柳 燕

寧夏機械研究院(有限責任公司)，寧夏銀川 750002

1 概述

ZCJ-1400 型軸承淬火壓機是對軸承內、外圈套類工件進行淬火的專用設備。在淬火過程中，為了防止工件變形，采用壓機與相應的模具配套，通過壓機的機構，將加熱到淬火溫度的工件由機械手放置到工作臺上，啟動壓機，當工件到達固定位置后，等待在待料位置上方的工件運送機械手下降到位，將工件夾持后升起，并送到淬火壓機工作臺推出位置上方，機械手下降，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，進入淬火位置，淬火壓機前門關閉，位于淬火壓機上方的動橫梁下降，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，達到減小淬火變形、保證熱處理質量和零件尺寸穩(wěn)定的目的；動橫梁上升到位后，淬火壓機前門升起，工作臺移出到待料位置，機械手將工件從下模具上夾出，并送到出料位，輥棒轉動將工件送出，完成了一個工作循環(huán)。

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

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

2 設備解決的關鍵技術

1）適應于特大型軸承模壓淬火的機床結構；

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構與脫模探測裝置；

4）淬火冷卻過程的智能控制；

5）機身外部拆裝模具、機身內部模具的快換；

6）適應于淬火要求的快速高效上下料機械手；

7）淬火裝備與生產線配套的高可靠性和適應性。

3 設備機構特點

本壓機對淬火的工作部分進行了創(chuàng)新設計，具有以下功能和特點：

1）壓機的機身采用組裝框架式結構。動橫梁在框架機身的四根導軌內由油缸驅動上下移動；工作臺通過左右壓板安裝在導軌座上，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，導軌座的下部固定在油箱內的四個支撐座上，組成了一個完整的框架機身；各運動部分相對獨立組合，在保證機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250 噸）變?yōu)楣ぷ髋_的內力，從而大大降低了床身的承載能力要求。油缸的下行程受調整塊的限制，保證模具撐開到調定的尺寸，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、上下模具鎖緊的結構，上下模具的對中與尺寸調整在工作臺移出位置進行，調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的安全使用，這樣可以確保模具和工件分離后，再進行下一個程序，確保壓機安全運行；

7）上下模具的氣動鎖緊裝置，當淬火的工件為雙錐時，通過氣缸驅動回轉裝置，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_的內力，從而大大簡化了機床的結構；

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

10）機床配備有上下工件的機械手，機械手采用電動和氣動聯(lián)合傳動。機械手的橫向移動采用電機帶動，齒輪、齒條驅動，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）壓機設有手動、自動功能。在手動狀態(tài)，設有動橫梁上升/下降、工作臺進入/推出、機械手前進/后退、機械手抓緊/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，設備將自動完成淬火過程。滑塊可以在任意位置停留，便于更換模具；需要中途停止運行時，按下急停按鈕，一切運行停止；

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口產品；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）壓機設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 結構簡述

4.1 主機

主機由油箱、導軌座、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 機械手

機械手由導軌、滑座、電機、齒輪齒條、升降氣缸、導向座、手臂、手指氣缸、手指等構成。

4.3 淬火模具

淬火壓機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、轉角離心泵、旋轉板式冷卻器等組成。地下油池的冷卻油通過電磁閥，經(jīng)進油管進入工作臺到淬火盤，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：

1）控制核心為西門子S7-300 可編程控制器；

2）完善的保護措施確保系統(tǒng)連續(xù)可靠運行；

3）故障信息提示，便于快速判斷故障點，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，避免了負載過重對PLC 輸出接點的損壞；

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

軸承是各類機械裝備的重要基礎零部件，它的精度、性能、壽命和可靠性對主機的精度、性能、壽命和可靠性起著決定性的作用。在機械產品中，軸承屬于高精度產品，不僅需要數(shù)學、物理等諸多學科理論的綜合支持，而且需要材料科學、熱處理技術、精密加工和測量技術、數(shù)控技術和有效的數(shù)值方法及功能強大的計算機技術等諸多學科為之服務，因此軸承又是一個代表國家科技實力的產品。當今世界軸承強國以歐、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、具有相當規(guī)模和一定水平的獨立產業(yè)體系。隨著機械工業(yè)的飛速發(fā)展，對軸承質量的要求也不斷提高，而軸承的強度、壽命和制造精度又與熱處理質量有很大關系，所以軸承熱處理工藝是軸承生產中的關鍵環(huán)節(jié)之一。

從目前國內軸承市場來看，隨著市場競爭的日益激烈，很多軸承生產企業(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，提高產品質量成為十分關鍵和迫切的需求，面對巨額市場我們研制、開發(fā)的全自動ZCJ-1400 大型軸承淬火壓機在淬火工序中采用模具保持淬火，不僅能夠提高產品質量、節(jié)能節(jié)電、提高生產率、降低工人勞動強度，而且可以推動行業(yè)整體技術進步和裝備水平，提高產品的質量和參與國際競爭的實力，能夠為軸承生產企業(yè)帶來很多長遠利益。因此該壓機具有很好的市場應用前景。

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

[2]滾動軸承零件硬度試驗方法(JB/T7361-1994).

[3]金屬切削機床機械加工件通用技術條件(GB/T25376-2010).