CN107322238B - 非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法，属于冷挤压技术领域。本发明包括割管下料、表面磷皂化处理、套圈冷挤压成形和车削后处理步骤，在表面磷皂化处理步骤中，先用抛丸机对套圈坯件表面进行抛丸预处理，进而依次完成水洗、磷化、水洗、皂化和干燥的工步，套圈冷挤压成形步骤中，采用自动上料机进行上料，送入到冷挤压冲床中冷挤压。本发明设备投入成本低，工艺流程短，能耗低。

Description

非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法

技术领域

本发明属于冷挤压技术领域，涉及一种轴承套圈加工方法，尤其是涉及一种非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法。

背景技术

冷挤压就是把金属毛坯放在冷挤压模腔中，在室温下，通过压力机上固定的凸模向毛坯施加压力，使金属毛坯产生塑性变形而制得零件的加工方法。目前，我国已能对铅、锡，铝、铜、锌及其合金、低碳钢、中碳钢、工具钢、低合金钢与不锈钢等金属进行冷挤压，甚至对轴承钢、高碳高铝合金工具钢、高速钢等也可以进行一定变形量的冷挤压。在挤压设备方面，我国已具备设计和制造各级吨位挤压压力机的能力。除采用通用机械压力机、液压机、冷挤压力机外，还成功地采用摩擦压力机与高速高能设备进行冷挤压生产。

在金属的冷挤压成形中，接触压力很大，可高达2000MPa，同时金属的变形量也很大，表面积增加可高达100％。摩擦给成形带来相当大的困难，同时模具的磨损也相当严重。

因此，要求在工件表面进行一定的化学处理，形成良好的润滑层，减少摩擦，提高生产效率；目前通常都采用磷酸盐膜与硬脂酸盐润滑剂相结合的方法，其主要工序流程主要包括：“除油→酸洗→水洗→表调→磷化→水洗→中和→皂化→干燥”等工序，工序繁多，处理时间长，轴承套圈坯件在“酸洗”和“中和”两道工序都需要使用强酸和强碱，不但设备投入高，而且不可避免地出现药剂滴漏现象，造成环境污染影响；加之，酸洗和中和槽液都需要保持一定的温度，工艺流程较长，能耗较高。

经过磷皂化处理的套圈毛坯，都需要通过人工完成上下料操作，操作工将待挤压坯件放入液压机的冷挤压模进行挤压加工，采用“一人一机”的生产模式，每班产量在3000～4000只，加工效率较低，自动化程度不高，而且一旦误操作，出现放料节拍与冲压节拍不一致的情况，就会给操作工造成人身伤害，安全性差。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法，包括

割管下料、表面磷皂化处理、套圈冷挤压成形和车削后处理步骤，

在表面磷皂化处理步骤中，先用抛丸机对套圈坯件表面进行抛丸预处理，进而依次完成水洗、磷化、水洗、皂化和干燥的工步，

套圈冷挤压成形步骤中，采用自动上料机进行上料，送入到冷挤压冲床中冷挤压。

在上述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法中，在割管下料步骤中，用割管机割管，得到套圈坯件，割管机上设有倒角装置，在割管的同时，对车单面内外倒角。

在上述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法中，在表面磷皂化处理步骤中，用磷皂化生产线进行处理，磷皂化生产线包括抛丸机，以及设置在清洗机架上依次设置的第一清洗槽、磷化槽、第二清洗槽和皂化槽，第一清洗槽连接抛丸机，皂化槽连接干燥提升篮，

抛丸机对套圈坯件抛丸预处理，套圈坯件放入到第一清洗槽中在40-50℃之间水洗4min，然后转移到磷化槽中，在70-80℃之间磷化处理15min，再转移到第二清洗槽中在40-50℃之间水洗4min，再转移到皂化槽中在70-80℃之间皂化处理10min，之后将套圈坯件放入到干燥提升篮中沥干，送入干燥器中干燥。

在上述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法中，在清洗机架上转动连接有同步轴，该同步轴上设有4个同步齿轮，第一清洗槽、磷化槽、第二清洗槽和皂化槽上分别设有一个转向齿轮，每个转向齿轮啮合一个同步齿轮。

在上述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法中，所述的自动上料机包括料斗，所述的料斗连接提升机，提升机连接料槽，所述的料槽位于冷挤压冲床内且连接输送机，输送机端部具有上料工位，上料工位的一侧为冷挤压下模，另一侧为圆盘送料组件，在冷挤压冲床外壁上设有能驱动圆盘送料组件靠近或远离上料工位从而能将上料工位上的工件推入到冷挤压下模中的传动伞齿组件，

所述的传动伞齿组件包括设置在冷挤压冲床外壁上且相互啮合的第一传动轴和第二传动轴，第一传动轴呈水平设置，第二传动轴呈竖直设置，

圆盘送料组件包括上料架、圆盘及与圆盘转动连接的连杆，连杆远离圆盘的一端连接机械手，机械手的端部所处的位置与上料工位相对应，圆盘设在上料架上与上料架转动连接，机械手与上料架滑动连接。

在上述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法中，所述的第一传动轴的两端分别设有一个第一伞形齿轮，第二传动轴靠近第一传动轴的一端设有一个第二伞形齿轮且该第二伞形齿轮与相邻的第一伞形齿轮啮合，第一传动轴远离第二传动轴的第一伞形齿轮啮合第三伞形齿轮，第三伞形齿轮固定在第三传动轴上，第三传动轴穿过冷挤压冲床后与冷挤压冲床内的电机连接，第二传动轴远离第一传动轴的一端设有一个扭力联合器，该扭力联合器与圆盘连接。

在上述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法中，所述的冷挤压冲床外壁上设有第一定位板和第二定位板，第一传动轴和第二传动轴分别与第一定位板和第二定位板转动连接，上料架上表面设有导轨，导轨上滑动连接有滑块，机械手固定在滑块上，连杆的两端分别与圆盘和滑块转动连接。

在上述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法中，所述的上料工位的端部设有定位挡块，所述的机械手端部设有推板，所述的机械手呈圆弧形且机械手绕过上料工位两侧的档条后位于档条上方，推板位于上料工位上。

在上述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法中，所述的冷挤压下模的上表面的水平高度不高于上料工位的上表面的水平高度，所述的输送机为链条式输送机且呈水平设置，料槽由提升机往输送机的方向由高到低倾斜设置。

在上述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法中，所述的第二传动轴远离第一传动轴的一端具有行星齿轮，扭力联合器的外壁具有与行星齿轮相配适的齿条，行星齿轮与扭力联合器啮合，扭力联合器位于圆盘的正下方并与圆盘固定连接。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、基于短流程的设计思想，将现有技术的磷皂化处理工序的除油→酸洗→水洗→表调→磷化→水洗→中和→皂化→干燥工步缩短为抛丸→水洗→磷化→水洗→皂化→干燥，设备投入成本低，工艺流程短，能耗低。

2、磷皂化生产线采用了环保型设计，利用“抛丸”替代了“酸洗”，减少了“除油、表调、中和”等工序，避免了酸洗、中和、磷化废液等化学药剂对环境的污染；其次，生产线可减少液浴反应环境温度，在保证磷化效果的同时，降低了磷皂化工艺能耗。

3、设计了一种全自动上料结构，通过传动伞齿组件带动圆盘送料组件转动，完成送料过程，相比于电学传感、运动气缸等方式，结构简单可靠，不需要增加电路、气路等附加装置，冲床的改造成本低。

4、圆盘送料组件结构简单，工作过程可靠，圆盘转动一周即完成一个上料过程，可实现与冷挤压冲床的同步。

附图说明

图1是自动上料机工作原理图；

图2是自动上料机结构示意图；

图3是自动上料机去除料斗后的结构示意图；

图4是磷皂化生产线的结构示意图。

图中，料斗1、提升机2、料槽3、输送机4、上料工位5、冷挤压下模6、圆盘送料组件7、传动伞齿组件8、第一传动轴9、第二传动轴10、上料架11、圆盘12、连杆13、机械手14、第一伞形齿轮15、第二伞形齿轮16、第三伞形齿轮17、第三传动轴18、扭力联合器19、第一定位板20、第二定位板21、导轨22、滑块23、推板24、档条25、定位挡块26、抛丸机30、输送机30a、清洗机架31、第一清洗槽32、磷化槽33、第二清洗槽34、皂化槽35、干燥提升篮36、同步轴37、同步齿轮38、转向齿轮39、冷挤压冲床100、冷挤压上模101、齿条102。

具体实施方式

一种非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法，包括

割管下料、表面磷皂化处理、套圈冷挤压成形和车削后处理步骤，其特征在于，

在表面磷皂化处理步骤中，先用抛丸机对套圈坯件表面进行抛丸预处理，进而依次完成水洗、磷化、水洗、皂化和干燥的工步，

套圈冷挤压成形步骤中，采用自动上料机进行上料，送入到冷挤压冲床中冷挤压。

在割管下料步骤中，用割管机割管，得到套圈坯件，割管机上设有倒角装置，在割管的同时，对车单面内外倒角。

在表面磷皂化处理步骤中，用磷皂化生产线进行处理，如图4所示，磷皂化生产线包括抛丸机30，以及设置在清洗机架31上依次设置的第一清洗槽32、磷化槽33、第二清洗槽34和皂化槽35，第一清洗槽32连接抛丸机30，皂化槽35连接干燥提升篮36，

抛丸机30对套圈坯件抛丸预处理，套圈坯件放入到第一清洗槽32中在40-50℃之间水洗4min，然后转移到磷化槽33中，在70-80℃之间磷化处理15min，再转移到第二清洗槽34中在40-50℃之间水洗4min，再转移到皂化槽35中在70-80℃之间皂化处理10min，之后将套圈坯件放入到干燥提升篮36中沥干，送入干燥器中干燥。

抛丸机30用输送机30a连接第一清洗槽32，干燥提升篮36有若干个，可以沿清洗机架31周向转动，干燥提升篮36可以有若干个，底部设有镂空部用于沥水。

在清洗机架31上转动连接有同步轴37，该同步轴37上设有4个同步齿轮38，第一清洗槽32、磷化槽33、第二清洗槽34和皂化槽35上分别设有一个转向齿轮39，每个转向齿轮39啮合一个同步齿轮38。

本领域技术人员应当理解，转向齿轮39可以固定在转轴上，而转轴，也即每个转向齿轮39分别对应一个转轴，4个转轴分别与第一清洗槽32、磷化槽33、第二清洗槽34和皂化槽35固定连接，且转轴与清洗机架31转动连接，当同步轴37转动时，同步齿轮38带动转向齿轮39转动，转向齿轮39带动转轴转动，第一清洗槽32、磷化槽33、第二清洗槽34和皂化槽35同时翻转，将废液倾倒。

比于现有技术，本生产线采用了环保型设计，利用“抛丸”替代了“酸洗”，减少了“除油、表调、中和”等工序，避免了酸洗、中和、磷化废液等化学药剂对环境的污染；其次，生产线可减少液浴反应环境温度，在保证磷化效果的同时，降低了磷皂化工艺能耗。

如图1-3所示，自动上料机包括料斗包括用于存放套圈坯件的料斗1，所述的料斗1连接提升机2，提升机2为链板式提升机，提升机2连接料槽3将套圈坯件送到料槽3上，所述的料槽3位于冷挤压冲床100内且连接输送机4，输送机4为链式输送机或皮带式输送机，输送机4端部具有上料工位5，套圈坯件被输送机4输到上料工位5上，上料工位5的一侧为冷挤压下模6，另一侧为圆盘送料组件7，在冷挤压冲床100外壁上设有能驱动圆盘送料组件7靠近或远离上料工位5从而能将上料工位5上的工件推入到冷挤压下模6中的传动伞齿组件8。圆盘送料组件7动作后，将上料工位5上的套圈坯件送到冷挤压下模6中，冷挤压冲床100上的冷挤压上模101动作，对套圈坯件进行冷挤压。

本领域技术人员应当理解传动伞齿组件8是一个传动结构，其作用是驱动圆盘送料组件7沿水平方向往复运动，从而推动上料工位5上的套圈坯件，圆盘送料组件7一个动作，推动一个套圈坯件进入冷挤压下模6，传动伞齿组件8是机械机构，无需电气控制，不需要增加电路、气路等附加装置，因此结构简单，对冷挤压冲床100的改造成本低，且稳定性好，工作过程可靠。

显然，本领域技术人员也可以用气缸推动圆盘送料组件7，然而这需要增加气路，且气缸的往复动作容易疲劳。

本领域技术人员还应当理解，冷挤压下模6的上表面的水平高度不高于上料工位5的上表面的水平高度，两者可以是平行的，也可以是冷挤压下模6的水平高度略低，这样才能将上料工位5上的套圈坯件顺利推送到冷挤压下模6上。

输送机4为现有技术，优选为循环式输送机，在本实施例中，输送机4为链条式输送机且呈水平设置，料槽3由提升机2往输送机4的方向由高到低倾斜设置，提升机2将套圈坯件送到料槽3顶部，料槽3上的套圈坯件依次下滑并在料槽3上排列整齐，料槽3的宽度应当与套圈坯件的外径相配适，应略大于套圈坯件的外径但小于两个套圈坯件的外径。

在本实施例中，结合图2和图3所示，传动伞齿组件8包括设置在冷挤压冲床100外壁上且相互啮合的第一传动轴9和第二传动轴10，第一传动轴9呈水平设置，第二传动轴10呈竖直设置，

圆盘送料组件7包括上料架11、圆盘12及与圆盘12转动连接的连杆13，连杆13远离圆盘12的一端连接机械手14，机械手14的端部所处的位置与上料工位5相对应，圆盘12设在上料架11上与上料架11转动连接，机械手14与上料架11滑动连接。

传动伞齿组件8具体的结构如图3所示，第一传动轴9的两端分别设有一个第一伞形齿轮15，第二传动轴10靠近第一传动轴9的一端设有一个第二伞形齿轮16且该第二伞形齿轮16与相邻的第一伞形齿轮15啮合，第一传动轴9远离第二传动轴10的第一伞形齿轮15啮合第三伞形齿轮17，第三伞形齿轮17固定在第三传动轴18上，第三传动轴18穿过冷挤压冲床100后与冷挤压冲床100内的电机图中未示出连接，第二传动轴10远离第一传动轴9的一端设有一个扭力联合器19，该扭力联合器19与圆盘12连接。

冷挤压冲床100外壁上设有第一定位板20和第二定位板21，第一传动轴9和第二传动轴10分别与第一定位板20和第二定位板21转动连接。第一定位板20和第二定位板21分别与冷挤压冲床100的外壁固定连接，第一传动轴9和第二传动轴10上可设置轴承，与第一定位板20和第二定位板21转动连接。

上料架11上表面设有导轨22，导轨22上滑动连接有滑块23，机械手14固定在滑块23上，连杆13的两端分别与圆盘12和滑块23转动连接。圆盘12转动时，连杆13与圆盘12的连接端随圆盘12同步转动，当该连接端由远端往近端转动时，连杆13与滑块23的连接端推动滑块23靠近上料工位5，机械手14推动上料工位5上的套圈坯件进入到冷挤压下模中，反之，当连杆13与圆盘12的连接端由近端往远端转动时，连杆13拉动滑块和机械手复位，圆盘12转动一周，推动一个套圈坯件进入到冷挤压下模中。

第二传动轴10远离第一传动轴9的一端具有行星齿轮，扭力联合器19的外壁具有与行星齿轮图中未示出相配适的齿条102，行星齿轮与扭力联合器19啮合，扭力联合器19位于圆盘12的正下方并与圆盘12固定连接。第二传动轴10转动时带动行星齿轮转动，行星齿轮带动扭力联合器19转动，扭力联合器19带动圆盘转动。

上料工位5的端部设有定位挡块26，所述的机械手14端部设有推板24。机械手14呈圆弧形且机械手绕过上料工位5两侧的档条25后位于档条上方，推板24位于上料工位5上。机械手14呈弧形板，具有一定的弹性，在对套圈坯件的推动过程中，能保持良好的缓冲作用，不会对套圈坯件造成损伤。

本发明的工作过程是：

套圈坯件放入到料斗1中，提升机2将套圈坯件送到料槽3顶部，套圈坯件沿料槽3依次下滑布满料槽3，并经输送机4输送布满输送机4的轨道，最前端的套圈坯件被顶到上料工位5上并被定位挡块26阻挡定位在上料工位5上。

第三传动轴18转动，带动第一传动轴9和第二传动轴10转动，第二传动轴10转动过程中通过行星齿轮带动扭力联合器19转动，扭力联合器19带动圆盘12转动，圆盘12转动过程中，连杆13与滑块23连接的一端沿水平方向往复运动，也即连杆13推动滑动23沿导轨22移动，继而推动机械手14和推板24往复运动，推动上料工位5上的套圈坯件进入到冷挤压下模6中，圆盘转动一周，完成一个套圈坯件的送料。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了料斗1、提升机2、料槽3、输送机4、上料工位5、冷挤压下模6、圆盘送料组件7、传动伞齿组件8、第一传动轴9、第二传动轴10、上料架11、圆盘12、连杆13、机械手14、第一伞形齿轮15、第二伞形齿轮16、第三伞形齿轮17、第三传动轴18、扭力联合器19、第一定位板20、第二定位板21、导轨22、滑块23、推板24、档条25、冷挤压冲床100、冷挤压上模101、齿条102等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法，包括

割管下料、表面磷皂化处理、套圈冷挤压成形和车削后处理步骤，其特征在于，

在表面磷皂化处理步骤中，先用抛丸机对套圈坯件表面进行抛丸预处理，进而依次完成水洗、磷化、水洗、皂化和干燥的工步，

套圈冷挤压成形步骤中，采用自动上料机进行上料，送入到冷挤压冲床中冷挤压，

所述的自动上料机包括料斗，所述的料斗连接提升机，提升机连接料槽，所述的料槽位于冷挤压冲床内且连接输送机，输送机端部具有上料工位，上料工位的一侧为冷挤压下模，另一侧为圆盘送料组件，在冷挤压冲床外壁上设有能驱动圆盘送料组件靠近或远离上料工位从而能将上料工位上的工件推入到冷挤压下模中的传动伞齿组件，

所述的传动伞齿组件包括设置在冷挤压冲床外壁上且相互啮合的第一传动轴和第二传动轴，第一传动轴呈水平设置，第二传动轴呈竖直设置，

圆盘送料组件包括上料架、圆盘及与圆盘转动连接的连杆，连杆远离圆盘的一端连接机械手，机械手的端部所处的位置与上料工位相对应，圆盘设在上料架上与上料架转动连接，机械手与上料架滑动连接。

2.根据权利要求1所述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法，其特征在于，在割管下料步骤中，用割管机割管，得到套圈坯件，割管机上设有倒角装置，在割管的同时，对车单面内外倒角。

3.根据权利要求1所述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法，其特征在于，在表面磷皂化处理步骤中，用磷皂化生产线进行处理，磷皂化生产线包括抛丸机，以及设置在清洗机架上依次设置的第一清洗槽、磷化槽、第二清洗槽和皂化槽，第一清洗槽连接抛丸机，皂化槽连接干燥提升篮，

抛丸机对套圈坯件抛丸预处理，套圈坯件放入到第一清洗槽中在40-50℃之间水洗4min，然后转移到磷化槽中，在70-80℃之间磷化处理15min，再转移到第二清洗槽中在40-50℃之间水洗4min，再转移到皂化槽中在70-80℃之间皂化处理10min，之后将套圈坯件放入到干燥提升篮中沥干，送入干燥器中干燥。

4.根据权利要求3所述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法，其特征在于，在清洗机架上转动连接有同步轴，该同步轴上设有4个同步齿轮，第一清洗槽、磷化槽、第二清洗槽和皂化槽上分别设有一个转向齿轮，每个转向齿轮啮合一个同步齿轮。

5.根据权利要求1所述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法，其特征在于，所述的第一传动轴的两端分别设有一个第一伞形齿轮，第二传动轴靠近第一传动轴的一端设有一个第二伞形齿轮且该第二伞形齿轮与相邻的第一伞形齿轮啮合，第一传动轴远离第二传动轴的第一伞形齿轮啮合第三伞形齿轮，第三伞形齿轮固定在第三传动轴上，第三传动轴穿过冷挤压冲床后与冷挤压冲床内的电机连接，第二传动轴远离第一传动轴的一端设有一个扭力联合器，该扭力联合器与圆盘连接。

6.根据权利要求5所述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法，其特征在于，所述的冷挤压冲床外壁上设有第一定位板和第二定位板，第一传动轴和第二传动轴分别与第一定位板和第二定位板转动连接，上料架上表面设有导轨，导轨上滑动连接有滑块，机械手固定在滑块上，连杆的两端分别与圆盘和滑块转动连接。

7.根据权利要求6所述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法，其特征在于，所述的上料工位的端部设有定位挡块，所述的机械手端部设有推板，所述的机械手呈圆弧形且机械手绕过上料工位两侧的档条后位于档条上方，推板位于上料工位上。

8.根据权利要求7所述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法，其特征在于，所述的冷挤压下模的上表面的水平高度不高于上料工位的上表面的水平高度，所述的输送机为链条式输送机且呈水平设置，料槽由提升机往输送机的方向由高到低倾斜设置。

9.根据权利要求8所述的非对称套圈坯件精密高效冷挤压成形方法，其特征在于，所述的第二传动轴远离第一传动轴的一端具有行星齿轮，扭力联合器的外壁具有与行星齿轮相配适的齿条，行星齿轮与扭力联合器啮合，扭力联合器位于圆盘的正下方并与圆盘固定连接。