輕系列軸承內圈內孔沖壓輔助工裝設計

朱峰，趙巧良，孫立中

(浙江工業(yè)職業(yè)技術學院，浙江 紹興 312000)

1 問題的提出

輕系列軸承套圈的規(guī)模生產中，內圈內孔的加工大多在小型臺式車床上完成。以某型軸承內圈為例(圖1)，加工前內徑為(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，但套圈內孔尺寸精度、表面粗糙度差，存在壁厚不勻、圓度超差、側擺(內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孔，手動送料、放置鋼球，盡管加工后套圈內孔能夠滿足工藝技術要求，但生產效率低，安全隱患多。因此，設計制作了在Z23-5A型曲軸壓力機上進行自動沖壓(利用鋼球擴孔)套圈內孔的機械裝置。

圖1 內圈零件圖

2 方案設計

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

3 結構設計

設計的內圈沖壓輔助工裝如圖2所示。工作過程如圖3所示，壓力機下壓帶動凸模軸向進給(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→凸模再次軸向進給(循環(huán)往復)。

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—進料滑道；11—螺釘；12—內圈；13—工作臺

圖3 沖壓過程圖示說明

第1次沖壓預先在坯料上放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、圓度等符合內圈內徑的要求，沖床壓力為設備的額定壓力。

3.1 毛坯送料機構

利用連桿機構使待沖壓內圈在凸模驅動下間歇而準確地送達壓力機模上。由圓盤上料機連接在進料滑道中完成送料；進料滑道的小板、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)套圈尺寸調節(jié)料道的寬度，可加工套圈內孔范圍為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模下方的U形鋼管，鋼管內緊密排列鋼球，鋼管低端接口剛好銜接在壓力機模出口上，另一個高端出口對準待沖壓的毛坯套圈。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，浸泡潤滑油深度可達80～120 mm。底部小孔有利于排除鋼球沖壓過程中產生的氧化皮和鐵屑，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)

運用曲柄滑塊機構使沖壓后的套圈在下次沖壓前完成從壓力機模上聯(lián)動卸料動作。卸料器結構如圖4所示，主要由連桿機構、底座上燕尾槽、活動銷和滑塊等組成，其中，連桿機構有螺桿、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，目的是調節(jié)控制燕尾導向裝置的行程以適應不同型號的套圈；拉桿驅動連接桿上滑塊，滑塊前端推桿頂出壓力機模上已沖壓的套圈，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，要求工作時壓力機的電動機及大帶輪運行動作與套圈卸料系統(tǒng)的曲柄滑塊機構協(xié)調一致，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)和工作機構的結合與脫開，當滑塊需要運動時，離合器結合，飛輪通過離合器將運動傳遞給從動部分(工作機構)，使滑塊運動；當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。壓力機的離合器、制動器必須密切配合，協(xié)調工作，離合器與制動器不允許同時接合，即壓力機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 結束語

利用輔助機械裝置在曲軸壓力機上實現(xiàn)了沖壓套圈內孔的自動化生產。實踐證明，應用該沖壓輔助裝置后，平均班產達到40 000件，合格率達到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量和產量都有很大提高。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孔加工生產線中產能制約的問題。