輕系列軸承內(nèi)圈內(nèi)孔沖壓輔助工裝設(shè)計

朱峰，趙巧良，孫立中

(浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 紹興 312000)

1 問題的提出

輕系列軸承套圈的規(guī)模生產(chǎn)中，內(nèi)圈內(nèi)孔的加工大多在小型臺式車床上完成。以某型軸承內(nèi)圈為例(圖1)，加工前內(nèi)徑為(19.93±0.01)mm，加工留量為0.03～0.05 mm。車加工工藝簡單，操作方便，但套圈內(nèi)孔尺寸精度、表面粗糙度差，存在壁厚不勻、圓度超差、側(cè)擺(內(nèi)圈溝道相對端面的平行度)大等一系列問題。若采用普通沖床沖壓內(nèi)孔，手動送料、放置鋼球，盡管加工后套圈內(nèi)孔能夠滿足工藝技術(shù)要求，但生產(chǎn)效率低，安全隱患多。因此，設(shè)計制作了在Z23-5A型曲軸壓力機(jī)上進(jìn)行自動沖壓(利用鋼球擴(kuò)孔)套圈內(nèi)孔的機(jī)械裝置。

圖1 內(nèi)圈零件圖

2 方案設(shè)計

為滿足套圈內(nèi)孔設(shè)計要求，提出在沖床上安裝輔助機(jī)械裝置，依次實現(xiàn)毛坯準(zhǔn)確送達(dá)、沖壓內(nèi)圈、卸料的循環(huán)往復(fù)動作。為實現(xiàn)快速、連續(xù)沖壓，要求沖壓所用鋼球能自動進(jìn)給，為此，在Z23-5A型曲軸壓力機(jī)上設(shè)計以連桿機(jī)構(gòu)為主的組合構(gòu)件，通過將毛坯送料機(jī)構(gòu)、鋼球循環(huán)送給裝置、套圈卸料系統(tǒng)巧妙組合在壓力機(jī)工作臺上，從而完成套圈內(nèi)孔加工的自動化生產(chǎn)。套圈內(nèi)孔沖壓后無需再加工，后續(xù)外徑面和滾道的加工以內(nèi)圈內(nèi)孔定位。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計的內(nèi)圈沖壓輔助工裝如圖2所示。工作過程如圖3所示，壓力機(jī)下壓帶動凸模軸向進(jìn)給(此時拉桿上拉)→滑塊向左回撤→坯料送料到位→沖下右鋼球，擠入U形管→頂出U形管鋼球座中的末位鋼球，落入下一只坯料上→凸模軸向上移(拉桿向下)→滑塊將坯料推向凸模正下方→凸模再次軸向進(jìn)給(循環(huán)往復(fù))。

1—鋼球；2—鋼球座；3—凸模；4—拉桿；5—連桿座；6—固定螺釘；7—卸料器；8—燕尾槽；9—滑塊；10—進(jìn)料滑道；11—螺釘；12—內(nèi)圈；13—工作臺

圖3 沖壓過程圖示說明

第1次沖壓預(yù)先在坯料上放1粒鋼球。沖壓鋼球采用軸承鋼GCr15或GCr15SiMn制造，硬度為60～60 HRC，表面粗糙度Ra為0.8 μm。鋼球直徑、圓度等符合內(nèi)圈內(nèi)徑的要求，沖床壓力為設(shè)備的額定壓力。

3.1 毛坯送料機(jī)構(gòu)

利用連桿機(jī)構(gòu)使待沖壓內(nèi)圈在凸模驅(qū)動下間歇而準(zhǔn)確地送達(dá)壓力機(jī)模上。由圓盤上料機(jī)連接在進(jìn)料滑道中完成送料；進(jìn)料滑道的小板、底板密集均布φ3～5 mm的小孔，以利于排屑；整條進(jìn)料滑道用支承角鋼焊接固定在退料器座上，兩邊安裝可活動角鋼擋板，根據(jù)套圈尺寸調(diào)節(jié)料道的寬度，可加工套圈內(nèi)孔范圍為φ10～20 mm。

3.2 鋼球循環(huán)送給裝置

利用第1次沖壓套圈跌落鋼球的慣性，撞擊U形管內(nèi)的最后一粒鋼球，傳力頂出U形管另一端的第1粒鋼球，順勢落在待沖壓的毛坯套圈上，準(zhǔn)備下次沖壓。如圖2所示，鋼球循環(huán)送給裝置主要是固定在壓力機(jī)模下方的U形鋼管，鋼管內(nèi)緊密排列鋼球，鋼管低端接口剛好銜接在壓力機(jī)模出口上，另一個高端出口對準(zhǔn)待沖壓的毛坯套圈。U形鋼管底部均勻布置6～9個φ6 mm的小孔，彎曲部位長期浸在潤滑油桶內(nèi)，浸泡潤滑油深度可達(dá)80～120 mm。底部小孔有利于排除鋼球沖壓過程中產(chǎn)生的氧化皮和鐵屑，鋼球表面吸附潤滑油能減小鋼球在U形管內(nèi)和套圈沖壓時的運行阻力。

3.3 套圈卸料系統(tǒng)

運用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)使沖壓后的套圈在下次沖壓前完成從壓力機(jī)模上聯(lián)動卸料動作。卸料器結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要由連桿機(jī)構(gòu)、底座上燕尾槽、活動銷和滑塊等組成，其中，連桿機(jī)構(gòu)有螺桿、軸、支架、連接桿和底座組成。運用雙頭螺紋制作可伸縮式連接桿銜接曲軸和滑塊，目的是調(diào)節(jié)控制燕尾導(dǎo)向裝置的行程以適應(yīng)不同型號的套圈；拉桿驅(qū)動連接桿上滑塊，滑塊前端推桿頂出壓力機(jī)模上已沖壓的套圈，借助一定坡度的滑道實現(xiàn)卸料。

1—活動銷；2—開口銷；3—墊片；4—底座；5—支架；6—軸；7—螺桿；8—連桿；9—滑塊

3.4 控制部分

為保證沖壓能連續(xù)、穩(wěn)定、安全地運行，要求工作時壓力機(jī)的電動機(jī)及大帶輪運行動作與套圈卸料系統(tǒng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)一致，借助控制器和離合器電氣聯(lián)動實現(xiàn)。用離合器控制傳動系統(tǒng)和工作機(jī)構(gòu)的結(jié)合與脫開，當(dāng)滑塊需要運動時，離合器結(jié)合，飛輪通過離合器將運動傳遞給從動部分(工作機(jī)構(gòu))，使滑塊運動；當(dāng)滑塊停止在某一位置時，離合器脫開，從動部分停止運動，飛輪空轉(zhuǎn)。壓力機(jī)的離合器、制動器必須密切配合，協(xié)調(diào)工作，離合器與制動器不允許同時接合，即壓力機(jī)的離合器接合前制動器必須松開，而制動器制動前，離合器必須脫開，防止引發(fā)安全事故。壓力機(jī)在不工作時離合器處于脫開狀態(tài)，而制動器則處于制動狀態(tài)。

4 結(jié)束語

利用輔助機(jī)械裝置在曲軸壓力機(jī)上實現(xiàn)了沖壓套圈內(nèi)孔的自動化生產(chǎn)。實踐證明，應(yīng)用該沖壓輔助裝置后，平均班產(chǎn)達(dá)到40 000件，合格率達(dá)到99%以上，比原小型臺式車床或手動送料、放置鋼球沖壓加工質(zhì)量和產(chǎn)量都有很大提高。如IM6202，IM6002，IM6004，IM6203等型號的軸承都采用了該加工裝置，很好地解決了軸承內(nèi)孔加工生產(chǎn)線中產(chǎn)能制約的問題。