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成型机是一种将盘卷材剪切、塑性加工，每分钟能生产数百个螺栓的高性能锻造设备。按照锻模结构的不同，可以生产各种零部件和螺丝坯件。本文就螺栓制作过程中不可或缺的设备即成型机的结构和特征进行说明，并就成型机的最新功能和发展动向进行介绍。近年来，在成型过程中值得特别重视的有两方面的技术：一是更换准备工序和提高作业率技术；二是高精度成型技术。 1.螺栓坯件的制作 螺栓坯件主要使用顶镦机或螺栓成型机制作，螺母坯件主要使用螺母成型机制作。形状简单的螺栓坯件通过两个工序的镦锻就可加工成型，六角螺栓和内六角螺栓通过3-4个工序的镦锻就可加工成型。螺母坯件的制作在20世纪50年代之前以切削为主，现在采用4-5个工序的镦锻就可加工成型。 2.成型机 成型机是卧式压力机的一种，它主要通过曲柄机构进行传动。该成型机将来料即盘卷材或棒材剪切成规定长度，之后把坯件夹在固定锻模（阴模）和移动锻模（阳模）之间进行成型加工。它主要用于螺栓、铆钉和部件的冷镦锻和热镦锻。 3.成型机的构造 成型机由传动装置、送料装置、剪切装置、锻压装置、推出装置和搬运装置等构成。 传动装置以主发电机为主，将动力传递到各传动机构。它通过气动离合器定时传动齿轮和凸轮。 送料装置由矫直机、输送辊和送料驱动装置构成。矫直机用于把弯曲的盘卷材矫直；输送辊用于把线材送入辊间；送料驱动装置用于调整线材的传送行程，通过传送驱动，使线材的传送长度达到规定的要求。 剪切装置就是把线材剪切成规定长度的装置。它装有挡块，用于控制输送的材料在规定的位置停下；还装有推出机，用于把剪切好的线材从剪切机推出。 锻压装置通过曲柄轴将旋转运动变为往复运动，从而驱动夹持阳模的柱塞。 推出装置由把成型的坯件从锻模推出的阴模侧的KO和阳模侧的PKO构成。 搬运装置就是把坯件输送到下道工序的装置。螺母成型机装有能把阳模和阴模的成型方向反转180°的旋转卡盘。另外，螺栓成型机装有开式凸轮和定时开关夹持坯件的机械手。 成型机的驱动系统用一个主发电机就能使整个系统驱动。各机构都能按照设定的时间定时进行工作。 成型机的加工程序有： 1）通过矫直辊矫直后，由进料辊送进的材料端面碰到挡块时就停下，然后用剪切机剪切成规定的长度，被剪切的坯件随后被输送到推出机的位置； 2）在推出机位置上，用推杆把坯件从剪切机中推出，推出后用第一工序中的传送机械手夹住； 3）通过传送装置输送到第一阴模位置的坯件可以利用第一阳模将其挤入阴模中进行成型，成型后从阴模推出，推出后用第二传送机械手夹住； 4）其后的工序还是反复上述3个工序的操作，在最后工序形成所规定的形状。 成型机的优点如下： 1）内部装有剪切装置，为便于坯件的输送，从材料到最终工序都能连续自动生产； 2）生产速度快，每分钟能生产数百个坯件； 3）因为是连续自动化生产，因此人为因素影响少，加工精度偏差小。 4.成型方法 4.1正向挤压法 正向挤压法就是把坯料装入阴模，使材料沿阳模前进方向移动，制作减径状或杯状制品的挤压法。减径加工分为对外径不约束的自由挤压和对外径约束的密闭挤压。 4.2反向挤压法 反向挤压法就是把坯料装入阴模，用阳模进行挤压，使材料在阳模和阴模的间隙中或阳模的空洞部分中移动，制作杯状或轴状制品的挤压法。 4.3镦锻法 镦锻法就是把坯料沿轴向挤压，使材料沿半径方向扩展的方法。它可分为将坯料外径不约束的自由镦锻法和在锻模内将坯料外径约束的（半）密闭镦锻法。 4.4剪切加工 剪切加工就是将材料夹在2个刀具之间，利用刀具相互错开机理进行剪切加工。在成型机上先将坯料剪切到所规定的长度，然后将坯件冲压成杯状，再进行中空状的成型冲孔，最后对坯料的外径进行冲压、修整。 5.设备的最新发展动向 近年来，日本国内已转为生产特殊形状和附加值高的大型部件。在生产上值得特别重视的有以下两点，一是更换准备工序和提高作业率技术；二是高精度成型技术。以下就其最新发展动向及其设备功能进行介绍。 5.1更换准备工序和提高作业率技术 １）带有双头拉丝的矫直机 在生产大型化、长尺寸制品时，大约30%使用线材制作。因此，线材品种的更换频率高，及时供给就显得非常重要。带有双头拉丝的矫直机与生产使用的矫直机不同，它是与一台矫直机平行另设的矫直机作为待机使用，在成型加工过程中，它可装载线材，并对弯曲部分进行矫直，做好供给成型机用线材的预先准备。当在生产中的线材用完了，只要用装载下个生产用线材的矫直机进行替换，就可完成线材的更换准备工序，大大缩短了更换时间。 ２）锻模装置的整体更换系统 锻模装置的整体更换系统采用液压缸来固定夹持锻模的阴模和阳模，因此在更换准备工序时，可以用按钮进行开关操作。由于能采用车间内的行车、设备专用行车或机器人对锻模装置整体进行更换，因此能缩短更换准备处理时间。 ３）阴模装置的提升机构 大型锻模机的阴模装置一般超过两个。为在锻模机内升降阴模，由于担心阴模会被机架划伤，因此阴模的升降操作要谨慎，且操作难度大。采用阴模升降装置，就可使阴模的升降操作变得简单，它采用液压缸就可将阴模装置升降到一定位置。 ４）阳模前后位置的自动调整 锻模的机械加工温度随加工时间的变化而变化，从而会导致产品尺寸发生变化，为校正这种变化，有效的办法是设置阳模前后位置的电动自动调整装置。 以往，这种校正操作需要先暂停成型机，然后由操作人员进入机内对阳模位置进行调整。由于开发了自动调整装置，因此可以在设备运转过程中进行调整，还可以解决设备运转初期的高温对产品尺寸变化的影响，有效提高生产率，减少不良产品的发生率。 ５）传送机架的翻转和机内型芯的拔出 当传送机架从运转位置升高后，由于转到了操作人员一侧，传送装置对准了操作人员，因此它有助于机械手的更换和型芯的拔出调整作业，同时能确保锻压装置内部有很大的空间，从而提高操作性。 5.2高精度成型和质量保证 １）直线式进料装置 普通的进料机械采用送料辊把材料送入，当材料碰到挡块后就可剪切成规定的长度。此时由于材料和挡块摩擦，有时会使材料出现划伤等不良情况。为防止这种现象的发生，安装了直线式进料装置，它采用直线式夹钳夹持材料送入锻压设备中。由于材料和夹钳之间没有滑动，因此即使没有挡块，也能获得高精度剪切。 ２）冲剪装置 在坯料剪切时，因为是采用剪切的方法，所以会发生剪切倾角，无法获得具有良好端面的剪切直角。提高剪切速度，可以改善剪切端面。普通剪切机的切刀在剪切加工初期是从零速度状态下一面加速，一面剪切。而冲剪装置则是在进行剪切前设置了空走距离，在加速终了阶段开始剪切加工。因此，它能获得大约2m/s的剪切速度，并获得良好的坯件端面。 ３）无间隙挤压杆装置 为生产高精度产品，确保型芯偏差精度对确保产品的内径和外径精度是很重要的。由于挤压杆是通过阳模的往复运动使产品成型的，因此滑动面必须有间隙。这种间隙会对产品精度产生影响。因此，使用滚柱轴承对滑动面进行滑动，通过使挤压杆和滑动面的间隙为零，可以提高型芯偏差精度。 ４）防止打伤的SP传送带 成型机为卧式锻压机。在最终成型工序中从阴模分离的坯件会自由落到锻压部下部的溜槽上。坯料落下时的打伤痕会影响产品质量。为解决这一问题，因此开发了SP传送带，它是在机架上打开贯通孔，将产品的排出传送带延长至最终输送位置的下方。由于产品在传送机械手下方的SP传送带上软着陆，因此坯件没有出现打伤痕。 6.结语 本文就螺栓制造过程中不可缺少的设备即螺栓成型机的结构和功能及其最新发展动向进行了介绍。最近，日本在零部件生产点向国外转移的过程中，由于要求在日本国内生产的螺栓应是多品种小批量、且精度和附加值高的产品，因此对生产设备的要求越来越高。今后作为设备制造厂应努力开发满足用户要求的生产设备。 |
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