一種粗軸類零件的校直方法及設備的制作方法
【專利摘要】一種粗軸類零件的校直方法及設備，該方法主要是在粗軸類零件校直過程中，采用卡頭對被校直軸施加軸向載荷力，在卡頭夾緊過程中被夾持端的彎曲變形被校直；在軸向載荷力的作用下，通過液壓缸對分瓣反彎校直模具施加校直載荷力，使軸身的彎曲變形在軸向載荷力和校直載荷力共同作用下校直。本發(fā)明所采用的張力反彎校直方法及設備，減小了彎曲校直后的回彈量，降低了反彎校直所需校直力，減少了校直設備彎曲檢測系統(tǒng)和校直位移分析計算控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)軸身多個彎曲變形的一次校直，工藝過程簡單，校直效率高；適合于火車軸、汽車傳動軸等階梯和光桿粗軸類零件的冷、熱校直工藝。
【專利說明】一種粗軸類零件的校直方法及設備

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種粗軸類零件鍛后或熱處理后校直方法及設備，特別是用于火車軸、汽車傳動軸等階梯和光桿粗軸類零件的冷、熱校直方法及設備。

【背景技術】
[0002]軸是支撐其他轉動零部件，傳遞扭矩的重要機械零件。它的制造精度直接影響機械運動的平穩(wěn)性。軸類零件在鍛后和熱處理后均會產(chǎn)生彎曲變形，彎曲變形導致后續(xù)加工量大，浪費材料。為了減小軸類零件鍛后和熱處理后的彎曲變形，通常增加校直工藝。根據(jù)材質和變形特征常用的校直工藝有延展法、伸張法和三點彎曲法。延展法常用于校平平板類零件，伸張法主要用于各種型材、線材的校直，三點彎曲主要應用于管、棒和軸類零件的校直。
[0003]對于粗軸類零件通常采用三點彎曲工藝進行校直，校直前先通過檢測裝置測量軸的彎曲變形量，確定支點和壓頭位置，確定壓頭壓下量。整個校直工藝過程復雜，生產(chǎn)效率低，校直變形回彈大。
[0004]現(xiàn)有軸類零件的校直設備基本上依據(jù)三點彎曲工藝。校直設備通常包括彎曲檢測裝置，校直裝置，校直控制平臺和傳動裝置等。校直精度取決于檢測裝置的檢測精度和校直控制系統(tǒng)的控制精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供了一種工藝過程簡單、校直回彈量小、校直效率高的一種粗軸類零件的校直方法及設備。本發(fā)明主要是采用張力反彎校直方法，并基于該方法設計出一種張力反彎校直設備。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明的校直設備主要包括機架、夾緊機構、旋轉定位機構、校直機構和液壓及控制系統(tǒng)。其中機架主要包括底座、支架、導軌。底座通過地腳螺栓固定在地面上，導軌鋪設在底座上表面的兩側，兩側支架通過導軌安裝在底座上，兩側支架與夾緊機構連接。夾緊機構主要包括環(huán)形油缸、卡頭和活動楔塊，分別固定在位于導軌上的兩側支架上?？^為內(nèi)設空腔的圓柱體，在該圓柱體上設有與導軌對應的錐形通孔且兩卡頭的小直徑孔相對安裝，兩卡頭周面上設有軸向相對的外凸支耳。在該卡頭的錐形空腔內(nèi)設有外側為與其對應的斜面、內(nèi)側有與被校直工件端部軸肩對應的活動楔塊，該活動楔塊通過鉸鏈與環(huán)形油缸活塞外端相連。該活動楔塊根據(jù)待校直軸夾持端的形狀僅直徑不同進行更換，該環(huán)形油缸活塞內(nèi)端位于環(huán)形油缸的無桿環(huán)形槽內(nèi)。該環(huán)形槽側壁位于開口和底部兩側分別設進、出油孔。該環(huán)形油缸通過法蘭分別固定在與之相應的卡頭上。旋轉定位機構主要包括有:液壓頂尖、旋轉機構和彈簧。在上述環(huán)形油缸的中心槽孔內(nèi)設有液壓頂尖，其中部有一個與中心槽孔截面對應的滑塊，滑塊一個端面上垂直固定一根與其同軸的頂柱，該頂柱的端頂設有頂針，在該頂柱外面套有彈簧，在中心槽孔開口上設有彈簧壓蓋；滑塊另一個端面與連桿一端相連，該連桿穿過槽底中心通孔位于環(huán)形油缸外的另一端與旋轉機構相連，另在槽底中心還設與進出油管相連的進出油口。在兩卡頭之間設有校直模具機構，其主要包括有:校直模具、連桿、液壓缸A和液壓缸B。液壓缸A分別與兩側卡頭外凸支耳相連，校直模具為以軸線為對稱的兩個分瓣反彎校直模具，模具型腔為圓弧面，其圓弧面曲率半徑與校直軸的標準半徑相等，該分瓣反彎校直模具根據(jù)待校直軸的不同進行更換，其各通過銷軸與連桿一端鉸接，兩連桿另一端與同一液壓缸B的兩端相連，該液壓缸B固定在機架上。上述兩連桿中部各設一根支軸，該支軸通過支耳固定在機架上?？刂苽鲃酉到y(tǒng)主要包括液壓傳動系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)，液壓傳動系統(tǒng)主要有泵站、油箱、閥組、管路組成，泵站通過與油箱相連的帶閥管路與液壓缸A、液壓缸B和環(huán)形油缸進出油孔分別相連。
[0008]本發(fā)明的方法主要是對待校直工件(軸)施加軸向載荷，同時對軸身施加反彎校直力，使軸的彎曲變形校直。
[0009]具體步驟如下:
[0010]1、啟動液壓缸A推動卡頭、環(huán)形油缸、活動楔塊以及位于環(huán)形油缸中的液壓頂尖、旋轉機構和彈簧等沿導軌在底座上向兩側運動，直到左右2個卡頭間距大于待校直軸長度停止；將待校直的軸(以下簡稱為軸)送入本發(fā)明所述的校直設備(以下簡稱為設備)左右卡頭之間，同時通過環(huán)形油缸中心槽底上的進出油孔向液壓頂尖滑塊供油，液壓頂尖在液體壓力作用下壓縮彈簧，將軸固定在兩液壓頂尖之間。
[0011]2、液壓缸A驅動卡頭、環(huán)形油缸、活動楔塊沿導軌向相向運動到設定位置停止，將軸兩端包含在液壓卡頭中的活動楔塊內(nèi)，環(huán)形油缸中心槽底上的進出油孔將油排走，液壓頂尖9在彈簧11作用下退回。
[0012]3、向環(huán)形油缸無桿環(huán)形槽進油口供油，環(huán)形油缸則對活塞施加力F1，通過鉸鏈推動活動楔塊沿卡頭的內(nèi)表面向內(nèi)側運動，于是軸被活動楔塊夾緊。同時夾持端的彎曲變形得以校正。
[0013]4、液壓缸A對卡頭施加向外側的軸向力F2，卡頭在該力的作用下，通過活動楔塊給軸施加軸向載荷F2，使被校直軸縱截面內(nèi)產(chǎn)生小于屈服應力的拉應力。
[0014]5、保持軸向載荷F2，啟動液壓缸B通過連桿推動分辧反彎校直模具運動。該反彎校直模具在液壓缸B的作用下夾緊軸，對軸身施加反彎校直力F3將軸身的彎曲變形進行校
IHo
[0015]6、撤去力F2、F3，液壓缸B通過連桿帶動反彎校直模具退回，通過環(huán)形油缸中心槽底上的進出油孔向液壓頂尖供油，液壓頂尖在液體壓力作用下壓縮彈簧，將軸固定在設備兩側液壓頂尖之間；向環(huán)形油缸有桿環(huán)形槽進油孔供油，便帶動活動楔塊向兩側運動，松開軸的夾緊端；啟動旋轉機構通過液壓頂尖帶動軸旋轉90°，重復上述1-5步驟，可將軸沿軸線方向各平面面內(nèi)的彎曲變形校直。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0017]1、該發(fā)明在粗軸類零件校直過程中，通過液壓卡頭對被校直軸預先施加軸向張力，在張力作用下通過校直模具對彎曲軸進行一次校直。在校直過程中對被校直軸施加軸向張力，大幅減小彎曲校直過程中所需的校直力，可以有效降低彎曲校直后的回彈。采用校直模具夾緊校直工件，省略了三點彎曲校直工藝復雜的檢測和分析控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)多彎曲軸一次校直，提高了校直效率。
[0018]2、本發(fā)明所述的張力反彎校直方法及設備，無需校直設備所需的彎曲檢測系統(tǒng)和校直壓頭的位移分析控制系統(tǒng)，降低了設備成本；通過更換活動楔塊和分瓣反彎校直模具，可以實現(xiàn)多規(guī)格軸類零件的校直工藝，設備的兼容性好。實現(xiàn)軸身多彎軸的一次校直，工藝過程簡單，校直效率高。適合于階梯、光桿粗軸類零件的冷、熱自動校直。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明加工臺階軸步驟1、2、3的主視剖面示意圖。
[0020]圖2為圖1的A-A視圖。
[0021]圖3為本發(fā)明加工臺階軸步驟4、5的主視剖面示意圖。
[0022]圖4為圖3的C-C視圖。
[0023]圖5本發(fā)明加工臺階軸步驟6的主視剖面示意圖
[0024]圖6為本發(fā)明加工光桿軸步驟1、2、3的主視剖面示意圖。
[0025]圖7為本發(fā)明加工光桿軸步驟4、5的主視剖面示意圖。
[0026]圖中:I底座，2導軌，3環(huán)形油缸，4活動楔塊，5卡頭，6液壓缸A，7校直模具，8待校直軸，9液壓頂尖，10旋轉機構，11彈簧，12連桿，13液壓缸B，14支架，15油箱，16油管。

【具體實施方式】
[0027]實施例1
[0028]在圖1、圖3和圖6、圖7所示的一種粗軸類零件的校直設備的主視剖面示意圖中，機架主要包括底座1、支架14、導軌2、。底座通過地腳螺栓固定在地面上，導軌鋪設在底座上表面的兩側，兩側支架通過導軌安裝在底座上，兩側支架與夾緊機構連接。夾緊機構主要包括環(huán)形油缸3、卡頭5和活動楔塊4，分別固定在位于導軌上的兩側支架上?？^為內(nèi)設空腔的圓柱體，在該圓柱體上設有與導軌對應的錐形通孔且兩卡頭的小直徑孔相對安裝，兩卡頭周面上設有軸向相對的外凸支耳。在該卡頭的錐形空腔內(nèi)設有外側為與其對應的斜面、內(nèi)側有與被校直工件端部軸肩對應的活動楔塊，該活動楔塊通過鉸鏈與環(huán)形油缸活塞外端相連。該活動楔塊根據(jù)待校直軸的不同進行更換，該環(huán)形油缸活塞內(nèi)端位于環(huán)形油缸的無桿環(huán)形槽內(nèi)。該環(huán)形槽側壁位于開口和底部兩側分別設進、出油孔。該環(huán)形油缸通過法蘭分別固定在與之相應的卡頭上。旋轉定位機構主要包括有:液壓頂尖9、旋轉機構10和彈簧11。在上述環(huán)形油缸的中心槽孔內(nèi)設有液壓頂尖，其中部有一個與中心槽孔截面對應的滑塊，滑塊一個端面上垂直固定一根與其同軸的頂柱，該頂柱的端頂設有頂針，在該頂柱外面套有彈簧，在中心槽孔開口上設有彈簧壓蓋；滑塊另一個端面與連桿一端相連，該連桿穿過槽底中心通孔位于環(huán)形油缸外的另一端與旋轉機構相連，另在槽底中心還設與進出油管相連的進出油口。在兩卡頭之間設有校直模具機構，其主要包括有:校直模具7、連桿12、液壓缸A 6和液壓缸B 13。液壓缸A分別與兩側卡頭外凸支耳相連，校直模具為以軸線為對稱的兩個分瓣反彎校直模具，模具型腔為圓弧面，其圓弧面曲率半徑與校直軸的標準半徑相等。其各通過銷軸與連桿一端鉸接，兩連桿另一端與同一液壓缸B 13的兩端相連，該液壓缸B 13固定在機架上。上述兩連桿中部各設一根支軸，該支軸通過支耳固定在機架上。控制傳動系統(tǒng)主要包括液壓傳動系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)，液壓傳動系統(tǒng)主要有泵站、油箱、閥組、管路組成，泵站通過與油箱相連的帶閥管路與液壓缸A、液壓缸B和環(huán)形油缸進出油孔分別相連。
[0029]實施例2
[0030]以某火車軸為例結合附圖詳細說明:請參閱圖1、圖2，根據(jù)待校直的火車軸8規(guī)格，選擇與火車軸軸頭和軸座相對應的活動楔塊4和軸身直徑相等的分瓣反彎校直模具7 ；調節(jié)液壓缸A 6的伸縮量，使卡頭5的移動距離滿足火車軸8的長度需要。開啟液壓缸A 6推動卡頭5、環(huán)形油缸3、活動楔塊4以及位于環(huán)形油缸中的液壓頂尖9、旋轉機構10和彈簧11等沿導軌2在底座I上向兩側運動；將火車軸8通過上料裝置送入本發(fā)明所述的校直設備左右卡頭之間，同時通過環(huán)形油缸中心槽底上的進出油孔向液壓頂尖滑塊供油，液壓頂尖9在高壓油的作用下壓縮彈簧11，將火車軸8固定在兩液壓頂尖之間。液壓缸A 6又驅動卡頭5、環(huán)形油缸3、活動楔塊4沿導軌2向內(nèi)側運動到設定位置停止，將火車軸8兩端的軸頭和軸座包含在液壓卡頭5中的活動楔塊4內(nèi)，環(huán)形油缸中心槽底上的進出油孔將油排走，液壓頂尖9在彈簧11作用下退回。向環(huán)形油缸無桿環(huán)形槽進油孔供油，環(huán)形油缸3則對活塞施加力F1，通過鉸鏈推動活動楔塊4沿卡頭5的內(nèi)表面向內(nèi)側運動，于是火車軸8軸頭和軸座被活動楔塊4夾緊。此時火車軸8的軸座和軸頭的彎曲變形在活動楔塊4的夾緊過程中得以校正，同時保證了軸座與軸頭的同軸度。
[0031]請參閱圖3和圖4，液壓缸A 6對卡頭5施加向外側的軸向力F2，卡頭5在軸向力匕的作用下，通過活動楔塊5對火車軸8施加軸向載荷F2，啟動液壓缸B13通過連桿12推動分瓣反彎校直模具7，反彎校直模具7在液壓缸B13施加的力F3的作用下夾緊火車軸8的軸身，火車軸8軸身在反彎校直模具7包裹平面內(nèi)的所有彎曲變形得以校正。
[0032]請參閱圖5，撤去力F3、F2，液壓缸B13通過連桿12帶動反彎校直模具7退回，通過環(huán)形油缸中心槽底上的進出油孔向液壓頂尖腔供油，液壓頂尖9在液體壓力作用下壓縮彈簧，將火車軸8固定在設備兩側液壓頂尖之間；向環(huán)形油缸3上有桿腔進出油孔供油，便帶動活動楔塊4回程，松開火車軸8的軸座和軸頭；啟動旋轉機構10通過液壓頂尖9帶動火車軸8旋轉90°，重復上述步驟，火車軸8的所有沿軸線方向各平面面內(nèi)彎曲變形即被校直。撤去力F3、F2，反彎校直模具7退回；頂尖9在液體壓力作用下伸出，固定火車軸8，松開活動楔塊4，卡頭5向左右兩側退回，卸下火車軸8，火車軸8的校直結束。
[0033]實施例3
[0034]請參閱圖6、圖7，以某光桿軸為例，根據(jù)要校直的光桿軸的規(guī)格，選擇與光桿軸夾持端直徑相等的活動楔塊4和軸身直徑相等分瓣反彎校直模具7 ;調節(jié)液壓缸A 6的伸縮量，使卡頭5的移動距離滿足軸的長度需要。調整完畢后，光桿軸的校直方法與實施例2火車軸的校直方法相同，請參閱實施例2。
【權利要求】
1.一種粗軸類零件的校直方法，其特征在于:對待校直工件施加軸向載荷，同時對軸身施加反彎校直力，使軸的彎曲變形校直。
2.根據(jù)權利要求1所述的粗軸類零件的校直方法，其特征在于:具體步驟如下: 1)啟動液壓缸A推動卡頭、環(huán)形油缸、活動楔塊以及位于環(huán)形油缸中的液壓頂尖、旋轉機構和彈簧等沿導軌在底座上向兩側運動，直到左右2個卡頭間距大于待校直軸長度停止；將待校直的軸送入本發(fā)明所述的校直設備左右卡頭之間，同時通過環(huán)形油缸中心槽底上的進出油孔向液壓頂尖滑塊供油，液壓頂尖在液體壓力作用下壓縮彈簧，將軸固定在兩液壓頂尖之間； 2)液壓缸A驅動卡頭、環(huán)形油缸、活動楔塊沿導軌向相向運動到設定位置停止，將軸兩端包含在液壓卡頭中的活動楔塊內(nèi)，環(huán)形油缸中心槽底上的進出油孔將油排走，液壓頂尖在彈簧作用下退回； 3)向環(huán)形油缸無桿環(huán)形槽進油口供油，環(huán)形油缸則對活塞施加力F1，通過鉸鏈推動活動楔塊沿卡頭的內(nèi)表面向內(nèi)側運動，于是軸被活動楔塊夾緊，同時夾持端的彎曲變形得以校正； 4)液壓缸A對卡頭施加向外側的軸向力F2，卡頭在該力的作用下，通過活動楔塊給軸施加軸向載荷F2，使被校直軸縱截面內(nèi)產(chǎn)生小于屈服應力的拉應力； 5)保持軸向載荷F2，啟動液壓缸B通過連桿推動分辧反彎校直模具運動，該反彎校直模具在液壓缸B的作用下夾緊軸，對軸身施加反彎校直力F3將軸身的彎曲變形進行校正； 6)撤去力F2、F3,液壓缸B通過連桿帶動反彎校直模具退回，通過環(huán)形油缸中心槽底上的進出油孔向液壓頂尖供油，液壓頂尖在液體壓力作用下壓縮彈簧，將軸固定在設備兩側液壓頂尖之間，向環(huán)形油缸有桿環(huán)形槽進油孔供油，便帶動活動楔塊向兩側運動，松開軸的夾緊端；啟動旋轉機構通過液壓頂尖帶動軸旋轉90°，重復上述1-5步驟，可將軸沿軸線方向各平面面內(nèi)的彎曲變形校直。
3.權利要求1的粗軸類零件的校直設備，其特征在于:底座固定在地面上，導軌鋪設在底座上表面的兩側，兩側支架通過導軌安裝在底座上，兩側支架與夾緊機構連接，夾緊機構的環(huán)形油缸、卡頭和活動楔塊分別固定在位于導軌上的兩側支架上，卡頭為內(nèi)設空腔的圓柱體，在該圓柱體上設有與導軌對應的錐形通孔且兩卡頭的小直徑孔相對安裝，兩卡頭周面上設有軸向相對的外凸支耳，在該卡頭的錐形空腔內(nèi)設有外側為與其對應的斜面、內(nèi)側有與被校直工件端部軸肩對應的活動楔塊，該活動楔塊通過鉸鏈與環(huán)形油缸活塞外端相連，該環(huán)形油缸活塞內(nèi)端位于環(huán)形油缸的無桿環(huán)形槽內(nèi)，該環(huán)形槽側壁位于開口和底部兩側分別設進、出油孔，該環(huán)形油缸分別固定在與之相應的卡頭上；在上述環(huán)形油缸的中心槽孔內(nèi)設有液壓頂尖，其中部有一個與中心槽孔截面對應的滑塊，滑塊一個端面上垂直固定一根與其同軸的頂柱，該頂柱的端頂設有頂針，在該頂柱外面套有彈簧，在中心槽孔開口上設有彈簧壓蓋，滑塊另一個端面與連桿一端相連，該連桿穿過槽底中心通孔位于環(huán)形油缸外的另一端與旋轉機構相連，另在槽底中心還設與進出油管相連的進出油口 ；在兩卡頭之間設有校直模具機構，其液壓缸A分別與兩側卡頭外凸支耳相連，校直模具為以軸線為對稱的兩個分瓣反彎校直模具，模具型腔為圓弧面，其圓弧面曲率半徑與校直軸的標準半徑相等，其各通過銷軸與連桿一端鉸接，兩連桿另一端與同一液壓缸B的兩端相連，該液壓缸B固定在機架上；上述兩連桿中部各設一根支軸，該支軸通過支耳固定在機架上控制傳動系統(tǒng)主要包括液壓傳動系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)，液壓傳動系統(tǒng)主要有泵站、油箱、閥組、管路組成，泵站通過與油箱相連的帶閥管路與液壓缸A、液壓缸B和環(huán)形油缸進出油孔分別相連。
【文檔編號】B21D3/10GK104475496SQ201410642826
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權日:2014年11月14日
【發(fā)明者】趙長財, 賈向東 申請人:燕山大學