一種旋耕機刀座及其制造方法與流程

本發明涉及一種旋耕機刀座及其制造方法，屬于農業機械技術領域。

背景技術：

旋耕機是與拖拉機配套完成耕、耙作業的耕耘機械，旋耕機具有碎土能力強、耕后地表平坦等特點，同時能夠切碎埋在地表以下的根茬，一次作業即能使土壤細碎，土肥摻和均勻，達到旱地播種或水田栽插的要求，有利于爭取農時，提高工效，并能充分利用拖拉機的功率，因而得到了廣泛的應用。旋耕機的工作部件為旋轉刀片，旋轉刀片安裝在刀座上，刀座焊接于刀軸，通過刀軸旋轉來帶動刀片轉動。

目前，旋耕機刀座普遍采用橫截面為矩形的扁管，結構如圖1所示，刀座圓弧端焊接在刀軸上，另一端的矩形管口內插裝刀片；刀座的矩形扁管通常采用生鐵鑄造。這種刀座在使用時，由于耕地時的阻力會產生較大的力矩，刀座受到較大的周向力，一方面容易導致生鐵制的刀座從冷拔鋼制的刀軸上開焊脫落，另一方面矩形扁管邊角處等應力脆弱部位受力后極易開裂損害，使用壽命低，影響了旋耕機的正常工作。目前的旋耕機刀座多采用鑄造方式制成，鑄件刀座的質量很大程度上取決于熱處理的效果，一旦熱處理效果不佳就會導致刀座的強度受到明顯降低，刀座的均一度下降，質量非常不穩定，容易發生斷裂和損壞。

技術實現要素：

為解決現有技術存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種抗沖擊強度大、不易開裂、與刀軸穩固焊接、使用壽命長的旋耕機刀座，以及一種制造周期短、生產效率高、提高刀座質量的旋耕機刀座的制造方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種旋耕機刀座，包括刀座本體、加強檐和加強筋；所述刀座本體為圓角矩形的中空鋼管，在刀座本體的中央貫通開設有矩形的刀片插孔，所述刀座本體的上端為平面，其下端為向左右兩側延伸的弧面；所述刀座本體的前側壁上開設有正六角通孔，后側壁上對應開設有圓形通孔，所述正六角通孔與圓形通孔為同軸設置；所述刀座本體的頂部四周設置有向外凸出的加強檐，加強檐的上沿與刀座本體的上端面齊平，所述加強檐的邊角均為圓角；在加強檐與刀座本體較窄的兩個側壁之間還分別設置有加強筋；

所述刀座本體下端的橫向寬度大于其上端的橫向寬度；所述刀片插孔的尺寸與刀片的安裝端相匹配；所述弧面的半徑與旋耕機刀軸的外徑相吻合；所述加強筋設置于刀座本體較窄的兩個側壁的中心處，其寬度小于該側壁的壁寬。

所述的一種旋耕機刀座的制造方法，包含以下步驟：

a、下料

將以#無縫方鋼或#無縫方鋼為原料，按加工尺寸，將無縫方鋼用電鋸切割成長度均一的管段，清除鋸口棱角；

b、鍛造加強檐和加強筋

根據管段尺寸選擇與其相適應的卡固工裝和上壓工裝；將卡固工裝固定在壓力機的下模、將上壓工裝固定在第一壓力機的上模，使卡固工裝與上壓工裝的軸線重合；將管段加熱后放入卡固工裝的槽孔內，然后驅動第一壓力機，使上壓工裝與卡固工裝合模，高頻鍛造出刀座的加強檐和加強筋；

c、鍛造底部弧面

將步驟b中盛有刀座的卡固工裝取下，翻轉180°后固定在第二壓力機的下模上，使加強檐和加強筋部分向下、未鍛造底面向上，將下壓工裝固定在第二壓力機的上模上；驅動第二壓力機，使下壓工裝與卡固工裝合模，高頻鍛造出刀座底部的弧面；

d、沖刀座安裝孔

待自然冷卻后，按照加工尺寸，采用沖床在刀座的側壁上分別沖壓一正六邊孔和一圓孔，即得新型旋耕機刀座。

所述步驟b中，管段的加熱溫度為800~1000℃，最優選擇850℃；第一壓力機的沖壓力為0.9×10⁴~1.2×10⁴mpa，優選為0.95×10⁴~1.1×10⁴mpa，最優選為1.0×10⁴mpa。

所述步驟c中，采用步驟b的余溫，無需再對管段進行加熱；第二壓力機的沖壓力為1.0×10⁴~1.3×10⁴mpa，優選為1.05×10⁴~1.2×10⁴mpa，最優選為1.1×10⁴mpa。

所述步驟d中，沖床的沖壓力為0.5×10⁴~0.8×10⁴mpa，優選為0.55×10⁴~0.7×10⁴mpa，最優選為0.6×10⁴mpa。

本發明的進一步改進在于：所述卡固工裝為模具鋼工裝，在卡固工裝內部開設有相連接的刀身槽和加強槽，所述加強槽位于刀身槽上方、且加強槽尺寸大于刀身槽尺寸，所述加強槽與加強檐和加強筋的外表面相配合，刀身槽與管段的外表面相配合；

所述上壓工裝包括頂模、設置在頂模中央的沖頭ⅰ，沖頭ⅰ與頂模的交接處為圓角；所述沖頭ⅰ為矩形沖頭，沖頭ⅰ前端設置便于沖頭ⅰ插入卡固工裝的倒角；沖頭ⅰ的長度不小于管段長度的1/3。

所述下壓工裝包括底模、設置在底模中央的沖頭ⅱ；所述底模的上端面為與刀座底部弧面相配合的弧形，底模的寬度長于刀座底部弧面的寬度；沖頭ⅱ為矩形沖頭，其前端設置設置便于沖頭ⅱ插入卡固工裝的倒角；沖頭ⅱ的長度不小于管段長度的1/3。

本發明的進一步改進在于：所述卡固工裝、上壓工裝、下壓工裝均為模具鋼工裝；所述沖頭ⅰ、沖頭ⅱ前端均設置45°倒角；所述底模弧面的寬度大于刀座底部的弧面寬度，其寬度差不小于10mm。

由于采用了上述技術方案，本發明取得的技術進步是：

本發明公開了一種旋耕機刀座，結構簡單，設計合理，顯著增加了刀座的硬度和強度，不易開裂，使用壽命顯著延長。刀座上端受力位置增設的加強檐和加強筋，不僅增加了刀座與刀片連接處的抗扭強度和抗拉強度，也大大增強了刀座本身的抗拉強度；加強筋的設置，使工作時受力最大的刀座較窄側壁得到了有效的加強和穩定，受到硬物沖擊時不易開裂；同時，本發明的刀座本體及加強檐均為圓角設計，與普通直角刀座相比，應力脆弱點明顯減少，能夠有效緩沖沖擊力，進一步避免了刀座較窄側壁的開裂，大大延長了旋耕機的工作壽命。

本發明刀座本體的兩個較寬側壁上分別開設一個正六角通孔和一個圓形通孔，正六角通孔較圓形通孔大，可以配合不同規格和型號的螺母使用，適用性廣，實用性強；且安裝刀片后非常牢靠，不易發生松動。

本發明還公開了一種旋耕機刀座的制造方法，采用35#無縫方鋼或45#無縫方鋼為原料，僅通過兩步高頻鍛造、一步沖壓即可制得高強度的旋耕刀刀座，刀座本體上沒有焊接縫隙及其他應力脆弱點；制造過程無需進行熱處理，經濟實用，簡單易操作，制造參數便于控制，不易制出廢品，極大的提高了刀座的強度和均一度，使刀座的使用壽命顯著提高，同時刀座的生產效率也大大提高，生產成本低。本制造方法可以根據不同型號的旋耕機制備不同規格的刀座，所用配套工裝可以反復多次使用，適應性強。

本發明采用與旋耕機刀軸的材質相同的35#無縫方鋼或45#無縫方鋼為原料，刀座底部的弧面面積增大，因而使刀座與刀軸之間的焊接牢固度大大增強，使用時不易發生開焊脫落。

附圖說明

圖1為普通旋耕機刀座的結構示意圖；

圖2為本發明刀座的主視示意圖；

圖3為圖2中a-a面的剖視示意圖；

圖4為本發明刀座的俯視示意圖；

圖5為本發明刀座的右視示意圖；

圖6為卡固工裝的側視示意圖；

圖7為本實施例卡固工裝的俯視示意圖；

圖8為卡固工裝的俯視示意圖；

圖9為本實施例卡固工裝的俯視示意圖；

圖10為上壓工裝的結構示意圖；

圖11為上壓工裝的側視示意圖；

圖12為下壓工裝的結構示意圖；

其中，1、刀座本體，11、刀片插孔，12、弧面，13、正六角通孔，14、圓形通孔，2、加強檐，3、加強筋，41、頂模，42，沖頭ⅰ，51、底模，52、沖頭ⅱ。

具體實施方式

下面將參考附圖來詳細說明本發明。

一種旋耕機刀座，如圖2~5所示，包括刀座本體1、加強檐2和加強筋3；所述刀座本體1為圓角矩形的中空鋼管，采用厚壁無縫冷軋鋼管制成，其前側壁、后側壁為較寬側壁，左側壁、右側壁為較窄側壁；在刀座本體1的中央貫通開設有矩形的刀片插孔11，刀片插孔11的尺寸與刀片的安裝端相匹配。所述刀座本體1的上端為平面，其下端為向左右兩側延伸的弧面12，弧面12的半徑與旋耕機刀軸的外徑相吻合，刀座本體1下端的橫向寬度大于其上端的橫向寬度。所述刀座本體1的前側壁上開設有正六角通孔13，后側壁上對應開設有圓形通孔14，所述正六角通孔13與圓形通孔14為同軸設置；采用正六角通孔13和圓形通孔14作為刀片安裝孔，適應性較強，可以適應不同規格和型號的螺母；所述刀座本體1的頂部四周設置有向外凸出的加強檐2，加強檐2的上沿與刀座本體1的上端面齊平，所述加強檐2的邊角均為圓角，加強檐2的寬度小于弧面12的寬度。在加強檐2與刀座本體1的左側壁、右側壁之間，還分別設置有加強筋3；所述加強筋3設置于左側壁、右側壁的中心處，其寬度小于左側壁、右側壁的壁寬。

所述旋耕機刀座的具體尺寸可根據旋耕機的規格要求進行調整。在本實施例中，刀座本體上端平面部分的尺寸為42mm*22mm，弧面部分的底部寬度為50mm，弧面半徑為40mm；加強檐的寬度為1.5mm，高度為7mm，刀座本體和加強檐的圓角直徑為30mm；加強筋的高度為10mm，寬度為2.5mm；刀片插孔的規格為32mm*12mm，圓形通孔直徑為13mm，正六邊孔的外接圓直徑為19mm。

上述實施例刀座的制造方法，包含以下步驟：

a、下料

取橫截面尺寸為42mm×22mm、厚度為5mm的35#無縫方鋼為原料，按加工尺寸，將無縫鋼管用電鋸切割成若干根長度為68mm的管段，清除鋸口棱角；管段的中孔尺寸為32mm×12mm，即為刀片插孔；

b、鍛造加強檐

根據管段尺寸，選取與其相配合的卡固工裝和上壓工裝。

所述卡固工裝為模具鋼工裝，在卡固工裝內部開設有相連接的刀身槽和加強槽，所述加強槽位于刀身槽上方、且加強槽尺寸大于刀身槽尺寸，所述加強槽與加強檐和加強筋的外表面相配合，刀身槽與管段的外表面相配合。所述卡固工裝的高度為68mm，刀身槽的橫截面尺寸為42mm×22mm，高度為51mm；加強槽中，加強檐部的高度為7mm，橫截面寬度為45mm×25mm，加強筋部的高度為10mm，加強筋部的寬度為2.5mm。

所述上壓工裝的頂模尺寸與卡固工裝的外壁尺寸相配合；上壓工裝的中央設置沖頭ⅰ，沖頭ⅰ的橫截面尺寸為30mm×11mm，其長度不小于23mm，沖頭ⅰ的端部設置45°倒角。

將卡固工裝固定在壓力機的下模、將上壓工裝固定在第一壓力機的上模，使卡固工裝與上壓工裝的軸線重合；將管段加熱至850℃，然后放入卡固工裝的槽孔內；驅動第一壓力機，在1.0×10⁴mpa的沖壓力下，使上壓工裝與卡固工裝合模，高頻鍛造出刀座的加強檐和加強筋；

c、鍛造底部弧面

選用槽孔尺寸與管段尺寸相配合的下壓工裝。所述下壓工裝包括底模、設置在底模中央的沖頭ⅱ；底模尺寸與卡固工裝的外壁尺寸相配合，其上端面為刀座底部弧面相配合的弧面，底模弧面的寬度大于刀座底部的弧面寬度，底模弧面的半徑為40mm。所述沖頭ⅱ為矩形沖頭，沖頭ⅱ的橫截面尺寸為30mm×11mm，其長度不小于23mm，沖頭ⅱ前端設置設置便于沖頭ⅱ插入卡固工裝的45°倒角。

將步驟b中盛有刀座的卡固工裝取下，翻轉180°后固定在第二壓力機的下模上，使加強檐和加強筋部分向下、未經鍛造的底面向上，將下壓工裝固定在第二壓力機的上模上，使卡固工裝和下壓工裝的軸線重合；利用管段的余熱，驅動第二壓力機，在1.1×10⁴mpa的沖壓力下，使下壓工裝與卡固工裝合模，高頻鍛造出刀座底部的弧面；

d、沖刀座安裝孔

待工件自然冷卻后，使用沖床在刀座的側壁上分別相對沖壓一正六邊孔和一圓孔，所述正六邊孔的外接圓直徑為19mm，圓孔的直徑為13mm；沖床的沖壓力為0.6×10⁴mpa；沖壓結束后，即得旋耕機刀座。

按照上述方法，制備同規格的旋耕機刀座3個，分別標記為dz-1、dz-2、dz-3；另取一市售的如圖1所示的鑄造型刀座，標記為db-1，進行力學性能檢測，檢測結果如表1所示。

表1旋耕機刀座的力學性能測試結果

通過表1中的數據可以看出，本發明方法制得的刀座，其抗拉強度、屈服強度、延伸率、斷面收縮率均明顯高于市售旋耕機刀座。其中，抗拉強度提高約6.2%，屈服強度提高約7.4%，證明本方法刀座本體能夠承受較高的外力而不發生斷裂；延伸率提高約21.0%，斷面收縮率提高約47.1%，證明本方法刀座的塑性較大，使用時能調整局部高峰應力的能力強，能夠有效消解應力，避免刀座本體發生斷裂、破壞。綜上，本發明方法可以大大改善刀座的各項力學性能，提高刀座的耐用性和使用壽命。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。