氣動肘桿式淬火壓床與模具
摘要：分析了氣動肘桿滑塊式淬火壓床的特點與優勢，探討了適用于滲碳鋼軸承和高碳鋼軸承圈淬火的模具結構。介紹了壓床對于各種形狀被淬工件的適宜性，為滿足淬火工藝要求，實現模具保持壓力淬火提供了新型的自動化設備，是目前國內較為先進的工藝裝備。
關鍵詞：四工位氣動肘桿式 軸承 淬火壓床
4 Ram Pneumatic Toggle Type Quenching Press and Tooling
Abstract: This thesis analyses the characteristics and superiority of pneumatic toggle type quench press, discusses the tooling structure for quenching carburizing steel bearing and high-carbon steel bearing . Introduces the suitability for quenching the different shapes parts, a new type full-automatic equipment is provided for meeting the quench technological requirements and to complete the quenching process by the tooling keep pressure, it is an advanced equipment in our country at present.
Key words: four- ram pneumatic toggle type bearing quench press
四工位肘桿式淬火壓床借鑒了國外類似機型的工作方式，按照不同產品的淬火要求創新設計的新型產品，安裝不同類型的模具，可用于各種形狀的滲碳鋼軸承和高碳鋼軸承圈的淬
火。該壓機設計為四工位獨立工作，各工位程序自動，是一種應用范圍較廣的淬火設備。下面分壓床和模具分別介紹。
1壓床
壓床采用氣動肘桿滑塊式傳動機構，氣缸為原動件，滑塊為從動件，淬火模具通過接桿與滑塊連接。在此機構中，力的放大率和速度因連桿位置變化而改變很大，在模具閉合行程
的最初階段，力的放大率小而速度快，接近閉模行程終了時，力的放大率大而速度慢，符合壓床的工作要求。在肘桿將近完全伸直之前，發生最大合模力，在此位置閉合模具的反力接近無窮大，安裝在滑塊上的上模具便可用無窮大的力量抵抗被淬工件的淬火變形反力，也就是說，盡管氣缸的作用力可逆，但工件的變形抗力不會通過模具反推氣缸，造成淬火尺寸改變。
壓床的結構原理如圖一。
圖中：1、回油管 2、進油管 3、工作臺 4、淬透鋼淬火模具 5、滲碳鋼淬火模具 6、模具接桿 7、滑塊 8、氣缸 9、肘桿機構
壓床采用了框架立柱機身結構，三個立柱和貫穿于其中的拉桿是主要的承載部件；中間鉸鏈擺動式氣缸通過肘桿直接帶動滑塊上下移動，在與活塞桿鉸接的肘節處采用關節軸承，保證肘桿工作的平順性；滑塊的兩側設有可調“V”型滑動導軌，考慮到機身高大和肘桿機構的摩損的不均勻性，全部的運動偶件和關節點均配置了潤滑口，由油泵定時供油集中潤滑；
在每個滑塊上配備有通用的模具接桿，適合于各種不同模具的安裝和調整；冷卻油的進口從工作臺下方引入，在入口處配有分配閥，可以調整工件內外面的供油量，實現被淬工件外徑噴油、內徑流動油液冷卻，內外徑冷卻流量可調，淬火完成后噴油圈內的殘余油液快排，淬火油經過導流槽流回油池；更換被淬工件時，不同的淬火模具和冷卻罩可以方便的安裝在工作臺面上，完全滿足工件淬火時的工藝要求；機床設計有接油盤，以免飛濺油液污染地面。壓床選用無潤滑氣動元件，在公稱壓力下，每滑塊最大壓力可達 30t，四滑塊總壓力可達 120t；壓床設計成單工位程序自動控制，也可手動控制。四個工位可以安裝相同尺寸模具，也可以安裝不同尺寸的模具。有防擊打工件功能，在發生誤操作擊打工件時滑塊自動返回，以保護機床和模具不被損壞。機床具有自動化程度高，可靠性強，淬火工件質量穩定、結構緊湊等特點。
每臺淬火壓床有四個工位，每個工位可裝備一套模具，被淬工件與相應的模具對應，各工位的模具可以互換，依據生產產品規格不同，可以在各工位任意選裝模具。
2設備的主要技術參數
被淬軸承圈的尺寸：
軸承圈的外徑范圍是從 150 到 320mm。軸承圈的高度范圍是從 15 到 185mm。
軸承圈的外形結構：單錐外圈、單錐內圈、雙錐外圈、雙錐內圈。
軸承材料：GCr15 系列高碳軸承鋼、G20CrNi2MoA 系列滲碳軸承鋼。
技術參數見表 1
表 1 設備技術參數表
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1 |
淬火零件數量 |
1～4 件（四工位） |
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2 |
淬火時間設定范圍 |
0～99min 連續可調 |
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3 |
油循環冷卻時間 |
每工位可單獨設定 |
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4 |
被淬火工件尺寸 |
直徑：φ150～φ320mm，高度：15～185mm |
設
備
主
參
數 |
立柱間距 |
480mm |
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動力部分 |
工作氣壓 |
0.4-0.6Mpa |
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氣缸直徑/行程 |
D=250mm/480mm |
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滑塊行程 |
440mm |
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冷卻油流量（內圈和外圈） |
最大 1300lpm。 |
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主要工作尺寸 |
工作面離地高度 |
1300mm |
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模具安裝空間 |
＜φ480mm |
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外形尺寸 |
2300×1200×3850mm
（L×W×H） |
3模具簡介
由于高碳軸承鋼（淬透鋼）和滲碳軸承鋼（滲碳鋼）在淬火時的變形傾向相反，即前者淬火變形傾向于漲大，后者則收縮，因此模具的結構完全不同，冷卻的方式差異也很大。
不論材料和模具結構的相同與否，模壓淬火都是通過機床的運動，用不同結構的模具，對工件的外圈和平面同時施加作用力，達到既要阻止淬火變形又不能因機械力過大壓壞熱工
件的目的，與此同時，在被淬工件的內、外全方位快速急冷，滿足工件的淬火要求。
滲碳鋼模具的工作原理參見圖二：
圖中：1、連接桿 2、上模具 3、噴油罩 4、下模具 5、模具底座
工件達到淬火溫度后出爐，由人工放在下模上，啟動控制閥，在氣缸的作用下通過連接桿帶動滑塊與上模具下降，壓緊下模具平面時為模具的調定尺寸，上模具平面壓住軸承圈端面，冷卻油通過閥門、管道開始向罩內工件噴油，同時也流向模具與工件接觸的內表面油道，工件冷卻收縮，模具外徑保持工件淬火。淬火完成后，上模具隨滑塊上升釋放工件，人工將工件從下模上夾出，完成一個工作循環。
淬透鋼模具的工作原理參見圖三：
圖中：1、連接桿 2、油罩 3、模具壓板 4、工件 5、模具 6、模具底座
啟動按鈕，氣缸帶動滑塊下降、與連接桿一體的油罩與上模具下降，油罩的下錐面推動下模具收縮，箍住軸承圈的外徑，同時上模具平面壓住軸承圈端面，壓緊定型后開始罩內浸油淬火。淬火完成后，油罩、上模具隨主軸上升，下模具釋放工件，人工將工件從下模上夾出，完成一個工作循環。
由于工件為淬透鋼，對始淬溫度要求較嚴，工件尺寸小熱容量小，因此必須要在最短的時間合模、進入冷卻液才能保證淬火硬度。這就要求機床的運動速度快，工件放入模具后立即定位、保持、噴油淬火，一氣呵成。另外，由于小批量輪番生產，要求模具更換快速，調整方便，壓床必須滿足這些特定的要求。
4結束語
該種模壓淬火方式很適合直徑和高度不大的環類零件的淬火，由于工件的內、外圓定形、端面施壓，能有效地阻止薄壁環類零件的淬火變形，淬火后的工件變形小、尺寸穩定。根據模具的形式與結構，上模具及油罩有一定的通用性，下模具須按不同的尺寸，配備相應的模塊，因此，模塊的量較大，但由于模具結構與其它壓床有一定的互換和通用性，且調整容易，尺寸較小，模具的成本相對較低。另外，受機床與模具結構的限制，進出件的自動化較難實現，但由于工件較小，人工進出件較方便，快捷。
