可实现楔横轧机连续运转的圆周方向进料装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，特别涉及一种可实现楔横轧机连续运转的圆周方向进料装置。


背景技术：

[0002]
轴类零件是机械工业中常用的重要基础零件。目前生产轴类零件的工艺主要有：车削、锻造、楔横轧等，其中由于楔横轧工艺在生产轴类零件中具有生产效率高、材料利用率高、成形质量稳定等优点，在轴类零件的制坯中得到广泛的应用。
[0003]
目前，楔横轧机进料的方式主要有两种，第一种是轴向进料，第二种是周向进料。在轴向进料中，坯料必须在轧机停止运转后进料，不能实现连续轧制，生产效率低；周向进料的原理是坯料从轧辊的侧面进入下模具上，坯料沿着轧辊的圆周方向在轧辊的空行程区完成进料，随后进行轧制，实现了连续轧制，轧辊每旋转一圈就实现了进料与轧制两个过程，大大提高了生产效率。
[0004]
但是目前的周向进料装置是使坯料从轧辊侧面导板架的滑道中直接滑入导板间隙，由于滑道很长，在滑入过程中会产生轴向窜动，轴向位置会产生偏差，造成模具楔入位置不准且两端料头不一致，影响成形精度，容易产生废品。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供了一种可实现楔横轧机连续运转的圆周方向进料装置，采用不完全齿轮实现间歇运动，利用轧辊的空转过程进料，可实现自动连续的周向进料；且直接利用楔横轧机轧辊的转动驱动进料装置，不需要任何额外的动力，具有自动连续，生产效率高等优点。
[0006]
本实用新型采用如下技术方案：
[0007]
一种可实现楔横轧机连续运转的圆周方向进料装置，包括进料单元、接料单元、弧形滑道；
[0008]
楔横轧机包括上轧辊和下轧辊，上轧辊包括轧制段和接料段，轧制段的外周为上模具，接料段相对于轧制段为凹陷部，用于安装所述接料单元；所述接料单元的最外围轮廓线不超过轧制段的最外围轮廓线，以防接料单元与导板出现干涉；
[0009]
所述进料单元设置于上轧辊的一侧，用于将棒材坯料传递给所述接料单元；
[0010]
所述接料单元固定于上轧辊的接料段，能与上轧辊同步旋转；所述接料单元获取来自于所述进料单元的棒材坯料，并将棒材坯料转送至所述弧形滑道；
[0011]
所述弧形滑道安装在进料单元一侧导板上，用于将来自于所述接料单元的棒材坯料准确转送至轧制起始点。
[0012]
进一步的，所述进料单元包括支架、进料齿形钩、齿轮、锁止弧与进料主轴；
[0013]
所述支架分为左支架、右支架，所述支架固定在上轧辊一侧的导板架上，支撑起整个进料单元；
[0014]
所述进料主轴安装在所述支架上，所述进料主轴与轧辊轴线平行；
[0015]
所述进料齿形钩为多齿结构，均通过连接板固定在所述进料主轴上，进料齿形钩与连接板为平面接触；单个所述进料齿形钩整体呈弧形，方便棒材坯料的安放与卸载；相邻的2个所述进料齿形钩之间形成第一间隙；
[0016]
所述锁止弧与齿轮组合形成一个不完全齿轮；所述齿轮、锁止弧通过键连接安装在所述进料主轴的一端端部，所述齿轮及锁止弧能同步绕所述进料主轴旋转。
[0017]
进一步的，所述接料单元包括接料齿形钩、不完全齿圈，用于实现间歇性接料；
[0018]
所述接料齿形钩为多齿结构，均安装在上轧辊接料段的外圆弧面上；单个所述接料齿形钩整体呈弧形，相邻的2个所述接料齿形钩之间形成第二间隙；所述接料齿形钩和所述进料齿形钩之间交错设置，当所述接料齿形钩和所述进料齿形钩旋转交汇时，所述进料齿形钩位于所述第二间隙，同时所述接料齿形钩位于所述第一间隙；
[0019]
所述不完全齿圈安装在上轧辊一端的外圈上；所述不完全齿圈包括齿圈段和圆弧段；齿圈段和所述进料单元的齿轮配合设置；圆弧段和所述进料单元的锁止弧配合设置；当齿圈段旋转至齿轮位置且和齿轮啮合时，齿轮随齿圈段一起旋转；当齿圈段远离齿轮且与齿轮脱开时，圆弧段与锁止弧贴合，齿轮及锁止弧均不再旋转，保证所述进料齿形钩回复到初始进料位置，准备下一次进料。
[0020]
进一步的，所述锁止弧与齿轮之间设置一个使两者分开的套筒，防止出现干涉；所述锁止弧、套筒与齿轮三者通过键连接安装在所述进料主轴上。
[0021]
进一步的，所述接料齿形钩通过螺栓安装在上轧辊接料段的外圆弧面上；所述进料齿形钩通过螺栓安装在连接板上，所述连接板与进料主轴固定连接。
[0022]
进一步的，所述弧形滑道通过螺栓安装在进料单元一侧的导板上，保证棒材坯料准确落在下轧辊的起始弧面上。
[0023]
进一步的，单个所述进料齿形钩包括2个圆弧，2个圆弧的内径均略大于棒材坯料的直径；其中一侧的圆弧弧长较长，用于传递棒材坯料，另一侧的圆弧弧长较短，用于防止棒材坯料从该侧滑落。优选的，2个圆弧之间可以有直线段过渡，以便棒材坯料的放置。
[0024]
进一步的，所述接料齿形钩的形状与进料齿形钩的形状相同，其圆弧包络角可根据具体要求进行设计，使整体装置不发生干涉，并且能使坯料准确掉入至导板间隙内。
[0025]
进一步的，所述齿圈的齿数比所述齿轮的齿数少2～3个，防止因惯性产生干涉。
[0026]
进一步的，进料单元与接料单元需要选择合适的转速/距离比m/k来完成进料。
[0027]
进一步的，不完全齿轮与齿圈的齿数与模数通过m/k来确定，且齿轮与齿圈中心距应等于或略小于进料单元旋转中心与上轧辊中心的距离。
[0028]
进一步的，所述进料装置的参数满足以下条件：
[0029][0030][0031]
其中，r1为齿圈的分度圆直径，r2为齿轮的分度圆直径，m为进料齿形钩与接料齿形钩的转速比，k为进料齿形钩中心与接料齿形钩中心到各自的旋转中心的距离之比，l1为接料齿形钩中心与上轧辊中心的距离。
[0032]
本实用新型的有益效果为：本实用新型具无需增加其他辅助设备，仅使用运动的轧辊驱动装置，无需任何其他的辅助动力；利用不完全齿轮实现间歇传递坯料，通过准确的运动关系，可以实现连续不间断地轧制，大大提高生产效率；结构简单合理，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0033]
图1所示为本实用新型实施例一种可实现楔横轧机连续运转的圆周方向进料装置的结构示意图。
[0034]
图2所示为实施例中进料单元的结构示意图。
[0035]
图3所示为实施例中齿轮、锁止弧与进料主轴的安装结构示意图。
[0036]
图4所示为实施例中进料齿形钩与进料主轴的安装结构示意图。
[0037]
图5所示为实施例中接料单元的结构示意图。
[0038]
图6所示为实施例中弧形滑道的结构示意图。
[0039]
图7所示为实施例中进料齿形钩和接料齿形钩的运动关系示意图。
[0040]
图8所示为实施例中不完全齿轮啮合的结构示意图。
[0041]
图中：1.(进料单元)支架；2.接料齿形钩；3.弧形滑道；4.锁止弧；5.齿轮；6.进料齿形钩；7.导板架；8.导板；9.进料主轴；10.上轧辊；11.上模具；12.不完全齿圈。
具体实施方式
[0042]
下文将结合具体附图详细描述本实用新型具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
[0043]
如图1所示，本实用新型实施例一种可实现楔横轧机连续运转的圆周方向进料装置，包括进料单元、接料单元、弧形滑道3；楔横轧机包括上轧辊10和下轧辊，上轧辊10包括轧制段和接料段，轧制段的外周为上模具11，接料段相对于轧制段为凹陷部，用于安装所述接料单元；所述进料单元设置于上轧辊10的一侧，用于将棒材坯料传递给所述接料单元；所述接料单元固定于上轧辊10的接料段，能与上轧辊10同步旋转；所述接料单元获取来自于所述进料单元的棒材坯料，并将棒材坯料转送至所述弧形滑道3；所述弧形滑道3设置于进料单元的一侧导板上，用于将来自于所述接料单元的棒材坯料准确转送至轧制起始点。
[0044]
进料单元可采用多种方式实现，图2示出了一种优选方式，所述进料单元包括支架1、进料齿形钩2、齿轮5、锁止弧4与进料主轴9；所述支架1分为左支架、右支架，所述支架1固定在上轧辊10一侧的导板架7上，支撑整个进料单元；所述进料主轴9通过深沟球轴承安装在所述支架1上，所述进料主轴9与上轧辊10轴线平行；所述进料齿形钩6为多齿结构，均通过连接板固定在所述进料主轴9上，进料齿形钩6与连接板为平面接触，所述进料齿形钩6的中心构成的轴线平行于所述进料主轴9；单个所述进料齿形钩6整体呈弧形，方便棒材坯料的安放与卸载；相邻的2个所述进料齿6之间形成第一间隙；所述锁止弧4与齿轮5组合形成一个不完全齿轮，用于完成一次进料后将进料齿形钩6稳定在其初始位置，从而实现稳定连续地放置坯料；所述齿轮5、锁止弧4通过键连接安装在所述进料主轴9的一端端部，所述齿
轮5及锁止弧4能同步绕所述进料主轴9旋转。
[0045]
接料单元可以采用多种方式实现，图5示出了一种优选实施例，所述接料单元包括接料齿形钩2、不完全齿圈12，用于实现间歇性接料；所述接料齿形钩2为多齿结构，均安装在上轧辊10接料段的外圆弧面上，接料齿形钩2的中心连线平行于上轧辊10轴，同时也平行于进料主轴9；单个所述接料齿形钩2整体呈弧形，相邻的2个所述接料齿2之间形成第二间隙；所述接料齿形钩2和所述进料齿形钩6之间交错设置，当所述接料齿形钩2和所述进料齿形钩6旋转交汇时，所述进料齿形钩6穿过所述第二间隙，同时所述接料齿形钩2穿过所述第一间隙，该过程中完成棒材坯料从进料齿形钩6到接料齿形钩2的转移；所述不完全齿圈12通过螺栓安装在上轧辊10一端的外圈上，上轧辊10的旋转带动不完全齿圈12旋转；所述不完全齿圈12包括齿圈段和圆弧段；齿圈段和所述进料单元的齿轮5配合设置；圆弧段和所述进料单元的锁止弧4配合设置；当齿圈段旋转至齿轮5位置且和齿轮5啮合时，齿轮5随齿圈段一起旋转，此时进料单元开始进料；当齿圈段远离齿轮5且与齿轮5脱开时，圆弧段与锁止弧4贴合，此时齿轮5及锁止弧4均不再旋转，保证所述进料齿形钩6回复到初始进料位置，准备下一次进料。优选的，齿圈段的齿数应比进料单元上齿轮5的齿数少2～3个齿，避免出现干涉。
[0046]
如图3所示，所述进料单元上的齿轮5、锁止弧4通过普通平键安装在进料主轴9上，其中齿轮5与锁止弧4中间放置一个套筒，使锁止弧4与齿轮5分开一段距离，防止干涉；进料主轴9上与连接板接触的两侧被加工成平面。
[0047]
如图4所示，所述进料齿形钩6通过螺栓安装在连接板上，进料齿形钩6的形状优选为两个圆弧，圆弧的内直径应略大于坯料，右边的圆弧弧长较长，用来传递坯料，左边的圆弧弧长较短，用来防止坯料从左侧掉落。
[0048]
如图6所示，所述的弧形滑道3通过螺栓安装在轧机一侧的导板8上，弧形滑道3用来将坯料导入进导板8间隙中，使坯料准确落在下轧辊的下模具的起始弧面上；所述导板8安装在导板架7上。
[0049]
如图7所示，所述进料齿形钩6与接料齿形钩2在进料单元中心与上轧辊10中心的连线上相遇，其位置关系包括如下参数：进料单元中心与上轧辊10中心的水平距离l0与竖直距离h、接料齿形钩2中心与上轧辊10中心的距离l1、进料齿形钩6中心与进料单元中心(进料主轴9)的距离l2、接料齿形钩2与上轧辊10中心连线与进料单元中心与上轧辊10中心的连线的夹角θ1、进料齿形钩6与竖直方向的夹角θ2、进料齿形钩6右侧圆弧(长圆弧)的偏移角度θ0，根据这些参数可以准确地计算出进料齿形钩6与接料齿形钩2两者的运动关系。
[0050]
如图8所示，不完全齿轮的啮合速比应使进料齿形钩6与接料齿形钩2准确地在两者旋转中心的连线上相遇；上轧辊10驱动不完全齿圈12旋转，不完全齿圈12通过啮合带动齿轮5旋转；齿轮分度圆半径为r2，齿圈分度圆半径为r1；齿轮齿圈的中心距应尽量等于或略小于进料单元中心(进料主轴9)与上轧辊10中心的距离；齿圈段的齿数应比齿轮5的齿数少2～3个齿，用来防止进料单元由于惯性产生干涉，而且通过齿圈段后面的圆弧段与锁止弧4配合可以使进料齿形钩6回正。
[0051]
以下以一个具体实施例说明本实用新型装置的相关参数确定方法，实施例中采用h630楔横轧机。
[0052]
如图7所示，首先需要设定进料齿形钩6与接料齿形钩2的位置与转速关系：
[0053]
l1＝kl2[0054]
n2＝mn1[0055]
式中：k为进料齿形钩6中心与接料齿形钩2中心到各自的旋转中心的距离之比，m为进料齿形钩6与接料齿形钩2的转速比。其中k值可以根据进料单元的安装位置确定，此时要想顺利地完成坯料传递，需要确定两者的转速比m。
[0056]
进料齿形钩6与接料齿形钩2相遇时的线速度有如下关系：
[0057][0058]
式中，v2为进料齿形钩6在两齿形钩相遇时的线速度，v1为接料齿形钩2在两齿形钩相遇时的线速度。
[0059]
故要使两齿形钩2、6准确地在指定位置相遇，可以把问题转化成转速比m与距离比k的关系。当转速距离比m/k选择不合适时，会发生干涉，不能顺利地实现坯料的传递。因此需要选择合适的m/k。
[0060]
当选择了合适的m/k时，则可根据k值计算出m值。此时，根据m值可以计算出角度θ1，即当接料齿形钩2旋转至角度θ1的位置时，进料齿形钩6开始转动。
[0061]
θ1＝m(θ
2-θ0)
[0062]
接下来需要利用转速比m来确定两齿轮的参数。如图8所示，两齿轮的中心距应等于进料装置中心与上轧辊10中心的距离，根据转速与距离的关系，可以得出两齿轮的分度圆直径：
[0063][0064][0065]
式中，r1为齿圈段的分度圆直径，r2为齿轮5的分度圆直径。
[0066]
本实施例参数确定如下：l0＝400mm，h＝83mm，l1＝282.5mm，l2＝126.1mm，θ2＝78.277
°
，θ0＝4.548
°
，根据运动关系使不发生干涉，取m/k＝1.7，则可计算得出θ1＝19.362
°
。由于齿轮齿数为整数，则取齿圈齿数z1＝129，齿轮齿数z2＝34，模数为5，求得r1＝645mm，r2＝170mm。
[0067]
本实用新型实施例的工作过程：当进行轧制时，进料单元静止等候进料，此时应将坯料放置在进料齿形钩6上；当上轧辊10转至指定位置时，进料单元进料，上轧辊旋转一圈就完成了进料与轧制两个过程；利用模具的间歇工作关系，当上轧辊10处于空行程时进料，采用不完全齿轮实现间歇运动与坯料的传递，实现连续不断的轧制。
[0068]
本实用新型无需增加其他辅助设备，仅用运动的轧辊驱动装置，无需任何其他的辅助动力，仅仅通过不完全齿轮实现间歇传递坯料，通过准确计算运动关系，可以实现连续不间断地轧制，大大提高生产效率。
[0069]
本文虽然已经给出了本实用新型的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本实用新型权利范围的限定。