)。如何改變這種狀況，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)分揀軸承毛坯，并可計(jì)數(shù)和裝袋，有待于進(jìn)一步研究。

［1］ 高翔，戴藍(lán)生，楊國華.引進(jìn)可控氣氛輥底式球化退火爐介紹［J］.工業(yè)爐，1993，（4）.

［2］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［3］ 王啟義.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2002.