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軸承知識

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軸承套圈鍛造加工系統結構設計的研究與探索

發布時間:2019-10-30
李興坤
(山東省泰安監獄)
  摘 要:本文在研究中以軸承套圈鍛造加工系統為核心,分析軸承套圈鍛造加工工藝,提出軸承套圈鍛造工藝系統結構設計,保證軸承套圈鍛造加工系統的高效運行,進而為相關研究人員提供一定的借鑒和幫助。
  關鍵詞:軸承套圈;鍛造加工;系統;結構設計
  1 軸承套圈鍛造加工工藝
  軸承屬于機械基礎元件,這為軸承制造業提供巨大的市場,滾動軸承包括套圈、滾動體、保持器等內容,鍛造加工工藝主要通過鍛壓機械對金屬環料施加適當壓力,使得金屬環料產生塑形變形,以此獲得機械性能,滿足加工形狀和加工尺寸的質量指標。
  1.1備料階段
  這一階段主要將原材料根據要求切割成料段,為了保證下料形狀與重量的精準度,一方面要對棒料進行徑向壓緊,另一方面則要提高剪切速度,使用單點機械壓力機或者是油壓機輔助模具剪切下料,由于下料質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,端面傾斜度小于30°,使剪切質量得到明顯提高;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,也有機構聯動的。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,并使用鍛壓設備進行鍛造,使其形狀和尺寸達到加工要求。通過鍛造加工可以消除金屬內在缺陷,改善金屬組織,使金屬流線分布合理,進而有效提升軸承套圈的金屬緊密度。我國軸承制造業以熱鍛加工為主,在實際加熱中,要對金屬坯料加熱溫度進行準確測量,降低設備噸位,保證鍛件質量,進而達到降低能耗的目的。工業上以燃氣加熱和中頻感應加熱為主,燃氣加熱方式以燃氣爐為加熱設備,各種形狀與尺寸的燃氣爐有很多,工藝范圍局限在模鍛和自由鍛,主要生產單體或成批軸承套圈,具有適應生產能力變化性較強的特點;中頻感應加熱方式以中頻感應加熱爐為加熱設備,僅限尺寸為20mm~150mm的棒料,可以大批量生產,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。
  1.3鍛后處理
  這一階段主要檢查鍛件,及時剔除廢品,對質量或是參數不符合要求的鍛件進行返修,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部組織,提高鋼的強度、塑性、沖擊韌性等多種機械性能,進而提高軸承套圈鍛造加工的綜合質量水平。值得注意的是鋼的性能變化和組織變化相關聯,在進行軸承套圈鍛造加工的過程中,要選擇塑形高、變形抗力強的鍛件,合理控制加熱溫度,使其控制在可允許溫度范圍中,不會出現過熱或是過燒的情況。
  2 軸承套圈鍛造加工系統結構設計
  2.1加熱單元監控系統
  加熱單元監控系統主要對自動料架上方鋼棒進行加熱,鋼棒在儲存庫出庫后,直接運輸至自動料架上方,而自動料架包括兩個區域,一是送料槽,安裝滾輪促動棒料的向前運行;二是備料區,送料槽將鋼棒運送到爐膛后進行加熱,備料區會儲存定量鋼棒,成斜坡狀,待鋼棒加熱剪切后,會即可運送到送料槽空閑處,阻礙開關,通過自身重力向前滾動到送料槽處進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爐中后,系統自動對棒料進行加熱,為了提高加熱效率與溫度穩定性,一般將多段爐進行串聯,使得棒料經過多個爐膛逐步加熱,當棒料運送到最后爐膛口時,棒料溫度就是初鍛溫度。
  2.2剪切單元控制系統
  這一控制系統主要對備料階段進行控制和監督,通過壓力機把初鍛溫度適宜的棒料進行剪切,使其滿足加工質量指標。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機械曲柄單點閉式壓力機。在實際操作中,工作人員以段料質量和斷口平整度為質量檢測指標,判斷料段剪切水平。同時,為了提高操作效率,工作人員在進行下料剪切中,要提前對下料質量、形狀和尺寸進行綜合測量,選擇符合要求的料段開展下一工序,并對剪切模具進行身份代碼編制,使得剪切單元控制系統可以自動記錄模具使用頻率和實際情況,對模具質量進行監控,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
  料段鐓餅單元控制系統主要通過壓力機把下料合格料段沖壓為餅狀,使用壓力機擠壓料段,使得料段在四周自由狀態下形成塑性變形,選擇鍛造過程壓力最小的設備,例如1.6MN機械曲柄單點閉式壓力機。為了為后續加工工序奠定基礎,料段鐓餅單元控制系統要自動對加工后的餅狀工件進行綜合檢測,檢測合格的餅狀工件才能進行下一道加工程序,并對鐓餅模具進行身份代碼編制,使得料段鐓餅單元控制系統可以自動記錄模具使用頻率和實際情況,對模具質量進行監控,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沖孔成環單元監控系統
  沖孔成環單元監控系統主要借助壓力機把合格碗狀工件沖壓成環狀,在此過程中的材料剪切要保證剪切部位厚度較小,并對設備壓力存在質量要求,此沖孔成環單元監控系統選擇2.5MN機械曲柄單點閉式壓力機。為了為下一加工環節奠定基礎,系統要自動對環狀零件形狀與加工溫度進行檢測,保證軸承套圈鍛造零件的質量,并對沖孔模具進行身份代碼編制,使得沖孔成環單元控制系統可以自動記錄模具使用頻率和實際情況,對模具質量進行監控,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 結論
  本文通過對軸承套圈鍛造加工系統結構設計的研究,得出:
  1)在進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,每一道工序的質量直接關系到下一加工環節,要求工作人員要做好質控工作。
  2)為了保證軸承套圈鍛造加工質量,要從加熱系統、剪切系統、料段鐓餅系統以及沖孔成環系統等方面入手,構建軸承套圈鍛造加工系統,提高加工過程的有序性和規范性,進而保證加工質量。
  參考文獻
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  [3]李紅,郝雪玲,方芳,等.G52~#合金軸承套圈的鍛造與車加工[J].軸承,2014(10):20-21.
來源:《科學家》2017年17期

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