轴承套圈锻造加工系统结构设计的研究与探索

本文在研究中以轴承套圈锻造加工系统为核心，分析轴承套圈锻造加工工艺，提出轴承套圈锻造工艺系统结构设计，保证轴承套圈锻造加工系统的高效运行，进而为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助。

　　1　轴承套圈锻造加工工艺
　　轴承属于机械基础元件，这为轴承制造业提供巨大的市场，滚动轴承包括套圈、滚动体、保持器等内容，锻造加工工艺主要通过锻压机械对金属环料施加适当压力，使得金属环料产生塑形变形，以此获得机械性能，满足加工形状和加工尺寸的质量指标。
　　1.1备料阶段
　　这一阶段主要将原材料根据要求切割成料段，为了保证下料形状与重量的精准度，一方面要对棒料进行径向压紧，另一方面则要提高剪切速度，使用单点机械压力机或者是油压机辅助模具剪切下料，由于下料质量会受到剪切时棒料轴向窜动与翘曲的阻碍，工作人员可以尝试以下两种剪切模具，一是套筒式剪切模，即使剪切定刀片和动刀片的形状与棒料截面形状相同，以限制剪切时棒料的翘曲和刀片对棒料剪切时的压扁，同时对冷下料重量误差可控制在2%以内，端面倾斜度小于30°，使剪切质量得到明显提高；二是约束剪切模，即以径向夹紧的方式使棒料的翘曲、轴向窜动和切口压扁均受到限制，这种方式有的仅在定刀端夹紧，有的在定刀端和动刀端均予以夹紧，其夹紧方式有气缸式的，也有机构联动的。刀片均采用与棒料截面形状相同的形状，另外，这种模具还可带有自动送进装置，可以提高加工效果。
　　1.2锻造成型
　　这一阶段主要加热料段，并使用锻压设备进行锻造，使其形状和尺寸达到加工要求。通过锻造加工可以消除金属内在缺陷，改善金属组织，使金属流线分布合理，进而有效提升轴承套圈的金属紧密度。我国轴承制造业以热锻加工为主，在实际加热中，要对金属坯料加热温度进行准确测量，降低设备吨位，保证锻件质量，进而达到降低能耗的目的。工业上以燃气加热和中频感应加热为主，燃气加热方式以燃气炉为加热设备，各种形状与尺寸的燃气炉有很多，工艺范围局限在模锻和自由锻，主要生产单体或成批轴承套圈，具有适应生产能力变化性较强的特点；中频感应加热方式以中频感应加热炉为加热设备，仅限尺寸为20mm～150mm的棒料，可以大批量生产，工艺范围为模锻、轧制热冲压，具备加热速度快、自动化程度高的特点。
　　1.3锻后处理
　　这一阶段主要检查锻件，及时剔除废品，对质量或是参数不符合要求的锻件进行返修，采用锻后热处理的方式清理锻件表面，以满足轴承套圈锻造加工要求。锻造变形要符合剪应力定律、最小阻力定律、体积不变定律、在塑性变形时存在弹性形变定律，合理改善轴承套圈内部组织，提高钢的强度、塑性、冲击韧性等多种机械性能，进而提高轴承套圈锻造加工的综合质量水平。值得注意的是钢的性能变化和组织变化相关联，在进行轴承套圈锻造加工的过程中，要选择塑形高、变形抗力强的锻件，合理控制加热温度，使其控制在可允许温度范围中，不会出现过热或是过烧的情况。
　　2　轴承套圈锻造加工系统结构设计
　　2.1加热单元监控系统
　　加热单元监控系统主要对自动料架上方钢棒进行加热，钢棒在储存库出库后，直接运输至自动料架上方，而自动料架包括两个区域，一是送料槽，安装滚轮促动棒料的向前运行；二是备料区，送料槽将钢棒运送到炉膛后进行加热，备料区会储存定量钢棒，成斜坡状，待钢棒加热剪切后，会即可运送到送料槽空闲处，阻碍开关，通过自身重力向前滚动到送料槽处进行下一根棒料加热与剪切。在自动料架将棒料输送到中频感应炉中后，系统自动对棒料进行加热，为了提高加热效率与温度稳定性，一般将多段炉进行串联，使得棒料经过多个炉膛逐步加热，当棒料运送到最后炉膛口时，棒料温度就是初锻温度。
　　2.2剪切单元控制系统
　　这一控制系统主要对备料阶段进行控制和监督，通过压力机把初锻温度适宜的棒料进行剪切，使其满足加工质量指标。由于轴承套圈锻造加工对剪切力量、剪切速度和剪切周期有较高要求，为了满足每分钟切40件的需求，本文选择5MN机械曲柄单点闭式压力机。在实际操作中，工作人员以段料质量和断口平整度为质量检测指标，判断料段剪切水平。同时，为了提高操作效率，工作人员在进行下料剪切中，要提前对下料质量、形状和尺寸进行综合测量，选择符合要求的料段开展下一工序，并对剪切模具进行身份代码编制，使得剪切单元控制系统可以自动记录模具使用频率和实际情况，对模具质量进行监控，一旦超出使用寿命立即更换，以防止对轴承套圈锻造加工过程造成影响。
　　2.3料段镦饼单元控制系统
　　料段镦饼单元控制系统主要通过压力机把下料合格料段冲压为饼状，使用压力机挤压料段，使得料段在四周自由状态下形成塑性变形，选择锻造过程压力最小的设备，例如1.6MN机械曲柄单点闭式压力机。为了为后续加工工序奠定基础，料段镦饼单元控制系统要自动对加工后的饼状工件进行综合检测，检测合格的饼状工件才能进行下一道加工程序，并对镦饼模具进行身份代码编制，使得料段镦饼单元控制系统可以自动记录模具使用频率和实际情况，对模具质量进行监控，一旦超出使用寿命立即更换，以防止对轴承套圈锻造加工过程造成影响。
　　2.4冲孔成环单元监控系统
　　冲孔成环单元监控系统主要借助压力机把合格碗状工件冲压成环状，在此过程中的材料剪切要保证剪切部位厚度较小，并对设备压力存在质量要求，此冲孔成环单元监控系统选择2.5MN机械曲柄单点闭式压力机。为了为下一加工环节奠定基础，系统要自动对环状零件形状与加工温度进行检测，保证轴承套圈锻造零件的质量，并对冲孔模具进行身份代码编制，使得冲孔成环单元控制系统可以自动记录模具使用频率和实际情况，对模具质量进行监控，一旦超出使用寿命立即更换，以防止对轴承套圈锻造加工过程造成影响。
　　3　结论
　　本文通过对轴承套圈锻造加工系统结构设计的研究，得出：
　　1）在进行轴承套圈锻造加工过程中，其加工流程包括备料阶段、锻造成型以及锻造处理，这3个阶段具备层次性，每一道工序的质量直接关系到下一加工环节，要求工作人员要做好质控工作。
　　2）为了保证轴承套圈锻造加工质量，要从加热系统、剪切系统、料段镦饼系统以及冲孔成环系统等方面入手，构建轴承套圈锻造加工系统，提高加工过程的有序性和规范性，进而保证加工质量。

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