[發(fā)明專利]銅連續(xù)擠壓機(jī)的主軸總成

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710789819.4
• 申請(qǐng)日: 2017-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN107570545A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉元文;閆志勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連康豐科技有限公司
• 主分類號(hào): B21C23/21
• 分類號(hào): B21C23/21;B21C29/00
• 代理公司: 大連科技專利代理有限責(zé)任公司21119
• 代理人: 郭日志

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及主要用于銅及銅合金金屬的連續(xù)擠壓和連續(xù)包覆，也用于電線電纜行業(yè)的線纜制造的銅連續(xù)擠壓機(jī)，尤其涉及一種銅連續(xù)擠壓機(jī)的主軸總成。

背景技術(shù)

銅連續(xù)擠壓機(jī)工作原理為：擠壓輪由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，銅桿坯進(jìn)入擠壓輪輪槽，由于輪槽槽壁的摩擦力作用，金屬桿坯被牽引到由擠壓輪和腔體形成的弧形擠壓腔內(nèi)，在摩擦力產(chǎn)生的高壓和高溫作用下，銅桿坯通過模具口擠出，主要產(chǎn)品包括銅扁線、銅圓線、銅母線、銅排、銅帶坯料及異形銅材等，由于工作時(shí)擠壓輪受到擠壓力作用的同時(shí)，并且由于擠壓輪與坯料間的摩擦作用使得擠壓輪溝槽附近及擠壓輪外表面還處于高溫狀態(tài)，同時(shí)為了控制擠壓溫度，擠壓輪內(nèi)部進(jìn)行通水冷卻，擠壓輪受力狀況十分復(fù)雜，不但受到擠壓力的作用，還受到主軸預(yù)緊壓力的作用，同時(shí)由于擠壓輪溫度分布極不均勻，會(huì)導(dǎo)致巨大的溫度應(yīng)力，溫度控制不當(dāng)時(shí)，擠壓輪在工作一段時(shí)間后，會(huì)從內(nèi)表面向外表面逐漸開裂，當(dāng)完全裂開時(shí)，擠壓輪報(bào)廢，這是擠壓輪報(bào)廢的主要方式之一，擠壓輪破壞的另一個(gè)主要方式是擠壓輪溝槽邊部，由于持續(xù)在高溫下工作，逐漸軟化最后發(fā)生邊部脫落（掉鐵），擠壓輪是連續(xù)擠壓生產(chǎn)過程中的主要易損件，其成本占到連續(xù)擠壓工裝模具總成本的30%以上，因此，有必要采取技術(shù)措施來提高擠壓輪的壽命，降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種通過改變主軸總成中擠壓輪冷卻水通道，在控制擠壓輪溝槽溫度減緩擠壓輪溝槽高溫區(qū)域擠壓輪軟化的同時(shí)，改變擠壓輪的溫度分布和受力狀態(tài)，降低擠壓輪的危險(xiǎn)破壞點(diǎn)的應(yīng)力值，進(jìn)而提高擠壓輪的使用壽命，降低設(shè)備運(yùn)行成本的銅連續(xù)擠壓機(jī)的主軸總成。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種銅連續(xù)擠壓機(jī)的主軸總成，包括芯軸、內(nèi)軸套、內(nèi)側(cè)輪、外側(cè)輪、外軸套、軸承、壓套、擠壓輪和液壓螺母，所述內(nèi)軸套和外軸套分別安裝在芯軸的外側(cè)，所述軸承安裝在內(nèi)軸套和外軸套的外面，所述內(nèi)側(cè)輪安裝在內(nèi)軸套內(nèi)側(cè)，所述外側(cè)輪安裝在外軸套內(nèi)側(cè)，所述壓套安裝在外軸套外側(cè)，所述擠壓輪安裝在內(nèi)側(cè)輪和外側(cè)輪之間，所述液壓螺母安裝在壓套的外側(cè)并與芯軸連接，所述芯軸上設(shè)有軸向進(jìn)水孔、軸向出水孔、徑向進(jìn)水孔和徑向出水孔，所述軸向進(jìn)水孔與徑向進(jìn)水孔相連通，所述軸向出水孔與徑向出水孔相連通，所述擠壓輪的內(nèi)表面上設(shè)有環(huán)形冷卻溝槽，所述擠壓輪的外表面上設(shè)有驅(qū)動(dòng)輪槽，所述驅(qū)動(dòng)溝槽底部到環(huán)形冷卻溝槽底部的距離為驅(qū)動(dòng)輪槽的寬度尺寸加上0毫米到68毫米之間。

所述擠壓輪的內(nèi)表面與芯軸的外表面之間形成環(huán)形間隙作為冷卻水通道。

冷卻水通過芯軸上的軸向進(jìn)水孔和徑向進(jìn)水孔流動(dòng)到擠壓輪的內(nèi)表面，通過環(huán)形間隙流經(jīng)擠壓輪的內(nèi)表面及其上的環(huán)形冷卻溝槽，再通過芯軸上的徑向出水孔和軸向出水孔流出，完成對(duì)整個(gè)主軸總成的冷卻過程。

所述軸向進(jìn)水孔通過徑向進(jìn)水孔與外軸套的內(nèi)表面連通，所述軸向出水孔通過徑向出水孔與內(nèi)軸套的內(nèi)表面連通。

所述擠壓輪的兩側(cè)端面上設(shè)有環(huán)形止口，所述環(huán)形止口的尺寸與內(nèi)側(cè)輪和外側(cè)輪上的環(huán)形凸臺(tái)的尺寸相互配合。

所述環(huán)形止口為內(nèi)止口或外止口。

本發(fā)明一種銅連續(xù)擠壓機(jī)的主軸總成，通過改變主軸總成中擠壓輪冷卻水通道，在控制擠壓輪溝槽溫度減緩擠壓輪溝槽高溫區(qū)域擠壓輪軟化的同時(shí)，改變擠壓輪的溫度分布和受力狀態(tài)，降低擠壓輪的危險(xiǎn)破壞點(diǎn)的應(yīng)力值，進(jìn)而提高擠壓輪的使用壽命，降低設(shè)備運(yùn)行成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種銅連續(xù)擠壓機(jī)的主軸總成的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一種銅連續(xù)擠壓機(jī)的主軸總成的擠壓輪結(jié)構(gòu)示意圖一。

圖3是本發(fā)明一種銅連續(xù)擠壓機(jī)的主軸總成的擠壓輪結(jié)構(gòu)示意圖二。

圖中：1、芯軸；2、內(nèi)軸套；3、內(nèi)側(cè)輪；4、環(huán)形冷卻溝槽；5、外側(cè)輪；6、外軸套；7、軸承；8、壓套；9、擠壓輪；10、液壓螺母；11、軸向出水孔；12、軸向進(jìn)水孔；13、徑向進(jìn)水孔；14、環(huán)形間隙；15、驅(qū)動(dòng)輪槽；16、徑向出水孔；17、環(huán)形止口；18、擠壓輪的內(nèi)表面。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖3所示，銅連續(xù)擠壓機(jī)的主軸總成，包括芯軸1、內(nèi)軸套2、內(nèi)側(cè)輪3、外側(cè)輪5、外軸套6、軸承7、壓套8、擠壓輪9和液壓螺母10，內(nèi)軸套2和外軸套6分別安裝在芯軸1的外側(cè)，軸承7安裝在內(nèi)軸套2和外軸套6的外面，內(nèi)側(cè)輪3安裝在內(nèi)軸套2內(nèi)側(cè)，外側(cè)輪5安裝在外軸套6內(nèi)側(cè)，壓套8安裝在外軸套6外側(cè)，擠壓輪9安裝在內(nèi)側(cè)輪3和外側(cè)輪5之間，液壓螺母10安裝在壓套8的外側(cè)并與芯軸1通過螺紋副連接，芯軸1上設(shè)有軸向進(jìn)水孔12、軸向出水孔11、徑向進(jìn)水孔13和徑向出水孔16，軸向進(jìn)水孔12與徑向進(jìn)水孔13相連通，軸向出水孔11與徑向出水孔16相連通，擠壓輪9的內(nèi)表面上設(shè)有環(huán)形冷卻溝槽4，擠壓輪的內(nèi)表面與芯軸的外表面之間形成環(huán)形間隙14作為冷卻水通道，冷卻水通過芯軸上的軸向進(jìn)水孔12和徑向進(jìn)水孔13流動(dòng)到擠壓輪的內(nèi)表面18，擠壓輪的內(nèi)表面18與芯軸1的外表面之間有環(huán)形間隙14作為冷卻水流動(dòng)通道，冷卻水通過環(huán)形間隙14流經(jīng)擠壓輪的內(nèi)表面及其上環(huán)形冷卻溝槽4，再通過芯軸上的徑向出水孔和芯軸上的軸向出水孔流出，完成對(duì)整個(gè)主軸總成的冷卻過程，擠壓輪9為熱作模具鋼制造，在經(jīng)過淬火和回火熱處理后進(jìn)行精密機(jī)械加工，使得擠壓輪幾何尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在擠壓輪9內(nèi)表面18有一個(gè)環(huán)形冷卻溝槽4，在擠壓輪的外表面有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪槽15，環(huán)形冷卻溝槽的位置在擠壓輪外表面驅(qū)動(dòng)溝槽的下方，其底部為優(yōu)選圓弧形，驅(qū)動(dòng)輪槽15槽底到環(huán)形冷卻溝槽4槽底的最近距離H在驅(qū)動(dòng)輪槽的寬度尺寸B加上0mm到68mm之間，即H=B+(0～68)毫米范圍內(nèi)，環(huán)形冷卻溝槽4的寬度尺寸C為了便于加工制造，一般尺寸C大于10mm，環(huán)形冷卻溝槽幾何形狀無特殊限制，一般以低應(yīng)力集中系數(shù)和容易加工制造為準(zhǔn)，擠壓輪內(nèi)表面環(huán)形冷卻溝槽的寬度C一般應(yīng)小于擠壓輪輪面寬度的1/2，一方面可以有效控制擠壓輪環(huán)形冷卻溝槽的溫度，另一方面，可以保證擠壓輪內(nèi)表面與傳動(dòng)鍵（銷）的有效接觸面積，保證鍵（銷）與軸的接觸面積足夠，以保證傳遞扭矩的需要，擠壓輪內(nèi)表面環(huán)形槽表面應(yīng)光滑，以減少應(yīng)力集中，在擠壓輪的內(nèi)表面18半徑向外的位置，在擠壓輪兩側(cè)端面各有一個(gè)環(huán)形止口17，該環(huán)形止口17的尺寸與側(cè)輪上的環(huán)形凸臺(tái)的尺寸臺(tái)相互配合，起到擠壓輪安裝定位和承受徑向負(fù)荷的作用，擠壓輪上的環(huán)形止口可以是內(nèi)止口，也可以是外止口，止口的作用是用來安裝擠壓輪時(shí)的精確定位及承受部分徑向負(fù)荷，擠壓輪9與芯軸1之間可以帶有傳動(dòng)鍵或傳動(dòng)銷用來傳遞扭矩，也可以通過擠壓輪與側(cè)輪之間的端面銷來傳遞扭矩，通過液壓螺母的充油孔對(duì)液壓螺母10充油，達(dá)到主軸總成設(shè)計(jì)要求的預(yù)緊力后，用液壓螺母間隔墊來保持主軸總成通過液壓螺母產(chǎn)生的軸向預(yù)緊力，液壓螺母充壓完成后，芯軸1受到拉力，壓套8、外軸套6、外側(cè)輪5、內(nèi)側(cè)輪3、擠壓輪9、內(nèi)軸套2受到壓力，軸套與側(cè)輪的接觸端面及側(cè)輪與擠壓輪的接觸端面等所有相互接觸的端面上產(chǎn)生摩擦力，最大摩擦力為預(yù)緊力乘以摩擦系數(shù)，擠壓機(jī)所需要的扭矩，通過芯軸依次通過如上所述的摩擦力，來傳遞扭矩并承受擠壓輪工作過程中所受到的徑向負(fù)荷，在擠壓輪與內(nèi)外軸套之間增加側(cè)輪，主要是為了降低使用成本，可以將側(cè)輪與軸套制造成一個(gè)零件，冷卻水通道，在芯軸上有一個(gè)進(jìn)水孔有一個(gè)回水孔，在軸套位置有徑向孔與兩個(gè)軸向孔相互連通，其中芯軸上孔深度大的軸向孔與主軸傳動(dòng)側(cè)的軸套內(nèi)表面連通，深度小的孔與液壓螺母?jìng)?cè)的軸套內(nèi)表面連通，考慮進(jìn)水與回水溫差的影響和軸向孔對(duì)軸套的冷卻作用的影響，一般把軸向深孔作為進(jìn)水孔，軸向淺孔作為回水孔，以盡量保持內(nèi)外軸套的冷卻均勻效果一致，冷卻水是采用水泵供給足夠的冷卻水，保持一定的水壓力和流量并控制冷卻水溫，當(dāng)采用直徑為400毫米擠壓輪時(shí)，擠壓輪驅(qū)動(dòng)輪槽寬度B為20.8mm，擠壓輪內(nèi)帶有環(huán)形槽，環(huán)形槽槽底到驅(qū)動(dòng)輪槽槽底的最近距離H為35mm，槽寬C為36mm，采用上述主軸總成在TLJ400連續(xù)擠壓機(jī)上生產(chǎn)銅母線產(chǎn)品，擠壓輪平均壽命從原來的118噸提高到187噸，提高了58%，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益；當(dāng)采用直徑為630毫米擠壓輪時(shí)，擠壓輪驅(qū)動(dòng)輪槽寬度B為30.8mm，擠壓輪內(nèi)帶有環(huán)形槽，環(huán)形槽槽底到驅(qū)動(dòng)輪槽槽底的最近距離H為63.5mm，槽寬C為30mm，采用上述主軸總成在TLJ630連續(xù)擠壓機(jī)上生產(chǎn)銅母線產(chǎn)品，擠壓輪平均壽命從原來的206噸提高到347噸，提高了68%，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，本發(fā)明銅連續(xù)擠壓機(jī)的主軸總成，通過改變主軸總成中擠壓輪冷卻水通道，在控制擠壓輪溝槽溫度減緩擠壓輪溝槽高溫區(qū)域擠壓輪軟化的同時(shí)，改變擠壓輪的溫度分布和受力狀態(tài)，降低擠壓輪的危險(xiǎn)破壞點(diǎn)的應(yīng)力值，進(jìn)而提高擠壓輪的使用壽命，降低設(shè)備運(yùn)行成本。