Автоматическая линия изготовления прутковых длинномерных изделий

 

О П И С А Н И Е (ц92О343

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Colo 3 Советск на

Соцналнстнчеснна

Республик

I (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (5!)M. Кл. (22) 3 1 «o 04Я480 (21) 2905494/22-02 е с присоединением заявки <<й

F 27 В 19/02

С 21 0 9/02

C 2I D 9/56

9вудврвтвишыв. квнатет

СССР ве делен изобретение и вткрытвй (23) Приоритет (53) УД К621 ° 783.

° 2 (088. 8) Опубликовано .150482, Б<оллетень М14

Дата опубликования описания 153482

-,1.-...

О.К.Косырев, М.С.Любашевский, Il.È.Губанов, А.К,Херсонский, В, П.Анисимов и В.Г.Августинови4; -;.)

=""- Г:..Ф.К,.1с Ф !1

t

Научно-производственное объединение по механиэацйй" " " и автоматизации производства машин для хлопководства (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54). АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ПРУТКОВЫХ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЯ

Изобретение относится к машино/ . строению и может быть использовано при изготовлении из прутковых материалов сложных пружин и пружинных элементов.

Известна установка для правки, удаления окалины с поверхности и гидравлического испытания трубчатого элемента. Установка содержит удли-.. ненный стол, на котором продольно удерживается удлиненная трубчатая за готовка. В установке имеются несколько выполняющих различные функции. устройств. Первое устройство удерх<ивает заготовку на столе в продоль-. ном положении. Для вращения трубчатой заготовки с передним ее концом соединяется специальный приводной узел. Вдоль стола перемещается приводная каретка. На каретке смонти" ровано второе приводное устройство, которое при вращении заготовки плот-; но контактирует с последовательными участками наружной поверхности эаготовки, в результате чего осуществляется ее правка и удаление продуктов коррозии (13 °

Недостатки известного устройства следующие: фиксация заготовок в процессе выполнения не всех технологических операций, например, правки только в одной плоскости - продольно, принципиально сложная схема об" работки, заключающаяся в воздействии

l0 устройств различного назначения, на стационарно закрепленное изделие вместо передачи иэделия с операции на операцию и связанная с этим низкая производительность установки.

1$

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигае" мому результату является известная автоматическая линия, которая включает в себя следующие агрегаты: бункер-питатель, который периодически выдает по одной заготовке на транспортер,:устаноку для зачистки концов заготовок от окалины, двухпозицион20343 4

5 0

И

"операции - правке или рихтовке, про3 9 ную электроконтактную нагревательную установку, состоящую из двух пар контактных головок, каждая из которых питается от своего силового трансформатора. Зажим заготовки в контактах осуществляется гидравлическими цилиндрами, расположенными в головках. Удлинение заготовки при нагреве на 13... 15 мм компенсируется отводом одной из головок в каждой па;ре в осевом направлении при помощи пружины, а возврат ее в исходное положение - при помощи гидроцилиндра, преодолевающего усилие растягивающей пружины, специальный станок, выполняющий операции завивки кольца зуба, гибки пальца с чеканкой радиу" са, плющение и обрезку косого среза пера, специальный станок, выполняющий операцию гибки зуба по большой дуге, четырехпозиционный закалочный агрегат, имеющий масляный бак, внутри которого расположен крестообразный поворотный механизм, несущий четыре стола с захватами для закаливаемых зубьев, камеру обезжиривания, в которой посредством струй воды под давлением сбивается масляная пленка с поверхности зуба и происходит охлаждение детали до комнатной температуры, электроконтактную установку для нагрева заготовок под отпуск, снабженную двумя контактными головками, питающимися от силового трансформатора. Зажим детали осуществляется за концевые части заготовки, камеру охлаждения, аналогичную камере обезжиривания, отличаю" щуюся тем, что струи воды имеют низкое давление,.дающее облив деталей, устройство для сбора готовых деталей в пачки. Заготовки перемещаются от бункера до гибочных станков при помощи шагающего транспортера, внутри закалочного бака - с помощью поворота крестовины и .от закалочного бака до установки для сбора зубьев в пачки - по второму шагающему транспортеру. Основной задачей известной .конструкции является обеспечение формирования детали и ее закалки за .один нагрев. Сохранение полученной геометрии грабельного зуба обеспечивается закалкой деталей в фиксированном состоянии с помощью захвата, фиксирующего деталь в десяти точках по периметру ее без плотного зажима, оставляя небольшой зазор (около

2$

i0

4$

О,5 мм) для усадочных перемещений детали вдоль ее оси по контуру. При отпуске сохранение полученной геометрии не фиксируется ° Концевые области заготовки, зажатые в головках, не нагреваются, но их разогрев происходит за счет теплопередачи на промежуточных транспортных операциях, Контроль температурных режимов производится косвенным способом с помощью электросчетчика, дозирующего количество электроэнергии С23.

Недостатки этой конструкции следующие: отсутствие стабильной геомет-. рии изготавливаемых деталей (допуск по линейным размерам достигает

+5„0 мм), связанное с недостаточной жесткостью фиксации детали при закалке и отсутствием термофиксации при отпуске. Детали, вышедшие из допуска, должны подвергаться дополнительной ведение термической обработки деталей из пружинных сталей в мартенситной области превращений, связанное с двумя операциями - закалкой и отпуском и характеризующееся повышенной степенью коробления и внутренних напряжений, отсутствие качественного контроля температурного режима нагрева и охлаждения изделий. Все это значительно влияет на качество и точность длинномерных прутковых изделий.

Целью изобретения является повышение качества изделий.

Поставленная цель достигается тем, что автоматическая линия изготовления прутковых длинномерных изделий, содержащая технологически связанные между собой транспортирующими устройствами загрузчик, нагревательную установку, механизм формообразования, установки закалки в термофиксированном состоянии и отпуска заготовок и камеру охлаждения, снабжена последовательно расположенными перед механизмом формообразования толкателем и многопозиционными термостатом-индуктором с переменным шагом витков, а установки закалки и отпуска совмещены в единый агрегат и выполнены в виде изотермической ванны, имеющей приводной шаговый конвейер в виде подвесок заневоливания.

Каждая подвеска заневоливания выполнена в виде корпуса, имеющего

;92 призматический паз для ориентированной укладки заготовок и одновремен" ного ее заклинивания в нем конусным штоком, устрновл6нным в корпусе с- воэможностью возвратно-поступательного перемещения. и вращения, при этом угол конуса штока равен yr" лу трения .

Транспортирующее устройство нагревательной установки выполнено. ввиде приводных пар роликов, окружная скорость каждой последующей пары которых больше предыдущей, а расстояние между парами роликовне более половины длины изделия.

На фиг. 1 показана схема расположения узлов и агрегатов автоматической линии изготовления прутковых длинномерных изделий, на фиг. 2 - нагревательная установка с термостатом, общий вид, на фиг 3 - вид А на фиг. 2 (нагревательная установка с копирным толкателем), на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2, на фиг. 5 - ванна изотермической выдержки с подвесным кон вейером, на фиг. 6 - то же, вид сверху, на фиг. 7 - подвеска заневоливания заготовок в закрытом положении, на фиг. 8 - то же, в раскры" том положении., Автоматическая линия состоит иэ автоматического загрузчика 1, индукционного нагревателя 2, копирного толкателя 3, предназначенного аля чскоренного пеоемешения заготовок в термостат 4> механизма формообразования и гибки 5, автооператора 6, ванны изотермической выдержки 7, ванн горячей 8 и холодной 9 промывки прутков и стола 10 для сбора готовых деталей.

Индукционный нагреватель 2 включает в себя станину 11, внутри кото" рой размещен конденсаторный блок 12 и привод 13 подающих роликов 14.

Между каждыми двумя парами роликов установлен кольцевой индуктор 15.

Скорость каждой последующей пары роликов превышает. предыдущую на 2... 153 что обеспечивает уже в процессе нагрева прутка растяжение его в осевом направлении с целью компенсации увеличения линейных размеров заготовки (прутка) при нагреве. С этой целью для предотвращения прогиба прутка при нагреве расстояние между роликами выбрано равным 0,25...0,3

0343 6 длины заготовки, оптимальность этого интервала определена аналитически.

Копирный толкатель 3 включает раму 16, на которой установлен при$ вод 17 подающих роликов 18 и гидропривод толкателя 19. Назначение толкателя состоит в принудительном со" провождении нагретых заготовок в термостат 4. Скорость вращения роли10 ков 18 и расстояние между парами связаны теми же зависимостями, что и ролики индукционного нагревателя.

Таким образом ролики индукционного нагревателя и ролики копирного толка"

1$ теля представляют собой единое подающее транспортирующее устройство.

Толкатель 3 имеет упор 20, который вводится и выводится в технологическую цепочку осевого движения деталей

26 по копиру, при этом скорость его возвратного движения выбрана такой, чтобы он успевал сопровождать каждую заготовку при ее поступательном движении.

2$

Термостат 4 содержит станину 21,, внутри которой размещен конденсатор ныйй блок 22, а в верхней части подвижно, с возможностью маятникового

30 движения, установлен многопозиционный индуктор 23. Гидравлический привод 24 обеспечивает позициям термостата поочередно то загрузочное, то рабочее положение. Иаятниковое движе ние осуществляется цапфами 25„ эа3$ крепленными на станине. 8 термостате происходит выравнивание температу ры по длине прутка и по его сеченйю, в процессе выдержки в термостате производится точный контроль температуры прутка. Так как перед закалкой заготовка проходит гибку,и формообразование концов, естественно, что в процессе контакта рабочего инструмента с нагретой заготовкой произой"

4$ дет местный отбор тепла и температура прутка по длине вновь станет неравномерной. Для исключения этого явления и получения перед закалкой по всей поверхности заготовки одина ковой закалочной температуры индуктор 23 термостата 4 выполнен с переменным шагом витков, при этом плотность его витков. выше в тех областях термостата, где располагаются участки заготовки, подвергаемые гибке и формообразованию. Контроль температуры в термостате 4 производится индивидуально на каждом из его

9203

15

7 участков (повышенной и пониженной плотности. витков).

Иеханиэм формообразования и гибки 5 предназначен для выполнения геометрии детали и изготовлен иэ 5 известных узлов, направляющих роликов, механизма гибки переднего конца заготовки, направляющих планок и мехайизма гибки заднего конца заготовки.

Айтооператор 6 предназначен для передачи заготовки из"механизма формообразования и гибки 5 в ванну изотермической выдержки 7 с поворотом детали на 90 . Он выполнен в о виде механических рук с зажимами и поворотным устройством, позволяющим зажимам с заготовкой, занимать строго фиксированное положение в приемном окне ванны изотериической щ выдержки.

Ванна изотермической выдержки

7 вшполнена в виде замкнутой полости 26 с крышкой 27, обогреваемой нагревателями 28 (см.фиг. 1), и 25 снабжена шаговым конвейером 29, образованным равномерно расположенными по его длине с постоянным шагом подвесками заневоливания 30. Ванна также снабжена устройством 31 для 5в принудительного перемешивания рас,плава, устройством 32 аварийного слива ванны, транспортным устройст- . вом 33 для выгрузки окалины со дна ванны с промывкой донной сети в баке 34, устройствами контроля температуры, герметичности ванны, уровня расплава, ввода воды, автоматического загрузчика селитры (последние не показаны)., Подвески заневоливания 30 приводятся в рабочее положение с помощью кулачков 35, размещенных на валу привода конвейера. Разжим подвесок заневоливания и извлечение иэ них термообработанной заготовки производится с помощью выталкивателя 36, связанного с приводным валом конвейера 29, и транспортера 37, передающего заготовки в ванну горячей 8 и холодной 9 промывки., Подвеска заневоливания выполнена в виде корпуса 38 с призматическим пазом 39 для ориентированной укладки заготовок и размещенным в корпусе с возможностью осевого перемеще ния и вращения конусным штоком 40.

К1энусность штока выполнена под угпом, Ф В

eL, равным углу трения, эа счет этого в рабочем положении штока заготовка 41 заклинена в призматическом пазу.до положения принудительного выталкивания ее на выходе иэ расплава ванны. За счет заклинивания штока обеспечивается жесткая фиксация заготовки в плоскости, перпендикулярной ее оси. Возможность поворота штока вокруг своей оси обеспечивает фиксацию заготовки по ее длине, компенсируя эа счет вращения линейные усадки (расширения) заготовки в процессе иэотермической закалки. На выходе изотермической ванны под воздействием выталкивателя 36 шток 40 приобретает возможность возврата в исходное положение.

Ванны горячей 8 и холодной 9 промывки выполнены в виде емкостей, снабженных механизмами передачи заготовок, контролем уровня жидкостей в них, контролем температурного режима.

Стол 10 для сбора готовых деталей выполнен в виде рифленой поверхности с перемещающимся упором для комплек-. тования изделий определенного диамет- ра в пачки.

Все узлы и агрегаты линии имеют электроблокировки, обеспечивающие автоматическую работу приводов.

Автоматическая линия работает следующим образом.

Заготовка 41 автоматически загрузчиком 1 подается на приводные ролики 14 индукционного нагревателя 2, где нагревается до температуры 930+

20 С, при этом за счет разности скорости вращения этих роликов создает-. ся осевое усилие, компенсирующее удлинение заготовки при нагреве.

Пройдя индукционный нагреватель 2, нагретая заготовка с помощью приводимых роликов 18 копирного толкателя

3 и упора 20, сопровождающего эагоготовку, перемещается в одну из позиций термостата-накопителя 4, где ее температура выравнивается по длине и одновременно обеспечиваются более нагретые участки в концевых областях заготовки за счет переменного шага витков индуктора-нагревателя 23. Температура нагрева концевых областей заготовки, подвергающихся интенсивному отбору тепла в процессе гибки, составляет 960+20 С.

Контроль температуры заготовки в формула изобретения

1. Автоматическая линия изготовления прутковых длинномерных изделий, содержащая технологически связанные между собой транспортирующими устройствами загрузчик, нагревательную установку, механизм формообразования, установки закалки и отпуска и камеру охлаждения, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества изделий, она снабжена последовательно расположенными перед механизмом формообразования толкателем и многопозиционным термостатом-индуктором с переменным шагом витков, а установки закалки и отпуска выполнены в виде иэотермической ванны, имеющей шаговый.конвейер в виде подвесок заневоливания.

2. Автоматическая линия по п.l, отличающаяся тем, что каждая подвеска заневоливания выполнена в виде корпуса с пазом и конусного штока, установленного в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения и вращения, причем угол конуса штока равен углу трения.

3. Автоматическая линия по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения регулирования ско,рости транспортирования, транспорти/, 9 92034 термостате 4 производится тремя терi мопарами, расположенными в средней и краевых частях термостата. Затем термостат-накопитель перемещается таким образом, что следующая его позиция становится рабочей и в нее аналогичным образом вводится следующая нагретая заготовка. После запол нения всех позиций термостата первая его позиция возвращается в эагрузоч- 10 ное положение, и идущая в потоке . нагретая заготовка выталкивает заготовку из термостата на приводные ролики механизма формования и гибки 5, сама занимая место в термостате, пос 1$ ле чего термостат.вновь перемещает" ся таким образом, что вторая его позиция становится рабочей и т.д.

После гибки в механизме 5 заготовка снимается механическими руками авто- щ оператора 6 и укладывается в призматический паз 39 подвески заневоливания 30. При движении конвейера 29 шток 40 перемещается по контуру кулачка 35 и эаклинивает заготовку 41, з фиксируя ее одновременно в двух

:плоскостях по длине и в плоскости, 1перпендикулярной оси. После фиксации заготовки подвеска 30 погружается в расплав ванны 7, где и происходит зв

;изотермическая (в байнитной области) закалка заготовок в заневоленном (3a. фиксированном) состоянии. После:. окончания изотермической выдержки подвеска 30 поднимается из расплава - время нахождения подвесок в расплаве регулируется скоростью движения конвейера, шток 40 взаимодейст вует с выталкивателем 36 и освобождает заготовку, которая падает на транспортер 37. и передается после- довательно в ванну горячей 8 и хо" подной 9 промывки, после чего детали собираются на стоп 10, где они накапливаются и увязываются в пачки. определенного диаметра.

Система управления предлагаемой автоматической линией упрощена, сокращено число агрегатов и узлов, участвующих в изготовлении деталей. ©

Контроль температурного режима

1и возможность учета потерь тепла при взаимодействии с гибочным инст" рументом, а также обеспечение термофиксации обрабатываемых заготовок M в двух плоскостях позволяют значи- . тельно ужесточить допуск при изготовлении дпинномерных упругих элемен3 10 тов иэ пружинных марок сталей. Величина допуска на коробление прутко вых звеньев транспортера на предложенной линии не превышает +0,4 мм.

Повышению качества и прочностных характеристик прутковых звеньев способствует также замена термообработки в мартенситной области (закалка с отпуском) на изотермическую, закалку, повышающую прочностные характеристики пружинных сталей на 15...253 и значительно снижающую уровень остаточных напряжений и коробление деталей.

Таким образом, автоматическая линия позволяет значительно повысить качество обрабатываемых деталей.

Внедрение автоматической линии для изготовления прутковых звеньев элеваторного транспортера на Терно" польском комбайновом заводе в .

1981 ã. позволяет получить экономический эффект в сфере производства, в сумме 1,727 р.

11 рующее устройство выполнено в виде . nap роликов с индивидуальными приводамие

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

920343

12

1, Патент США М 4131005 кл. 71-40, 1978.

2. Фирсов Б.Н, Автоматическая кузнечно-термическая линия изготовления деталей. ИТЭИ АН СССР, сер.

Периодическая информация, И., 1955.