軸承圓錐外圈鍛件反掛輾擴工藝

■洛陽LYC軸承有限公司鍛造廠 劉振威，王戰冶，劉 賽

軸承圓錐外圈鍛件反掛輾擴工藝

■洛陽LYC軸承有限公司鍛造廠 劉振威，王戰冶，劉 賽

中小型圓錐滾子軸承外圈鍛件通常采用正掛輾擴。在加工錐角偏大的此類軸承鍛件時，輾壓輥容易斷裂失效，影響生產效率，試驗了一種有利于提高模具壽命的“反掛”輾擴方式，提高了輾壓輥強度，降低了模具消耗。

圓錐滾子軸承運轉時可承受軸向與徑向載荷，主要應用在汽車、軋機、礦山、冶金等領域。大批量的中小型圓錐滾子軸承外圈（φ200mm以下）普遍采用“壓力機制坯+輾環機擴孔”的加工工藝。正掛輾擴時輾壓輥“腦袋”大，“脖子”細（見圖1），盡管可使鍛件在輾擴過程中更加平穩，也有利于材料在鍛件上的分配，但是對于高度偏高、錐角偏大的圓錐滾子軸承外圈鍛件，輾壓輥使用壽命通常不足200次/件，輾壓輥一旦斷裂即報廢，模具損耗嚴重。

1. 圓錐外套鍛造工藝流程

以32219/01為例，棒料通過中頻感應電爐GPRS-500/2.5加熱，在5000kN多工位壓力機上經過鐓粗→反擠成形→穿孔，然后D51Y-250E擴孔機上輾擴成形，如圖2所示。

如附表所示，對比了“正掛”“反掛”輾壓輥關鍵尺寸，模具壽命以及料芯損耗情況。

在正掛時，為保證輾壓輥強度，輾壓輥“脖子”尺寸不宜過細，穿孔時需選用φ56.5mm沖頭。反掛時（見圖3）由于輾壓輥成形部分“倒置”，前細后粗，根部強度足夠，只需采用φ46.5mm穿孔沖頭。反掛輾擴解決了細輥子頻繁斷裂的問題，通常情況下一件輥子生產500件后工作面老化，能累計返修兩次以上，折合模具壽命大于1500次/件。

“反掛”輾擴從模具消耗、材料利用率方面跟“正掛”輾擴相比優勢顯著，故我們采用方案二進行試制。

圖1 “正掛”輾擴示意

圖2 32219/01鍛造流程

圖3 反掛輾擴示意

圖4 32219/01正掛、反掛毛坯對比

“正掛”、“反掛”對比表

2. 存在問題及解決方案

（1）小端面毛刺 圓錐外圈鍛件在反掛輾擴過程中，在小端面上易出現外毛刺，而小端面正好是下工序車工的裝夾面，影響車工定位，因此小端面毛刺必須控制。

小端面出外毛刺一般有兩個原因：①壓力機成形分料小端與大端不均勻。②制坯高度偏高。

針對此問題，提出兩個解決方案：①加大毛坯內錐角，如圖4所示的32219/01毛坯，改進后毛坯通過加大成形沖頭角度，輔助小端面分料，有效減少小端面擠毛刺。②壓低毛坯高度2~3mm，防止輾擴時鍛件“長高”造成端面擠毛刺。

（2）內徑折疊 加大成形沖頭角度后卷毛刺情況雖有好轉，但小端面仍不可避免地有外毛刺生成。隨著輾擴進行，毛刺容易卷入套圈滾道表面，造成折疊。經過多次試驗，在輾壓輥上“挖脖子”（見圖5），同時選用加深的輾壓輪，使輾壓輪擋邊嵌入其中，包住毛坯，可有效避免小端外毛刺產生，保證基準定位面的質量。

（3）輾壓輥竄動 由于輾壓輪與輾壓輥兩者的軸向竄動，在鍛件大端面易出現內毛刺，影響大端面內徑尺寸的測量精度，出現這種情況我們采用在原有的基礎上加長輾壓輥長度1～2mm來解決，同時設備工具科為檢查人員配備彈簧內卡鉗來測量帶內毛刺的鍛件的內徑尺寸。

經以上措施實施，壓力機制坯趨于合理，反掛時擴孔機輾擴過程更加平穩，鍛件尺寸及外形均符合工藝要求，同時適應車加工的裝夾要求。

3. 30613B/01產品試制

30613B成品是典型的大錐角產品，外圈內徑差值φ差=25.3mm，高度僅26mm。現工藝采用了在滾道處加大留量的方法以降低加工難度，鍛件外形如圖6所示。“正掛”工藝穿孔沖頭選用φ51.5mm，輾壓輥如圖7所示，輥子“脖子”φ31.5mm，使用時很容易疲勞斷裂，模具壽命短。針對此問題，借鑒其他型號“反掛輾擴”經驗，對30613B/01鍛造工藝實施改進。

改進后工藝采用更小穿孔沖頭φ46.5mm，設計輾壓輥如圖7右所示，成形部分實現“倒置”，鍛件小端面對應的成形部分為φ55.5mm，輾壓輥挖槽后輾壓輥“脖子”φ48mm，強度足夠。

經過工藝調整后料芯由原來的0.128kg變為現在的0.107kg，提高了材料利用率。輾壓輥“脖子”由正掛的φ31.5mm加粗到φ48mm，提高了輾壓輥使用壽命，且該輥子可以按比例返修，多次使用，經濟效益顯著。

圖5 輾壓輥形狀對鍛件毛刺的影響

圖6 30613B/01大錐角圓錐外套鍛件

圖7 30613B/01改進前后的輾壓輥尺寸對比

4. 結語

32219軸承圓錐外圈試制成功以后，我們又陸續將反掛工藝推廣到32314、32217、30613B及31316X2等大錐角圓錐外圈上。“反掛”工藝擴大了5000kN壓力機適應生產的產品型號范圍。同時，圓錐軸承外套反掛輾擴試制的成功，也打破了原有輾壓輥頻繁斷裂的瓶頸。

20150706