气动肘杆式淬火压床与模具

　　摘　要：分析了气动肘杆滑块式淬火压床的特点与优势，探讨了适用于渗碳钢和高碳钢轴承套圈淬火的模具结构及其工作原理。
　　关键词：滚动轴承；套圈；淬火压床；模具
　　四工位肘杆式淬火压床是借鉴国外类似机型的工作方式，按照不同产品的淬火要求而设计的一种新型产品，其可安装不同类型的模具，对各种形状的渗碳钢、高碳钢轴承套圈进行淬火。该压床设计为四工位独立工作，单工位程序自动控制，是一种应用范围较广的淬火设备。
　　1　压床
　　1.1　结构及其工作原理
　　压床的结构如图1所示。压床采用了框架立柱机身结构，3个立柱和贯穿于其中的拉杆是主要的承载部件；中间铰链摆动式气缸通过肘杆直接带动滑块上、下移动，在与活塞杆铰接的肘节处采用关节轴承，保证肘杆工作的平顺性；滑块的两侧设有可调V形滑动导轨，考虑到机身高和肘杆机构磨损的不均匀性，全部的运动偶件和关节点均配置了润滑口，由油泵定时供油集中润滑；在每个滑块上配备有通用的模具接杆，适合于各种不同模具的安装和调整；冷却油的进口从工作台下方引入，在入口处配有分配阀，可以调整工件内、外面的供油量，实现被淬工件外径喷油、内径流动油液冷却，内、外径冷却流量可调，淬火完成后喷油圈内的残余油液快排，淬火油经过导流槽流回油池；设有接油盘以免飞溅油液污染地面；更换被淬工件时，不同的淬火模具和冷却罩可以方便地安装在工作台面上，以满足工件淬火时的工艺要求；还设置有防击打工件功能，在发生误操作击打工件时滑块自动返回，保护机床和模具不被损坏。 　　压床采用气动肘杆滑块式传动机构，气缸为原动件，滑块为从动件，淬火模具通过接杆与滑块连接。在此机构中，力的放大率和速度因连杆位置变化而改变很大，在模具闭合行程的Z初阶段，力的放大率小而速度快，接近闭模行程终了时，力的放大率大而速度慢，符合压床的工作要求。在肘杆将近完全伸直之前，产生Z大合模力，在此位置闭合模具的反力接近无穷大，安装在滑块上的上模具便可用无穷大的力抵抗被淬工件的淬火变形反力，也就是说，尽管气缸的作用力可逆，但工件的变形抗力不会通过模具反推气缸，造成淬火尺寸改变。
　　1.2　主要技术参数
　　压床选用无润滑气动元件，在公称压力下，每个滑块Z大压力可达30t，总压力可达120t；一次可对1—4件零件进行淬火；淬火时间范围为0—99min连续可调；油循环冷却时问手动控制，每工位可单独设定；可对GCr15系列高碳钢、G20CrNi2MoA系列渗碳钢制单锥、双锥结构的轴承内、外圈进行淬火处理；被淬工件尺寸直径为Ø150—320mm，高度为15～185mm。设备的主要技术参数见表1。 　　2　模具
　　高碳轴承钢和渗碳轴承钢在淬火时的变形倾向相反，前者淬火变形倾向于胀大，后者则为收缩，因此使用模具结构不同，冷却方式也有很大差异。无论材料和模具结构是否相同，模压淬火均为通过机床的运动，用不同结构的模具，对工件的外圈和端面同时施加作用力，既要阻止淬火变形又不能因机械力过大压坏热工件，与此同时，在被淬工件的内、外全方位快速急冷，完成对工件的淬火处理。
　　2.1　渗碳钢淬火模具
　　渗碳钢淬火模具结构如图2所示，其工作原理为：工件达到淬火温度后出炉，由人工放在下模上，启动控制阀，在气缸的作用下通过连接杆带动滑块与上模具下降，压紧下模具平面时为模具的调定尺寸，上模具平面压住轴承套圈端面，冷却油通过阀门、管道开始向罩内工件喷油，同时也流向模具与工件接触的内表面油道，工件冷却收缩，在模具保持下继续淬火。淬火完成后，上模具随滑块上升释放工件，人工将工件从下模上夹出，完成一个工作循环。 　　2.2　淬透钢淬火模具
　　淬透钢淬火模具的结构如图3所示，其工作原理为：启动按钮，气缸带动滑块下降、与连接杆一体的油罩与上模具下降，油罩的下锥面推动下模具收缩，箍住轴承套圈的外径，同时上模具平面压住轴承套圈端面，压紧定型后开始罩内浸油淬火。淬火完成后，油罩、上模具随主轴上升，下模具释放工件，人工将工件夹出，完成一个工作循环。 　　由于工件为淬透钢，对始淬温度要求较严格，工件尺寸小热容量小，因此必须要在Z短的时间合模、进入冷却液才能保证淬火硬度。这就要求机床的运动速度要快，工件放人模具后立即定位、保持、喷油淬火。另外，由于小批量轮番生产，压床也要求模具具有更换快速，调整方便等特点。
　　根据渗碳钢、淬透钢淬火模具的形式与结构，上模具及油罩具有一定的通用性，下模具须按不同的尺寸，配备相应的模块，因此，模块的用量较大，但由于模具结构与其他压床有一定的互换和通用性，且调整容易，尺寸较小，模具的成本相对较低。另外，受机床与模具结构的限制，进出件的自动化较难实现，但由于工件较小，人工进出件较方便、快捷。
　　3　结束语
　　气动肘杆式淬火压床结构紧凑，自动化程度高，淬火工件质量稳定，可靠性强，很适合直径和高度不大的环类零件的淬火，能有效阻止薄壁环类零件的淬火变形，保证淬火后工件的尺寸稳定性。