基于矫直机理的预制棒料V型槽尖端微裂纹的方法

摘要

本发明涉及一种基于矫直机理的预制棒料V型槽尖端微裂纹的方法，属于金属棒料下料技术领域。该方法基于下述矫直机进行，所述矫直机主要由从动拉料机构、主动拉料机构、矫直与传动机构、送料机构和机架这五部分组成，其中，从动拉料机构、主动拉料机构、矫直与传动机构、送料机构均设置在机架上，从动拉料机构、主动拉料机构设置在矫直与传动机构一端，送料机构设置在矫直与传动机构另一端。该发明通过拧动调节螺栓可以很方便地利用循环应变效应使金属棒料V型槽尖端产生微裂纹，且结构简单，便于实现自动化操作。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于矫直机理的预制棒料V型槽尖端微裂纹的方法，属于金属棒料下料技术领域。

背景技术

当前，制造业中的金属棒料下料问题日益引起人们的重视，所谓下料是指将棒料分离成所需尺寸和形状的毛坯，以便对其进行后续加工的工序。在机械制造等许多行业中，金属棒料的下料是加工工艺过程中的第一道工序，它广泛存在于冷挤压、模锻、金属链条销、滚动轴承滚子、螺栓、螺母、销子、轴类件等的备料工序之中，并且在这些下料工序中，下料数量巨大。目前传统的下料方法，如锯切、车削等不同程度地存在着材料利用率低、下料力大、能耗高、生产效率低以及下料断面质量差等问题，为此低应力下料应运而生。所谓低应力下料就是利用裂纹技术，在金属棒料表面的圆周上每隔一定长度预先加工一个尖锐的环状V型槽，加载后使材料在V型槽底部产生局部裂纹，依靠裂纹的缓慢扩展完成下料。

现有技术中，低应力精密下料方法均采用车削方法预制V型槽，由于车削磨损及其寿命问题，导致V型槽的根部圆角半径不能太小，从而使应力集中不可能太大，导致下料力仍很大，并且对具有较大圆角半径的环状V型槽加载后形成理想裂纹所用时间占据了疲劳下料总时间的80%以上，进而下料效率低。这是因为下料时，如果初始外力较大，则棒料瞬间断裂，断面质量很差；若初始外力较小，则棒料V型槽尖端裂纹很难产生或不产生，导致下料时间很长，初始外力的控制较难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于矫直机理的预制棒料V型槽尖端微裂纹的方法，并设计出一种预制棒料V型槽尖端裂纹装置。在下料之前，首先通过一定的规则拧动装置中的调节螺栓，在V型槽尖端产生较大的循环应变，进而在棒料V型槽尖端产生微裂纹。然后再将预制好微裂纹的金属棒料送入下料机中进行低应力下料。由于V型槽尖端已经有微裂纹，因此这种方法不但初始下料外力很容易控制，而且V型槽尖端裂纹扩展过程连续，每节棒料的下料时间明显减少。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种基于矫直机理的预制棒料V型槽尖端微裂纹的方法，基于下述矫直机进行，所述矫直机主要由从动拉料机构、主动拉料机构、矫直与传动机构、送料机构和机架这五部分组成，其中，从动拉料机构、主动拉料机构、矫直与传动机构、送料机构均设置在机架上，从动拉料机构、主动拉料机构设置在矫直与传动机构一端，送料机构设置在矫直与传动机构另一端。而从动拉料机构、主动拉料机构和送料机构的结构与工作原理类似。

上述主动拉料机构包括支架，支架上设置有第一电动机，第一电动机上设置有减速器，减速器输出轴上设置有同步带；减速器输出轴上设置有主动拉料下轮，主动拉料下轮上方设置有拉料上轮；主动拉料下轮与减速器输出轴之间设置有第一键；主动拉料下轮外侧设置有采用第一螺钉固定的止脱板；拉料上轮上设置有压紧轴，压紧轴上设置有第一滚动轴承予以支撑，第一滚动轴承的内圈由压紧轴轴肩和轴承端压板定位，轴承端压板通过第一螺栓固定在压紧轴上；拉料上轮上方设置有压紧筒盖，压紧筒盖中间设置有螺纹孔，螺纹孔内采用螺纹连接有第一调节螺栓；压紧轴上连接有调节滑块，调节滑块另一端与第一调节螺栓焊接在一起；压紧轴上设置有套筒，套筒外侧位置螺纹连接有螺母。

上述矫直与传动机构在两端通过第二螺栓将轴承座固定在机架上。在第二螺栓之间设置有销将其与机架进一步定位。两端设置有V型开口的左导模具和右导模具，左导模具和右导模具外侧位置分别固定设置有长压紧筒、短压紧筒予以定位，长压紧筒外侧设置有轴承压紧盖，轴承压紧盖上设置有第二螺钉与长压紧筒外侧的转毂体连接。转毂体的上下外侧通过第四螺钉与底层盖板连接，底层盖板的外侧是轮毂盖板，底层盖板和轮毂盖板之间通过焊接连接，内部预先采用第三螺钉固定；轮毂盖板的螺纹孔上布置有第二调节螺栓，第二调节螺栓下端部依次设置有矫直模调节滑块、第三滚动轴承和矫直模；长压紧筒外侧设置转毂体，转毂体外侧设置有大带轮，转毂体外与大带轮之间设置有第二键；转毂体的左端通过第二滚动轴承由轴承座支撑；第二滚动轴承的内圈由大轴套和小轴套定位，滚动轴承的外圈由透盖定位。第二滚动轴承内设置有毡圈予以密封。

上述电机及调节机构结构包括第二电动机，其中，第二电动机采用第三螺栓固定在支撑板上。支撑板的一端设置有短销轴固定在电机定机座上，支撑板的另一端设置有第三螺栓，第三螺栓与电机调节板通过长销轴连接；电动机机座通过第四螺栓与固定的槽钢连接；第二电动机的输出轴上安装有小带轮，小带轮与并输出轴之间设置有第三键；小带轮外端设置有电机端盖压紧板，电机端盖压紧板上设置有第五螺钉将电机端盖压紧板与电动机轴连接，以压紧小带轮。

上述基于矫直机理的预制棒料V型槽尖端微裂纹的方法，其具体工作过程如下：需要针对预制棒料产生V型槽尖端微裂纹时，首先让表面每隔一定长度有V型槽的金属棒料穿过送料机构、矫直与传动机构、主动拉料机构一直到从动拉料机构，然后拧紧送料机构、主动拉料机构和从动拉料机构各自的调节螺栓，将预作用的金属棒料段夹紧，进入自动走料和非矫直阶段。然后沿金属棒料径向拧动矫直与传动机构中的调节螺栓，以压紧金属棒料。这些调节螺栓分上下两排，每排8个。调节时，上排的偶数调节螺栓沿金属棒料径向拧一微小距离，下排的奇数调节螺栓沿反方向拧同一微小距离，使上下调节螺栓错开压紧金属棒料。每排调节螺栓移动的方向相同，移动的距离也相同。当矫直与传动机构的电动机通过带轮驱动转毂体转动时，处于静止状态的每节金属棒料将受到各自矫直模的挤压而在其V型槽尖端产生较大的循环应变。经过几个循环后这一段金属棒料的V型槽的尖端就会产生微裂纹。此后稍微拧松主动拉料机构的调节螺栓，主动拉料机构的电动机启动，向左拉动金属棒料进入下一个矫直循环。

该发明的有益效果在于：（1）基于矫直机理的预制棒料V型槽尖端裂纹装置通过拧动调节螺栓可以很方便地利用循环应变效应使金属棒料V型槽尖端产生微裂纹。（2）通过更换矫直与传动机构中不同内孔直径的左导模具和右导模具，可以对不同直径的金属棒料进行预制其V型槽尖端微裂纹。（3）当上下两排调节螺栓的拧下量相同时，预制棒料V型槽尖端裂纹装置可以作为目前常用的矫直机使用，对棒材进行纯矫直作用。（4）结构简单，便于实现自动化操作。

附图说明

图1是本发明实施例中所使用多功能矫直机总装图。

图2是本发明实施例中所使用矫直机中主动拉料机构主视图。

图3是本发明实施例中所使用矫直机中主动拉料机构侧视图。

图4是本发明实施例中所使用矫直机中矫直与传动机构主视图。

图5是本发明实施例中所使用矫直机矫直与传动机构中电机及调节机构主视图。

图6是本发明实施例中所使用矫直机矫直与传动机构中电机及调节机构侧视图。

图中标记说明：1－从动拉料机构；2－主动拉料机构；3－矫直与传动机构；4－金属棒料；5－送料机构；6－机架；201－支架；202－调节滑块；203－套筒；204－压紧轴；205－第一调节螺栓；206－压紧筒盖；207－拉料上轮；208－第一滚动轴承；209－轴承端压板；210－第一螺栓；211－主动拉料下轮；212－第一螺钉；213－第一键；214－止脱板；215－第一电动机；216－同步带；301－销；302－第二螺栓；303－轴承座；304－透盖；305－小轴套；306－第二螺钉；307－轴承压紧盖；308－长压紧筒；309－毡圈；310－第二滚动轴承；311－大轴套；312－转毂体；313－大带轮；314－皮带；315－第二键；316－第三滚动轴承；317－矫直模调节滑块；318－第二调节螺栓；319－轮毂盖板；320－第三螺钉；321－底层盖板；322－第四螺钉；323－右导模具；324－短压紧筒；325－矫直模；326－左导模具；601－电动机机座；602－短销轴；603－长销轴；604－电机定机座；605－电机端盖压紧板；606－第五螺钉；607－第三键；608－小带轮；609－第二电动机；610－第三螺栓；611－支撑板；612－电机调节板；613－第四螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好地理解本发明。

实施例

一种基于矫直机理的预制棒料V型槽尖端微裂纹的方法，基于如图1所示的矫直机，该矫直机主要由从动拉料机构1、主动拉料机构2、矫直与传动机构3、送料机构5和机架6这五部分组成，其中，从动拉料机构1、主动拉料机构2、矫直与传动机构3、送料机构5均设置在机架6上，从动拉料机构1、主动拉料机构2设置在矫直与传动机构3一端，送料机构5设置在矫直与传动机构3另一端。而从动拉料机构1、主动拉料机构2和送料机构5的结构与工作原理类似。

201－支架；202－调节滑块；203－套筒；204－压紧轴；205－第一调节螺栓；206－压紧筒盖；207－拉料上轮；208－第一滚动轴承；209－轴承端压板；210－第一螺栓；211－主动拉料下轮；212－第一螺钉；213－第一键；214－止脱板；215－第一电动机；216－同步带；

上述主动拉料机构2结构如图2、图3所示，包括支架201，支架201上设置有第一电动机215，第一电动机215上设置有减速器，减速器输出轴上设置有同步带216；减速器输出轴上设置有主动拉料下轮211，主动拉料下轮211上方设置有拉料上轮207；主动拉料下轮211与减速器输出轴之间设置有第一键213；主动拉料下轮211外侧设置有采用第一螺钉212固定有止脱板214；拉料上轮207上设置有压紧轴204，压紧轴204上设置有第一滚动轴承208予以支撑，第一滚动轴承208的内圈由压紧轴204轴肩和轴承端压板209定位，轴承端压板209通过第一螺栓210固定在压紧轴204上；拉料上轮207上方设置有压紧筒盖206，压紧筒盖206中间设置有螺纹孔，螺纹孔内采用螺纹连接有第一调节螺栓205；压紧轴204上连接有调节滑块202，调节滑块202另一端与第一调节螺栓205焊接在一起；压紧轴204上上设置有套筒203，套筒203外侧位置螺纹连接有螺母。

上述矫直与传动机构3的结构如图4所示，整个矫直与传动机构3在两端通过第二螺栓302将轴承座303固定在机架6上。在第二螺栓302之间设置有销301将其与机架6进一步定位。两端设置有V型开口的左导模具326和右导模具323，左导模具326和右导模具323外侧位置分别固定有长压紧筒308、短压紧筒324予以定位，长压紧筒308外侧设置有轴承压紧盖307，轴承压紧盖307上设置有第二螺钉306与长压紧筒308外侧的转毂体312连接。转毂体312的上下外侧通过第四螺钉322与底层盖板321连接，底层盖板321的外侧是轮毂盖板319，底层盖板321和轮毂盖板319之间通过焊接连接，内部预先采用第三螺钉320固定；轮毂盖板319的螺纹孔上布置有第二调节螺栓318，第二调节螺栓318下端部依次设置有矫直模调节滑块317、第三滚动轴承316和矫直模325；长压紧筒308外侧设置转毂体312，转毂体312外侧设置有大带轮313，转毂体312外与大带轮313之间设置有第二键315；转毂体312的左端通过第二滚动轴承310由轴承座303支撑；第二滚动轴承310的内圈由大轴套311和小轴套305定位，滚动轴承310的外圈由透盖304定位。第二滚动轴承310内设置有毡圈309予以密封。

上述电机及调节机构结构图如图5和图6所示，包括第二电动机609，其中，第二电动机609采用第三螺栓610固定在支撑板611上。支撑板611的一端设置有短销轴603固定在电机定机座604上，支撑板611的另一端设置有第三螺栓610，第三螺栓610与电机调节板612通过长销轴602连接；电动机机座601通过第四螺栓613与固定的槽钢连接；第二电动机609的输出轴上安装有小带轮608，小带轮608与并输出轴之间设置有第三键607；小带轮608外端设置有电机端盖压紧板605，电机端盖压紧板605上设置有第五螺钉606将电机端盖压紧板605与电动机轴连接，以压紧小带轮608。

上述基于矫直机理的预制棒料V型槽尖端微裂纹的方法，其具体工作过程如下：

如图1所示，需要针对预制棒料产生V型槽尖端微裂纹时，首先让表面每隔一定长度有V型槽的金属棒料4穿过送料机构5、矫直与传动机构3、主动拉料机构2一直到从动拉料机构1，然后拧紧送料机构5、主动拉料机构2和从动拉料机构1各自的调节螺栓，将预作用的金属棒料段夹紧，进入自动走料和非矫直阶段。然后沿金属棒料4径向拧动矫直与传动机构3中的调节螺栓，以压紧金属棒料4。这些调节螺栓分上下两排，每排8个。调节时，上排的偶数调节螺栓沿金属棒料4径向拧一微小距离，下排的奇数调节螺栓沿反方向拧同一微小距离，使上下调节螺栓错开压紧金属棒料4。每排调节螺栓移动的方向相同，移动的距离也相同。当矫直与传动机构3的电动机通过带轮驱动转毂体转动时，处于静止状态的每节金属棒料4将受到各自矫直模的挤压而在其V型槽尖端产生较大的循环应变。经过几个循环后这一段金属棒料4的V型槽的尖端就会产生微裂纹。此后稍微拧松主动拉料机构2的调节螺栓，主动拉料机构2的电动机启动，向左拉动金属棒料4进入下一个矫直循环。具体过程如下：

（1）主动拉料机构工作过程：

主动拉料机构2作用是在产生裂纹过程中夹紧棒料，每加工完一段棒料后主动拉动棒料前进，加工后一段棒料，其结构如图2、图3所示。

拉动棒料的工作过程如下：第一电动机215通过第一键213带动主动拉料下轮211转动。第一电动机215的减速器输出轴轮上设置有同步带216。为防止主动拉料下轮211沿着减速器的输出轴左右移动，通过第一螺钉212将止脱板214固定在主动拉料下轮211和减速器的输出轴上。棒料夹在主动拉料下轮211与拉料上轮207之间，通过拧动第一调节螺栓205就可以调整棒料与主动拉料下轮211和拉料上轮207间的间隔，依靠摩擦力，带动拉料上轮207转动，棒料也随之向前移动。拉料上轮207通过压紧轴204上的第一滚动轴承208支撑，第一滚动轴承208的内圈由压紧轴204轴肩和轴承端压板209定位，轴承端压板209通过第一螺栓210固定在压紧轴204上。第一调节螺栓205拧在中间有螺纹孔的压紧筒盖206上。压紧轴204装在调节滑块202上，调节滑块202与第一调节螺栓205焊接在一起。整个调节滑块202、压紧轴204等组件可以在支架201中间的孔中上下垂直运动一小段距离，这段距离就是压下量。为了防止压紧轴的左右移动和转动，利用螺母将套筒203压紧在调节滑块上。

（2）矫直与传动机构的工作过程：

矫直与传动机构3是本发明中最重要的部件，起着对棒料V型槽尖端产生循环应变的作用，进而在V型槽尖端产生微裂纹，其结构图如图4所示。

整个矫直与传动机构3在两端通过第二螺栓302将轴承座303固定在机架6上。为了进一步防止矫直与传动机构3工作时移动，在第二螺栓302之间设置有销301将其与机架6进一步定位。

当带有V型槽的金属棒料4送到位之后，矫直与传动机构3中上排的偶数第二调节螺栓318沿金属棒料4径向拧一微小距离，下排的奇数第二调节螺栓318沿反方向拧一微小距离。每排调节螺栓移动的方向相同，移动的距离也相同。拧到位的调节螺栓通过矫直模调节滑块317、第三滚动轴承316以及矫直模325压紧金属棒料4表面。电动机609通过皮带314带动大带轮313转动。大带轮313通过第二键315带动转毂体312整体转动。转毂体312的左端和右端结构类似。转毂体312的左端通过第二滚动轴承310由轴承座303支撑。第二滚动轴承310的内圈由大轴套311和小轴套305定位，滚动轴承310的外圈由透盖304定位。为防止第二滚动轴承310漏油，采用毡圈309对其密封。为了便于金属棒料4进入矫直与传动机构3，设计了两端有V型开口的左导模具326和右导模具323。为防止左导模具326和右导模具323的水平移动，通过长压紧筒308、短压紧筒324对其定位，由轴承压紧盖307挡住长压紧筒308。轴承压紧盖307通过第二螺钉306与转毂体312连接。转毂体312的上下外侧通过第四螺钉322与底层盖板321连接，底层盖板321的外侧是轮毂盖板319，底层盖板321和轮毂盖板319之间通过焊接连接，内部预先采用第三螺钉320固定。轮毂盖板319的螺纹孔上布置有第二调节螺栓318。

（3）电机及调节机构工作过程为：

电机及调节机构作为矫直与传动机构的动力源部分，其结构图如图5和图6所示。第二电动机609的输出轴上安装有小带轮608，并通过第三键607带动小带轮608转动。为防止小带轮608水平移动，用第五螺钉606将电机端盖压紧板605与电动机轴连接，压紧小带轮608。该电机及调节机构设置有微调平机构，其工作原理如下：电动机通过第三螺栓610固定在支撑板611上。支撑板611的一端通过短销轴603固定在电机定机座604上，支撑板611的另一端通过拧动第三螺栓610使其沿着第二电动机609轴线微转动，第三螺栓610与电机调节板612通过长销轴602连接。电动机机座601通过第四螺栓613与固定的槽钢连接。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。