CN114985671A - 一种中大轴承套圈的锻造方法 - Google Patents

一种中大轴承套圈的锻造方法 Download PDF

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孙新华
蔡玉铨
温道胜
王高琦
王相宇
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University of Jinan
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Abstract

本发明公开一种中大轴承套圈的锻造方法，包括：步骤一，将圆形棒料放入到加热炉内进行加热，加热至预设温度进行保温处理；步骤二，将完成加热后的圆形棒料转移至第一工位，通过两冲头模具对圆形棒料上下同时进行镦粗和冲孔处理，完成坯件制备；步骤三，将坯件转移到第二工位，利用第二工位上的切扩装置进行冲连皮和扩孔处理，完成环形坯件制备；步骤四，通过辗环机对环形坯件进行辗环后冷却完成成品制备。

Description

一种中大轴承套圈的锻造方法
技术领域
本发明涉及中大轴承套圈锻造领域，特别是涉及一种中大轴承套圈的锻造方法。
背景技术
中大轴承套圈通常应用于大型机器中。考虑到轴承套圈的稳定性及使用寿命，一般高端的轴承套圈要求锻造金属流线平行锻件受力表面分布，避免表面产生流线露头和涡流现象，来提高轴承套圈寿命。以往的套圈锻造过程为：加热棒料、镦粗、棒料上端冲孔、将棒料进行反转对下端进行冲孔、冲连皮、扩孔、辗环。步骤繁琐、人工成本高、锻造效率低。并不利于自动化生产。
因此，亟需一种中大轴承套圈的锻造方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种中大轴承套圈的锻造方法，以解决现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种中大轴承套圈的锻造方法，包括：
步骤一，将圆形棒料放入到加热炉内进行加热，加热至预设温度进行保温处理；
步骤二，将完成加热后的圆形棒料转移至第一工位，通过两冲头模具对圆形棒料上下同时进行镦粗和冲孔处理，完成坯件制备；
步骤三，将坯件转移到第二工位，利用第二工位上的切扩装置进行冲连皮和扩孔处理，完成环形坯件制备；
步骤四，通过辗环机对环形坯件进行辗环后冷却完成成品制备。
优选的，所述步骤一中，所述加热炉设置为输送式加热炉，所述预设温度为950-1100℃。
优选的，所述步骤二中，所述第一工位包括第一工作台和第一压机，所述第一压机设置在所述第一工作台上，通过机械手将从所述加热炉内输送出的圆形棒料移至所述第一工作台，将两所述冲头模具分别安装在所述第一压机的上下两输出端，将所述圆形棒料设置在两所述冲头模具之间开启所述第一压机进行冲孔和镦粗，制得坯件，镦粗比为1.2-2.0，所述坯件高度为H、直径为D、冲孔直径为D1、高度为H1、连皮高度为H-2H1并留在所述坯件中间位置。
优选的，所述冲头模具包括圆柱冲头和镦粗底板，所述镦粗底板与所述圆柱冲头固接，所述圆柱冲头端部设置有倒角，所述镦粗底板与所述第一压机输出端固接。
优选的，所述步骤三中，所述切扩装置位包括第二工作台和第二压机，所述第二压机设置在所述第二工作台的顶面，所述第二工作台的顶面开设有通孔，所述通孔顶部孔口处外壁内固接有下模型腔，所述第二压机的输出端固接有上冲头，所述上冲头位于所述下模型腔的正上方，所述第二工作台的底部固接有升降机构，所述升降机构侧面固接有切除机构。
优选的，所述下模型腔底面开设有内孔，所述内孔与所述通孔连通，所述上冲头包括上圆柱和扩孔圆台，所述扩孔圆台上端直径为k，下端直径为s，扩孔量为k-s；所述的扩孔圆台的锥角α为20-40°，所述扩孔圆台斜度为1-3°。
优选的，所述升降机构包括底板，所述底板侧面固接有模组底座，所述模组底座的侧面固接有电机，所述模组底座的转轴上通过螺纹连接有滑块，所述电机与所述转轴通过联轴器传动连接，所述底板两侧分别固接有滑轨，所述滑块的两侧分别与两所述滑轨滑动接触，所述滑块侧面固接有拖板，所述拖板与所述切除机构固接，所述底板通过螺栓与所述第二工作台底部固接。
优选的，所述切除机构包括切除冲头，所述切除冲头由切除圆柱和切除圆台组成，所述下模型腔的高度与所述坯件和所述上圆柱高度相等，所述扩孔圆台上端直径、所述切除圆台下端直径、通孔和内孔的直径相等，所述扩孔圆台下端直径与冲孔直径D1相等。
优选的，利用所述第二压机对所述上冲头施加力将连皮从中间位置下压到边缘位置，然后借助所述升降机构来控制所述切除冲头的上下移动，从而进行切除连皮；在冲掉连皮后所述上冲头的所述上圆柱继续向下运行间接的实现对所述坯件的扩孔，当进行冲连皮的时候由升降机构将切除冲头升上去，当切除完毕后将连皮一起降下来，充当下料，完成所述环形坯件的制备。
优选的，利用机械手将所述环形坯件送到输料带上，将所述环形坯件进行辗环然后进行冷却；选用卧式环扎机对所述环形坯件进行环扎，辗扩度为70-90mm，再进行冷却就可得出中大轴承套圈；所述上冲头、冲头模具、切除冲头和下模型腔在进行使用之前需要预热，预热温度为150℃。
本发明公开了以下技术效果：本发明通过在第一工位设计两个短T型冲头模具，使得镦粗的同时完成冲孔，上冲孔与下冲孔深度相同，减少了工序并且将连皮留在了中心位置，保证了金属流线合理分布。在第二工位设置切扩装置，在上扩孔冲头冲连皮时，切除机构用升降机构往上升，升到切除位置进行连皮切除。在上冲头下压过程中实现了对坯料的扩孔。第二工位进一步减少了工序，升降机构的利用减少了浪费。整条线动作简单，成形时间短，效率高，工件热量损失小，温降小。
镦粗、冲孔后的坯料直径与扩孔装置中的下模型腔相匹配，为后续处理的金属流线作保护。第一工位设置一个短T型模具，实现对坯料的镦粗、扩孔。第二工位设置切扩装置，采用升降机构和上冲头的配合实现对坯料的冲连皮+扩孔。第三工位实现对环件的辗环。本方法实现了工序少、避免流线露头现象、锻造效率高。本发明的工艺适用轴承钢棒料范围广，可以作为锻造中大轴承套圈通用工艺。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的流程图；
图2为本发明冲头模具的结构示意图；
图3为本发明下模型腔的结构示意图；
图4为本发明中上冲头的结构示意图；
图5为本发明中升降机构的结构示意图；
图6为本发明中升降机构的侧视图；
图7为本发明中两冲头模具相对位置的结构示意图；
图8为本发明中镦粗和冲孔处理的结构示意图；
图9为本发明中扩孔处理的结构示意图；
图10为本发明中冲连皮处理的结构示意图；
其中，1、圆柱冲头；2、镦粗底板；3、内孔；4、上圆柱；5、扩孔圆台；6、底板；7、模组底座；8、电机；9、滑块；10、拖板；11、切除圆柱；12、切除圆台；13、下模型腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-10，本发明提供一种中大轴承套圈的锻造方法，包括：
步骤一，将圆形棒料放入到加热炉内进行加热，加热至预设温度进行保温处理；
步骤二，将完成加热后的圆形棒料转移至第一工位，通过两冲头模具对圆形棒料上下同时进行镦粗和冲孔处理，完成坯件制备；
步骤三，将坯件转移到第二工位，利用第二工位上的切扩装置进行冲连皮和扩孔处理，完成环形坯件制备；
步骤四，通过辗环机对环形坯件进行辗环后冷却完成成品制备。
进一步优化方案，步骤一中，加热炉设置为输送式加热炉，预设温度为950-1100℃。
在第一工位设置两个短T型冲头模具，两个模具中心对齐，其中一个冲头模具在上，另一个冲头模具在下；对棒料进行镦粗的同时，利用模具的特殊形状对棒料进行冲孔；利用切扩装置对镦粗后的棒料进行冲连皮和扩孔，获得环形坯件；借助第二工位的升降机构来控制切除机构的上下移动，从而进行切除连皮。在冲掉连皮后上冲头继续向下运行间接的实现对坯料的扩孔。带动下冲头的上下移动，当进行冲连皮的时候由升降机构将切除机构升上去，当切除完毕后将连皮一起降下来，充当下料。
本发明通过在第一工位设计两个短T型冲头模具，使得镦粗的同时完成冲孔，上冲孔与下冲孔深度相同，减少了工序并且将连皮留在了中心位置，保证了金属流线合理分布。在第二工位设置切扩装置，在上扩孔冲头冲连皮时，切除机构用升降机构往上升，升到切除位置进行连皮切除。在上冲头下压过程中实现了对坯料的扩孔，扩孔量为k-s。第二工位进一步减少了工序，升降机构的利用减少了浪费。整条线动作简单，成形时间短，效率高，工件热量损失小，温降小。镦粗、冲孔后的坯料直径与扩孔装置中的下模型腔13相匹配，为后续处理的金属流线作保护。第一工位设置一个短T型模具，实现对坯料的镦粗、扩孔。第二工位设置切扩装置，采用升降机构和上冲头的配合实现对坯料的冲连皮+扩孔。第三工位实现对环件的辗环。本方法实现了工序少、避免流线露头现象、锻造效率高。本发明的工艺适用轴承钢棒料范围广，可以作为锻造中大轴承套圈通用工艺。
进一步优化方案，步骤二中，第一工位包括第一工作台和第一压机，第一压机设置在第一工作台上，通过机械手将从加热炉内输送出的圆形棒料移至第一工作台，将两冲头模具分别安装在第一压机的上下两输出端，将圆形棒料设置在两冲头模具之间开启第一压机进行冲孔和镦粗，制得坯件，镦粗比为1.2-2.0，坯件高度为H、直径为D、冲孔直径为D1、高度为H1、连皮高度为H-2H1并留在坯件中间位置。
进一步优化方案，冲头模具包括圆柱冲头1和镦粗底板2，镦粗底板2与圆柱冲头1固接，圆柱冲头1端部设置有倒角，镦粗底板2与第一压机输出端固接。
将短T型冲头模具安装在第一压机上，将坯料放在两冲头模具的中心位置。因镦粗比为1.2-2.0，可将模具的深度设置为符合镦粗比。对棒料进行镦粗的同时，利用模具的特殊形状对棒料进行冲孔，上下冲头模具冲孔深度相同、直径相同。保证冲孔过程坯料均匀变形，冲孔后的连皮位于坯料中间部位，避免连皮位置在端部产生的涡流现象。
进一步优化方案，步骤三中，切扩装置位包括第二工作台和第二压机，第二压机设置在第二工作台的顶面，第二工作台的顶面开设有通孔，通孔顶部孔口处外壁内固接有下模型腔13，第二压机的输出端固接有上冲头，上冲头位于下模型腔13的正上方，第二工作台的底部固接有升降机构，升降机构侧面固接有切除机构。
进一步优化方案，下模型腔13底面开设有内孔3，内孔3与通孔连通，上冲头包括上圆柱4和扩孔圆台5，扩孔圆台5上端直径为k，下端直径为s，扩孔量为k-s；的扩孔圆台5的锥角α为20-40°，扩孔圆台5斜度为1-3°。
进一步优化方案，升降机构包括底板6，底板6侧面固接有模组底座7，模组底座7的侧面固接有电机8，模组底座7的转轴上通过螺纹连接有滑块9，电机8与转轴通过联轴器传动连接，底板6两侧分别固接有滑轨，滑块9的两侧分别与两滑轨滑动接触，滑块9侧面固接有拖板10，拖板10与切除机构固接，底板6通过螺栓与第二工作台底部固接。
进一步优化方案，切除机构包括切除冲头，切除冲头由切除圆柱11和切除圆台12组成，下模型腔13的高度与坯件和上圆柱4高度相等，扩孔圆台5上端直径、切除圆台12下端直径、通孔和内孔3的直径相等，扩孔圆台5下端直径与冲孔直径D1相等。
进一步优化方案，利用第二压机对上冲头施加力将连皮从中间位置下压到边缘位置，然后借助升降机构来控制切除冲头的上下移动，从而进行切除连皮；在冲掉连皮后上冲头的上圆柱4继续向下运行间接的实现对坯件的扩孔，当进行冲连皮的时候由升降机构将切除冲头升上去，当切除完毕后将连皮一起降下来，充当下料，完成环形坯件的制备。
进一步优化方案，利用机械手将环形坯件送到输料带上，将环形坯件进行辗环然后进行冷却；选用卧式环扎机对环形坯件进行环扎，辗扩度为70-90mm，再进行冷却就可得出中大轴承套圈；上冲头、冲头模具、切除冲头和下模型腔13在进行使用之前需要预热，预热温度为150℃。
在本发明的一个实施例中，按照以下步骤进行：
步骤1、将圆形棒料送入输送式加热炉内进行加热，直到达到设定温度；轴承钢棒料在温度为950℃～1100℃的条件下保温。
步骤2、选用坯料的高度为350mm、直径为180mm，镦粗比选用1.6；用机械手将坯料放到第一工位的短T型冲头模具圆柱冲头1中心位置，采用的短T型冲头模具高度为200mm，圆柱冲头1高度为170mm直径为90mm；用第一压机借助短T型冲头模具对坯料进行镦粗冲孔，镦粗后的高度H为110mm、直径D为320mm、上冲孔高度H1为50mm、直径D1为90mm，将连皮留在中心位置高度为10mm。
步骤3、利用机械手将镦粗后的坯件移至第二工位；
步骤4、利用切扩装置对镦粗后的棒料进行冲连皮和扩孔，获得环形坯件；将镦粗后的高度H为110mm、直径D为320mm、上冲孔高度H1为50mm、直径D1为90mm的坯料放在切扩装置下模型腔13中，下模型腔13的内径为180mm，与上冲头的扩孔圆台5拔模上直径相等。利用切扩装置的上冲头将连皮挤压到工作台通孔位置然后配合升降机构将切除冲头升上来对连皮进行切除，且切底过程中上冲头的上圆柱4一起向下运行完成孔胀形，得到环形坯料。
的切扩装置上冲头由上至下依次由上圆柱4、扩孔圆台5构成；扩孔圆台5的斜度β为2.5°；扩孔圆台5高度与坯件的高度L相等，具体为110mm；设扩孔圆台5上端直径为k＝Φ180mm，下端直径为s＝Φ90mm，扩孔量为k-s为100mm；的扩孔圆台5锥角α为30°；下模型腔13的外径为321mm，高度为110mm。
切除冲头的直径为90mm配合升降机构来切除连皮，升降机构的行程至少为工作台下端10mm到工作台的上端，当连皮压到工作台上端时进行切除，之后再将连皮运行到工作台下端，减少浪费。
步骤5、利用机械手将环形坯件送到输料带上。
步骤6、将环形坯件进行辗环然后进行冷却，辗环的辗扩度为80mm。经冷却后一个内径260mm、外径320mm、高度110mm的中大轴承套圈就锻造完毕。
本锻造方法中的模具、冲头等均需要预热，且预热温度为150℃。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种中大轴承套圈的锻造方法，其特征在于，包括：
步骤一，将圆形棒料放入到加热炉内进行加热，加热至预设温度进行保温处理；
步骤二，将完成加热后的圆形棒料转移至第一工位，通过两冲头模具对圆形棒料上下同时进行镦粗和冲孔处理，完成坯件制备；
步骤三，将坯件转移到第二工位，利用第二工位上的切扩装置进行冲连皮和扩孔处理，完成环形坯件制备；
步骤四，通过辗环机对环形坯件进行辗环后冷却完成成品制备。
2.根据权利要求1所述的一种中大轴承套圈的锻造方法，其特征在于：所述步骤一中，所述加热炉设置为输送式加热炉，所述预设温度为950-1100℃。
3.根据权利要求2所述的一种中大轴承套圈的锻造方法，其特征在于：所述步骤二中，所述第一工位包括第一工作台和第一压机，所述第一压机设置在所述第一工作台上，通过机械手将从所述加热炉内输送出的圆形棒料移至所述第一工作台，将两所述冲头模具分别安装在所述第一压机的上下两输出端，将所述圆形棒料设置在两所述冲头模具之间开启所述第一压机进行冲孔和镦粗，制得坯件，镦粗比为1.2-2.0，所述坯件高度为H、直径为D、冲孔直径为D1、高度为H1、连皮高度为H-2H1并留在所述坯件中间位置。
4.根据权利要求3所述的一种中大轴承套圈的锻造方法，其特征在于：所述冲头模具包括圆柱冲头(1)和镦粗底板(2)，所述镦粗底板(2)与所述圆柱冲头(1)固接，所述圆柱冲头(1)端部设置有倒角，所述镦粗底板(2)与所述第一压机输出端固接。
5.根据权利要求4所述的一种中大轴承套圈的锻造方法，其特征在于：所述步骤三中，所述切扩装置位包括第二工作台和第二压机，所述第二压机设置在所述第二工作台的顶面，所述第二工作台的顶面开设有通孔，所述通孔顶部孔口处外壁内固接有下模型腔(13)，所述第二压机的输出端固接有上冲头，所述上冲头位于所述下模型腔(13)的正上方，所述第二工作台的底部固接有升降机构，所述升降机构侧面固接有切除机构。
6.根据权利要求5所述的一种中大轴承套圈的锻造方法，其特征在于：所述下模型腔(13)底面开设有内孔(3)，所述内孔(3)与所述通孔连通，所述上冲头包括上圆柱(4)和扩孔圆台(5)，所述扩孔圆台(5)上端直径为k，下端直径为s，扩孔量为k-s；所述的扩孔圆台(5)的锥角α为20-40°，所述扩孔圆台(5)斜度为1-3°。
7.根据权利要求6所述的一种中大轴承套圈的锻造方法，其特征在于：所述升降机构包括底板(6)，所述底板(6)侧面固接有模组底座(7)，所述模组底座(7)的侧面固接有电机(8)，所述模组底座(7)的转轴上通过螺纹连接有滑块(9)，所述电机(8)与所述转轴通过联轴器传动连接，所述底板(6)两侧分别固接有滑轨，所述滑块(9)的两侧分别与两所述滑轨滑动接触，所述滑块(9)侧面固接有拖板(10)，所述拖板(10)与所述切除机构固接，所述底板(6)通过螺栓与所述第二工作台底部固接。
8.根据权利要求7所述的一种中大轴承套圈的锻造方法，其特征在于：所述切除机构包括切除冲头，所述切除冲头由切除圆柱(11)和切除圆台(12)组成，所述下模型腔(13)的高度与所述坯件和所述上圆柱(4)高度相等，所述扩孔圆台(5)上端直径、所述切除圆台(12)下端直径、通孔和内孔(3)的直径相等，所述扩孔圆台(5)下端直径与冲孔直径D1相等。
9.根据权利要求8所述的一种中大轴承套圈的锻造方法，其特征在于：利用所述第二压机对所述上冲头施加力将连皮从中间位置下压到边缘位置，然后借助所述升降机构来控制所述切除冲头的上下移动，从而进行切除连皮；在冲掉连皮后所述上冲头的所述上圆柱(4)继续向下运行间接的实现对所述坯件的扩孔，当进行冲连皮的时候由升降机构将切除冲头升上去，当切除完毕后将连皮一起降下来，充当下料，完成所述环形坯件的制备。
10.根据权利要求9所述的一种中大轴承套圈的锻造方法，其特征在于：利用机械手将所述环形坯件送到输料带上，将所述环形坯件进行辗环然后进行冷却；选用卧式环扎机对所述环形坯件进行环扎，辗扩度为70-90mm，再进行冷却就可得出中大轴承套圈；所述上冲头、冲头模具、切除冲头和下模型腔(13)在进行使用之前需要预热，预热温度为150℃。
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