軸承套圈鍛造加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究與探索

李興坤

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

中圖分類號 TG3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）17-0162-02

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)提供巨大的市場前景，軸承包括套圈、滾動體、保持器等內(nèi)容，如圖1所示，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，僅限尺寸為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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