ZCJ-1400型軸承淬火壓機

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住；隨之冷卻油噴涌淬火，經過幾分鐘后，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。

該壓機與加熱爐配套使用，實現工件的淬火。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）變為工作臺的內力，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的現有磨具改裝，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為工作臺的內力，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，壓縮空氣經過氣源三聯件，向集裝閥供氣；

11）壓機設有手動、自動功能。在手動狀態，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，分為單循環和連續循環工作方式，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、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，工作臺通過油管與地下油池連接，通過管道，冷卻油經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

淬火冷卻系統由地下油池、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

電氣系統特點：

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連續可靠運行；

3）故障信息提示，便于快速判斷故障點，從而節省維修時間；

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）工作狀態及工藝參數集中顯示，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。現已作為產品銷售。

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、數控技術和有效的數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，經過一百多年的發展，在全球軸承市場的高端產品中占據著絕對的優勢。我國現代軸承工業的發展主要在新中國成立以后，經過近六十年的建設和發展、特別是改革開放30 多年來持續、快速、穩健的發展，我國軸承工業已形成門類齊全、具有相當規模和一定水平的獨立產業體系。隨著機械工業的飛速發展，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節之一。

從目前國內軸承市場來看，隨著市場競爭的日益激烈，很多軸承生產企業已經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、節能節電、提高生產率、降低工人勞動強度，而且可以推動行業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).