一种晶粒细化锻件的环锻设备及环锻方法与流程

1.本发明涉及一种锻造领域，尤其涉及一种晶粒细化锻件的环锻设备及环锻方法。


背景技术：

2.在对晶粒细化之后的锻件，对齐进行环锻的时候，常规的环锻方式为：1、将柱型坯料多次锻压，将其锻压为高度较小、直径较大的柱型坯料；2、再利用柱型件放在坯料中部，多次锻压，将柱型件中部的料锻压清除，使其构成一个环形结构；3、再将坯料放到环锻机内，通过压辊的转动，将锻件推动滚动，同时进行环锻，从而完成环锻。
3.这种方式中，需要对锻件进行多次锻压，所需锻压时间长，锻件长时间暴露在空气中，温度会下降，温度下降之后锻压、环锻的话，会影响锻件的性能；同时，需要锻压机以及环锻设备，两台设备，环锻速度慢，成本更高。同时，在将坯料初次锻压为环形件的时候，需要操作人员将柱型件放在坯料中部，然后还要将柱型件将坯料中部取出，需要操作人员辅助操作，操作人员劳动强度会比较高，而且处在高温锻件旁边操作，存在较大的安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明目的是提供一种晶粒细化锻件的环锻设备及环锻方法，通过使用该结构及方法，提高环锻效率及环锻质量，同时保证锻件的性能，降低锻造成本。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种晶粒细化锻件的环锻设备，包括机体、设置于机体上的支撑机构及锻压机构，所述锻压机构设置于所述支撑机构的正上方，所述锻压机构的底部设有锻压头，所述支撑机构两侧的机体上分别对称设有一对中机构，所述对中机构上下移动设置于所述机体上；
6.所述支撑机构的中部设有一顶升定位组件，所述顶升定位组件回缩状态下，所述顶升定位组件回缩于所述支撑机构内，所述顶升定位组件伸出状态下，所述顶升定位组件的顶部设置于所述支撑机构的正上方；
7.所述锻压机构上还设有一中部限位组件，所述中部限位组件跟随所述锻压机构同步上下移动，所述中部限位组件转动安装于所述锻压机构上，所述中部限位组件具有使用形态及非使用形态，所述中部限位组件使用形态时，所述中部限位组件设置于所述锻压头的正下方，且所述中部限位组件的顶面与所述锻压头的底面接触；所述中部限位组件非使用状态下，所述中部限位组件设置于所述锻压机构的外侧。
8.上述技术方案中，所述支撑机构包括支撑架及安装于所述支撑架顶部的支撑台，所述支撑台设置于所述锻压头的正下方。
9.上述技术方案中，所述顶升定位组件包括顶升液压缸及顶升柱，所述顶升液压缸安装于所述支撑架上，所述支撑台的中部设有一通孔，所述顶升柱的底部与所述顶升液压缸顶部的输出轴相连，所述顶升柱的顶部插设于所述通孔内；所述顶升液压缸输出轴回缩状态下，所述顶升柱的顶部与所述支撑台的顶面齐平设置；所述顶升液压缸输出轴伸出状态下，所述顶升柱的顶部设置于所述支撑台的正上方。
10.上述技术方案中，所述对中机构包括滑块、升降组件及推料组件，所述支撑机构两侧的机体上分别设有竖向滑轨，所述滑块滑动设置于所述支撑机构旁侧的竖向滑轨上，所述升降组件安装于所述滑块下方的机体上，所述升降组件推动所述滑块在所述竖向滑轨上面上下移动；所述推料组件安装于所述滑块上，所述推料组件包括横向液压缸及推料部，所述横向液压缸安装于所述滑块的外侧面上，所述横向液压缸的输出轴穿过所述滑块设置于所述滑块的内端，所述推料部的外端与所述横向液压缸的输出轴相连；所述横向液压缸输出轴伸出状态下，两组所述对中机构的推料部相互靠近设置；所述滑块朝上移动时，所述推料部设置于所述支撑机构上方的侧部，所述滑块朝下移动时，所述推料部设置于所述支撑机构顶部下方的侧部。
11.上述技术方案中，所述升降组件包括升降液压缸，所述升降液压缸安装于所述滑块下方的机体上，所述升降液压缸顶部的输出轴与所述滑块的底部相连，所述升降液压缸带动所述滑块上下移动。
12.上述技术方案中，所述推料部设置于所述滑块的内侧，所述推料部包括连接块及至少两组推辊，所述连接块的外端与所述横向液压缸的输出轴相连，所述连接块的内端设有缺口，每组所述推辊的中部经一连轴与所述缺口转动相连，所述推辊的外表面设置于所述缺口的外部，且多组所述推辊由前向后间隔设置，所述连轴平行于所述竖向滑轨设置。
13.上述技术方案中，所述中部限位组件包括定位环及旋转驱动机构，所述定位环的外表面经一连接板与所述旋转驱动机构相连，所述旋转驱动机构驱动所述连接板转动，使所述定位环转动设置于所述锻压头的正下方或转动设置于所述锻压机构的外侧；所述定位环的中部设有一让位孔，所述定位环设置于所述锻压头正下方时，所述定位环的顶面与所述锻压头的底面接触，且所述让位孔设置于所述顶升定位组件的正上方。
14.上述技术方案中，所述定位环的底部设有朝下延伸的延伸环，所述延伸环的内壁与所述让位孔的内壁齐平设置，所述延伸环的外径小于所述定位环的外径；所述定位环的外表面上设有第一限位件及第二限位件，所述锻压头的外表面上设有第一阻挡件，所述锻压机构上设有第二阻挡件，所述定位环设置于所述锻压头正下方时，所述第一限位件与所述第一阻挡件接触；所述定位环设置于所述锻压机构外侧时，所述第二限位件与所述第二阻挡件接触。
15.上述技术方案中，所述锻压机构的外壁上安装有一下料组件，所述下料组件包括下料液压缸及下料头，所述下料液压缸安装于所述锻压机构的外壁上，所述下料头的顶面中部与所述下料液压缸底部的输出轴相连，所述定位环设置于所述锻压机构外侧时，所述让位孔设置于所述下料头的正下方；所述下料液压缸输出轴回缩状态下，所述压料头的顶部设置于所述定位环的顶面上方；所述下压液压缸输出轴伸出状态下，所述下料头插设于所述让位孔内。
16.为达到上述目的，本发明采用了一种晶粒细化锻件的环锻方法，其步骤为：
17.①
将加热之后的柱型坯料放在支撑台的顶部，并且柱型坯料靠近支撑台的正中心设置；
18.②
两侧的对中机构上升，正对柱型坯料，然后对中机构中的横向液压缸输出轴伸出，带动推料部朝内移动，使得推辊与锻件的表面接触，利用两侧的推辊相互靠近，推动柱型坯料处在支撑台的正中心；
19.③
锻压机构下降，通过锻压头压在柱型坯料的顶面上，然后对中机构的推辊脱离与柱型坯料的接触，然后对中机构下降，使对中机构处在支撑台两侧的下方；
20.④
锻压机构下降，通过锻压头则会将柱型坯料压扁，使柱型坯料的直径变大，高度变矮，当锻压机构下降到位之后，柱型坯料高度锻压到位，然后锻压机构带动锻压头上升一段距离，柱型坯料分离；
21.⑤
中部限位组件转动到锻压头的正下方，同时顶升定位组件的顶升柱上升，顶升柱会推动柱型锻件朝上移动，脱离支撑台，并且中部限位组件中定位环的让位孔与顶升柱同轴设置；
22.⑥
锻压机构带动锻压头以及定位环同时下降，定位环与柱型坯料的顶面接触，同时推动柱型坯料朝下移动，顶升柱位置不动，顶升柱则会将柱型坯料的中部压出一个孔位，并且将孔位内的废料压入至定位环的让位孔内，将柱型坯料锻压成环形坯料；
23.⑦
锻压机构带动锻压头及定位环上升，脱离环形坯料，同时废料会被定位环带动上升脱离环形坯料，然后顶升柱下降，使顶升柱回缩到支撑台内，顶升柱与环形坯料分离，完整一组环锻，再利用抓料设备将环形坯料抓走，更换新的柱型坯料准备下一组环锻；
24.⑧
在利用抓料设备将环形坯料抓走，准备下一组环锻的过程中，定位环转动到锻压机构的外部，处在下料组件的正下方，然后下料组件中下料液压缸输出轴伸出带动下料头下降，下料头下降的过程中，会深入到定位环的让位孔内，将让位孔内的废料推离掉落，然后下料头上升，回复原位即可，完成废料与定位环的分离。
25.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
26.1.本发明中利用支撑机构对坯料进行支撑，通过对中机构将坯料推动到支撑机构的正中心，再利用锻压机构对坯料进行一次性快速锻压到位，再利用中部限位组件以及顶升定位组件的帮助，实现一次快速环锻，这样能够提高环锻效率及质量，保证产品性能，降低锻造成本，同时降低操作人员劳动强度，降低安全隐患。
附图说明
27.图1是本发明实施例一中的结构示意图(锻压机构下方剖视状态下，中部限位组件使用状态下)；
28.图2是本发明实施例一中的结构示意图(锻压机构下方剖视状态下，中部限位组件非使用状态下)；
29.图3是本发明实施例一中支撑机构处的俯视图；
30.图4是本发明实施例一中锻压机构处的仰视图(中部限位组件使用状态下)；
31.图5是本发明实施例一中锻压机构处的仰视图(中部限位组件非使用状态下)
32.其中：1、机体；2、锻压机构；3、锻压头；4、产品；5、支撑架；6、支撑台；7、顶升液压缸；8、顶升柱；9、通孔；10、滑块；11、竖向滑轨；12、横向液压缸；13、升降液压缸；14、连接块；15、推辊；16、缺口；17、定位环；18、连接板；19、让位孔；20、转轴；21、延伸环；22、第一限位件；23、第二限位件；24、第一阻挡件；25、第二阻挡件；26、下料液压缸；27、下料头。
具体实施方式
33.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
34.实施例一：参见图1～5所示，一种晶粒细化锻件的环锻设备，包括机体1、设置于机体上的支撑机构及锻压机构2，所述锻压机构设置于所述支撑机构的正上方，所述锻压机构的底部设有锻压头3，所述支撑机构两侧的机体上分别对称设有一对中机构，所述对中机构上下移动设置于所述机体上；
35.所述支撑机构的中部设有一顶升定位组件，所述顶升定位组件回缩状态下，所述顶升定位组件回缩于所述支撑机构内，所述顶升定位组件伸出状态下，所述顶升定位组件的顶部设置于所述支撑机构的正上方；
36.所述锻压机构上还设有一中部限位组件，所述中部限位组件跟随所述锻压机构同步上下移动，所述中部限位组件转动安装于所述锻压机构上，所述中部限位组件具有使用形态及非使用形态，所述中部限位组件使用形态时，所述中部限位组件设置于所述锻压头的正下方，且所述中部限位组件的顶面与所述锻压头的底面接触；所述中部限位组件非使用状态下，所述中部限位组件设置于所述锻压机构的外侧。
37.在本实施例中，在实际使用时，利用锻造机械手将高温柱型锻件抓取放到支撑机构上面，产品4会靠近支撑机构的正中心，然后对中机构将产品进行对中，使得产品会处在支撑机构的正中心，然后对中机构远离产品，锻压机构带动锻压头下降，将锻件锻压到预定高度的柱型结构，其外径也会到达预定直径，实现一次锻压到位，然后锻压机构上升使得锻压头远离产品，顶升定位组件将产品顶起脱离支撑机构，中部限位组件转动到锻压头的下方，然后锻压机构及锻压头带动中部限位组件下降，带动产品下降抵在支撑机构上面，在这个过程中，会利用顶升定位组件将产品的中部打出一个孔，实现产品的环锻。在本实施例中，坯料经过一次锻压、一次环锻即可完成环锻，效率高，质量好，有效保证产品质量及性能，且无需操作人员辅助，有效降低操作人员劳动强度，降低安全隐患，也能够降低成本。
38.参见图1、2所示，所述支撑机构包括支撑架5及安装于所述支撑架顶部的支撑台6，所述支撑台设置于所述锻压头的正下方。其中，产品会放在支撑台的顶面上，用于产品的锻压支撑。
39.参见图1～3所示，所述顶升定位组件包括顶升液压缸7及顶升柱8，所述顶升液压缸安装于所述支撑架上，所述支撑台的中部设有一通孔9，所述顶升柱的底部与所述顶升液压缸顶部的输出轴相连，所述顶升柱的顶部插设于所述通孔内；所述顶升液压缸输出轴回缩状态下，所述顶升柱的顶部与所述支撑台的顶面齐平设置；所述顶升液压缸输出轴伸出状态下，所述顶升柱的顶部设置于所述支撑台的正上方。
40.在本实施例中，在坯料放在支撑台上面的时候，顶升液压缸的输出轴处于回缩状态，顶升柱与支撑台顶面齐平，然后锻压机构下降进行锻压，将产品锻压为大直径、低厚度的坯料，然后顶升液压缸的输出轴伸出，带动顶升柱朝上移动，顶升柱会将产品顶起来，使得产品脱离支撑台，后续通过锻压机构、中部限位组件下压的时候，顶升柱的位置暂时不动，这样顶升柱会将产品中部冲出一个孔位，使得产品为环形结构，然后顶升柱下降，即可与产品分离。
41.参见图1～3所示，所述对中机构包括滑块10、升降组件及推料组件，所述支撑机构两侧的机体上分别设有竖向滑轨11，所述滑块滑动设置于所述支撑机构旁侧的竖向滑轨上，所述升降组件安装于所述滑块下方的机体上，所述升降组件推动所述滑块在所述竖向滑轨上面上下移动；所述推料组件安装于所述滑块上，所述推料组件包括横向液压缸12及
推料部，所述横向液压缸安装于所述滑块的外侧面上，所述横向液压缸的输出轴穿过所述滑块设置于所述滑块的内端，所述推料部的外端与所述横向液压缸的输出轴相连；所述横向液压缸输出轴伸出状态下，两组所述对中机构的推料部相互靠近设置；所述滑块朝上移动时，所述推料部设置于所述支撑机构上方的侧部，所述滑块朝下移动时，所述推料部设置于所述支撑机构顶部下方的侧部。
42.所述升降组件包括升降液压缸13，所述升降液压缸安装于所述滑块下方的机体上，所述升降液压缸顶部的输出轴与所述滑块的底部相连，所述升降液压缸带动所述滑块上下移动。
43.在本实施例中，坯料放在支撑台上面的时候，升降组件带动滑块朝上移动，使得推料组件正对产品，然后两组推料组件相互靠近的时候，会与产品的两侧接触，这样就会推动产品的移动，使得产品移动到支撑台的正中心，会处在顶升柱的正上方。对中完成之后，锻压机构下降，使得锻压头压在产品顶部，防止产品偏移，推料组件远离产品，然后升降组件带动其下降，使其处在支撑台的两侧，这样锻压机构下降的时候，不会与对中机构接触，防止将对中机构损坏，也不影响锻压机构对产品的正常锻压。
44.参见图1～3所示，所述推料部设置于所述滑块的内侧，所述推料部包括连接块14及至少两组推辊15，所述连接块的外端与所述横向液压缸的输出轴相连，所述连接块的内端设有缺口16，每组所述推辊的中部经一连轴与所述缺口转动相连，所述推辊的外表面设置于所述缺口的外部，且多组所述推辊由前向后间隔设置，所述连轴平行于所述竖向滑轨设置。
45.在本实施例中，推辊一般为两组，这样两组对中机构上就会存在4组推辊，四组推辊之间构成一个环形结构，推料部靠近产品，并与产品接触的时候，会通过推辊与产品的外表面接触，利用四组推辊构成一个环形机构推动产品，将产品推动到支撑台的正中心，从而实现产品的快速自动对中，从而保证锻压稳定性及质量。
46.参见图1、2、4、5所示，所述中部限位组件包括定位环17及旋转驱动机构，所述定位环的外表面经一连接板18与所述旋转驱动机构相连，所述旋转驱动机构驱动所述连接板转动，使所述定位环转动设置于所述锻压头的正下方或转动设置于所述锻压机构的外侧；所述定位环的中部设有一让位孔19，所述定位环设置于所述锻压头正下方时，所述定位环的顶面与所述锻压头的底面接触，且所述让位孔设置于所述顶升定位组件的正上方。
47.在本实施例中，中部限位组件具有使用状态及非使用状态，在使用状态的时候，是产品被锻压机构锻压成一个大直径、小厚度的柱型件，然后顶升柱将产品顶起脱离支撑台之后，中部限位组件再转变为使用状态，旋转驱动机构驱动连接板及定位环转动，使得定位环转动到锻压头的正下方，让位孔处在顶升柱的正上方，然后锻压机构带动中部限位组件朝下移动，定位环抵在产品顶面上，并且推动产品朝下移动，由于顶升柱位置固定，这样顶升柱以及定位环就会将产品中部冲出一个孔，顶升柱将冲出的废料冲入到定位环的让位孔内。后续产品与定位环分离之后，旋转驱动机构驱动定位环转动到锻压机构的外侧，这样不会影响后续产品的更换锻压。
48.参见图1、2、4、5所示，所述旋转驱动机构包括转轴20、电机及减速机(电机就减速机图中未画出)，所述转轴转动安装于所述锻压机构上，所述转轴设置于所述锻压头的前侧，且所述转轴靠近所述锻压机构的前侧面设置，所述电机经所述减速机与所述转轴相连，
所述电机驱动所述转轴转动，所述连接板的一端与所述定位环的外端相连，所述连接板的另一端与所述转轴的底部相连。电机及减速机驱动转轴的转动，通过连接板带动定位环转动，从而使得定位环处在锻压头的下方，为使用状态，或者将定位环转动到锻压机构前侧，为非使用状态。
49.参见图1、2、4、5所示，所述定位环的底部设有朝下延伸的延伸环21，所述延伸环的内壁与所述让位孔的内壁齐平设置，所述延伸环的外径小于所述定位环的外径；所述定位环的外表面上设有第一限位件22及第二限位件23，所述锻压头的外表面上设有第一阻挡件24，所述锻压机构上设有第二阻挡件25，所述定位环设置于所述锻压头正下方时，所述第一限位件与所述第一阻挡件接触；所述定位环设置于所述锻压机构外侧时，所述第二限位件与所述第二阻挡件接触。其中，延伸环的外壁为上大下小的锥形结构。
50.在本实施例中，通过第一限位件、第二限位件、第一阻挡件及第二阻挡件的设置，这样能够限制定位环的转动角度，保证其使用状态及非使用状态位置的精确和稳定。延伸环的设置，延伸环内壁与让位孔内壁齐平，这样利用顶升柱将产品中部冲孔的时候，延伸环能够给予产品孔位边缘更大的压力，起到一个支撑下压的作用，同时能够增加让位孔的深度，尽可能减少定位环的用料，也能够降低设备的成本。
51.参见图1、2、4、5所示，所述锻压机构的外壁上安装有一下料组件，所述下料组件包括下料液压缸26及下料头27，所述下料液压缸安装于所述锻压机构的外壁上，所述下料头的顶面中部与所述下料液压缸底部的输出轴相连，所述定位环设置于所述锻压机构外侧时，所述让位孔设置于所述下料头的正下方；所述下料液压缸输出轴回缩状态下，所述压料头的顶部设置于所述定位环的顶面上方；所述下压液压缸输出轴伸出状态下，所述下料头插设于所述让位孔内。
52.在本实施例中，定位环使用状态完成之后，转变为非使用状态时，顶升柱将产品中部冲出一个孔位，其废料会被冲入到让位孔内，也就是废料卡在让位孔内，定位转转动到锻压机构外部之后，让位孔正对下料头，下料头下降，将让位孔内的废料冲出，使其掉落，不影响后续产品锻压的时候。
53.为达到上述目的，本发采用了一种晶粒细化锻件的环锻方法，其步骤为：
54.①
将加热之后的柱型坯料放在支撑台的顶部，并且柱型坯料靠近支撑台的正中心设置；
55.②
两侧的对中机构上升，正对柱型坯料，然后对中机构中的横向液压缸输出轴伸出，带动推料部朝内移动，使得推辊与锻件的表面接触，利用两侧的推辊相互靠近，推动柱型坯料处在支撑台的正中心；
56.③
锻压机构下降，通过锻压头压在柱型坯料的顶面上，然后对中机构的推辊脱离与柱型坯料的接触，然后对中机构下降，使对中机构处在支撑台两侧的下方；
57.④
锻压机构下降，通过锻压头则会将柱型坯料压扁，使柱型坯料的直径变大，高度变矮，当锻压机构下降到位之后，柱型坯料高度锻压到位，然后锻压机构带动锻压头上升一段距离，柱型坯料分离；
58.⑤
中部限位组件转动到锻压头的正下方，同时顶升定位组件的顶升柱上升，顶升柱会推动柱型锻件朝上移动，脱离支撑台，并且中部限位组件中定位环的让位孔与顶升柱同轴设置；
59.⑥
锻压机构带动锻压头以及定位环同时下降，定位环与柱型坯料的顶面接触，同时推动柱型坯料朝下移动，顶升柱位置不动，顶升柱则会将柱型坯料的中部压出一个孔位，并且将孔位内的废料压入至定位环的让位孔内，将柱型坯料锻压成环形坯料；
60.⑦
锻压机构带动锻压头及定位环上升，脱离环形坯料，同时废料会被定位环带动上升脱离环形坯料，然后顶升柱下降，使顶升柱回缩到支撑台内，顶升柱与环形坯料分离，完整一组环锻，再利用抓料设备将环形坯料抓走，更换新的柱型坯料准备下一组环锻；
61.⑧
在利用抓料设备将环形坯料抓走，准备下一组环锻的过程中，定位环转动到锻压机构的外部，处在下料组件的正下方，然后下料组件中下料液压缸输出轴伸出带动下料头下降，下料头下降的过程中，会深入到定位环的让位孔内，将让位孔内的废料推离掉落，然后下料头上升，回复原位即可，完成废料与定位环的分离。