D51W-250和D51-350型輾環(huán)機輾壓芯輥的通用優(yōu)化設計

李正亮，黎麗

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

D51W-250和D51-350型輾環(huán)機輾壓芯輥的通用優(yōu)化設計

李正亮，黎麗

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

當前鍛造業(yè)已經(jīng)入了高成本時代，由于原材料上漲幅度較大，使鍛造企業(yè)利潤越來越小，有效的成本控制是增強企業(yè)競爭力的一個重要方向。闡述了D51W-250輾環(huán)機輾壓芯輥和D51-350型輾環(huán)機輾壓芯輥、滾子體、主軸的結(jié)構(gòu)，分析在D51-350型輾環(huán)機使用D51W-250輾環(huán)機輾壓芯輥存在的問題，通過優(yōu)化D51-350型輾環(huán)機滾子體和主軸的結(jié)構(gòu)設計，實現(xiàn)輾壓芯輥的通用，降低模具使用成本。

輾環(huán)機；輾壓芯輥；通用；成本

鍛造企業(yè)的產(chǎn)品成本由鍛件設計成本、資源消耗、制造費用和產(chǎn)品質(zhì)量成本構(gòu)成。鍛造企業(yè)要想降低模具使用成本，可以通過以下幾個方面去考慮，比如：模具的選材、結(jié)構(gòu)設計、小型化、通用化、標準化、機械加工工藝、熱處理工藝、回收利用等。將模具設計成通用型，將大大降低模具的用量，也簡化了模具庫存管理，避免模具的重復制造，也提高模具的重復利用率，降低材料成本和加工成本，避免因產(chǎn)品突然量大造成模具工裝跟不上，在節(jié)約模具成本方面效果是相當顯著的。

1　問題的提出

由于受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加工裝備、銷售和技術(shù)水平的限制，毛坯外徑在Φ183~203 mm、內(nèi)徑在Φ140~ 164 mm、高度在31.5~55.5 mm的中大型圓錐滾子軸承毛坯普遍采用單件鍛工藝生產(chǎn)，某廠只有一條D51W-250輾環(huán)機聯(lián)線和一條D51-350型輾環(huán)機聯(lián)線能鍛造這類中大型圓錐滾子軸承毛坯，其余都是鍛造中小型圓錐滾子軸承的D51-250和D51-160輾環(huán)機聯(lián)線。由于D51W-250輾環(huán)機和D51-350型輾環(huán)機的結(jié)構(gòu)大小不一樣，所以設計鍛造毛坯的范圍不一樣，輾壓芯輥也不一樣。

近年來，隨著大型圓錐滾子軸承產(chǎn)量的逐步增加，以7222E為代表的載重車軸承產(chǎn)量迅速上升，且有向大、寬類軸承發(fā)展的趨勢，而公司大噸位熱鍛生產(chǎn)聯(lián)線只有這么兩條，且加工范圍不一樣，并不具備可互換性，所以像7222E為代表的這類中大型圓錐滾子軸承毛坯的輾壓模具公司準備了兩臺聯(lián)線的輾壓模具，為的是防止D51W-250輾環(huán)機聯(lián)線出現(xiàn)故障，影響到此類鍛件的生產(chǎn)。但是這樣就因輾壓模不具備互換性導致了庫存資金的積壓和浪費，成本無法控制。

因此為滿足生產(chǎn)需求，尋求D51W-250輾環(huán)機聯(lián)線修理期間生產(chǎn)能力替代問題以及產(chǎn)能問題的解決辦法，如何實現(xiàn)擴孔模具的通用性，降低庫存和生產(chǎn)成本費用都顯得尤為迫切。

2　傳統(tǒng)立式輾環(huán)機工作原理

徑向軋制輾環(huán)機又稱為立式輾環(huán)機，其原理如圖1所示。輾壓輪作旋轉(zhuǎn)運動和直線進給運動，是環(huán)件坯料軋制的主動輥。輾壓芯輥為從動輥，在輾壓輪的帶動下做從動旋轉(zhuǎn)軋制運動[1]。在軋制過程中，首先將環(huán)件坯料穿過中心孔放置到輾壓芯輥上，輾壓輪逐漸向輾壓芯輥靠近，通過輾壓輪和輾壓芯輥的軋制力作用，環(huán)件坯料的徑向端面產(chǎn)生局部塑性變形，直徑不斷擴大。推力滾為可以自由轉(zhuǎn)動的從動輥[2]，和環(huán)件坯料外表面接觸并對環(huán)件坯料產(chǎn)生一定壓力，隨著環(huán)件坯料的長大被動退回，起到輔助成形的作用。直到環(huán)件坯料外圓與信號滾接觸，環(huán)件坯料軋制過程結(jié)束。徑向軋制輾環(huán)機主要用來加工中小型軸承毛坯，結(jié)構(gòu)簡單。

3　研究對象結(jié)構(gòu)分析

（1）D51W-250輾環(huán)機輾壓芯輥。D51W-250輾環(huán)機輾壓芯輥的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

（2）D51-350型輾環(huán)機輾壓芯輥。D51-350型輾環(huán)機輾壓芯輥的結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3　D51-350型輾環(huán)機輾壓芯輥的結(jié)構(gòu)示意圖

（3）原D51-350型輾環(huán)機主軸、滾子體、輾壓芯輥、拉桿的結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

圖4　原D51-350型輾環(huán)機主軸、滾子體、輾壓芯輥、拉桿的裝配示意圖

4　在D51-350型輾環(huán)機使用D51W-250輾環(huán)機輾壓芯輥的方案分析

4.1方案1

方案1的主軸、滾子體、輾壓芯輥、拉桿的裝配示意圖，如圖5所示。D51-350型輾環(huán)機滾子體示意圖[3]，如圖6所示。D51W-250輾環(huán)機滾子體示意圖，如圖7所示。

圖5　方案1的主軸、滾子體、輾壓芯輥、拉桿的裝配示意圖

圖6　方案1的D51-350型輾環(huán)機滾子體示意圖

圖7　方案1的D51W-250輾環(huán)機滾子體

方案1的優(yōu)點：新模具設計數(shù)量少，能充分利用現(xiàn)有資源，圖5所示的零件序號10——主軸，結(jié)構(gòu)不變，是D51-350型輾環(huán)機現(xiàn)用的；圖5所示的零件序號11——D51-350型輾環(huán)機滾子體結(jié)構(gòu)不變，是D51-350型輾環(huán)機現(xiàn)用的；圖5所示的零件序號12——拉桿需要重新設計；圖5所示的零件序號13——D51W-250輾環(huán)機滾子體是借用D51W-250輾環(huán)機滾子體，結(jié)構(gòu)也不變，作用相當于過渡模；圖5所示的零件序號14是借用D51W-250輾環(huán)機輾壓芯輥，結(jié)構(gòu)不變。這套機構(gòu)可以實現(xiàn)在D51-350型輾環(huán)機使用D51W-250輾環(huán)機輾壓芯輥。

方案1的缺點：

（1）D51W-250輾環(huán)機滾子體作為過渡模實現(xiàn)輾壓芯輥互換性的成本高。

（2）更換D51W-250輾環(huán)機滾子體時會把D51-350型輾環(huán)機滾子體先打出來[4]，再次裝配既增加了勞動強度又影響裝配的精度，又降低了生產(chǎn)效率。4.2方案2

方案2的滾子體的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖8所示。方案2的主軸、滾子體、輾壓芯輥、拉桿裝配示意圖，如圖9所示。

圖8　方案2的滾子體的結(jié)構(gòu)示意圖

圖9　方案2的主軸、滾子體、輾壓芯輥、拉桿的裝配示意圖

方案2的優(yōu)點：方案2的滾子體較方案1的滾子體：

（1）更換模具的數(shù)量減少了，原來是兩個滾子體的拆卸和裝配，現(xiàn)在是一個滾子體的拆卸和裝配，工人勞動強度都得到了降低，生產(chǎn)效率也得到了提高；

（2）成本低。這套機構(gòu)可以實現(xiàn)在D51-350型輾環(huán)機使用D51W-250輾環(huán)機輾壓芯輥。缺點：需要設計新滾子體，如圖9中零件序號16所示，增加了新滾子體庫存空間。

4.3兩種方案滾子體和輾壓芯輥的市場價格、材料費（含鍛造費）、加工費等與原方案對比

以7222E/01為代表，兩種方案滾子體和輾壓芯輥的市場價格、材料費（含鍛造費）、加工費等與原方案的對比如表1所列。

表1　滾子體和輾壓芯輥的市場價格、材料費（含鍛造費）、加工費等與原方案的對比

5　結(jié)束語

方案1和方案2的主軸、滾子體、輾壓芯輥、拉桿結(jié)構(gòu)都可以實現(xiàn)在D51-350型輾環(huán)機使用D51W-250輾環(huán)機輾壓芯輥，解決了D51W-250輾環(huán)機聯(lián)線修理期間生產(chǎn)能力替代問題以及D51W-250輾環(huán)機聯(lián)線產(chǎn)能不能滿足生產(chǎn)需求的產(chǎn)能問題，但是方案2工人的勞動強度較小、生產(chǎn)效率較高和模具成本較低，因而具有較好的經(jīng)濟和社會效益。所以在我國鍛造企業(yè)存在同樣產(chǎn)能問題時推廣此種主軸、滾子體、輾壓芯輥、拉桿結(jié)構(gòu)是可行的。

[1]詹勇，吳秀峰，翟鵬，等．輾環(huán)機工作原理及性能分析[J]．鍛壓裝備與制造技術(shù)，2012，（03）：18-20.

[2]朱春東，張猛．徑向輾擴機輾環(huán)過程控制的研究[J]．鍛壓技術(shù)，2000（5）：37-39．

[3]馬正元，韓瞢．沖壓工藝與模具設計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1998．

[4]魏鑾，李丹．輾壓模具的設計與壽命的提高[J]．軸承，2010，（10）：13-15.

D51W-250 and D51-350 Type General Optimum Design of Rolling Core Roller for Ring Rolling Mill

LI Zheng-liang，LI Li
（SAIC GM Wuling Automobile Limited by Share Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

The current forging industry has entered a high cost era，due to the large raw material increases，so that the forging enterprise profits are getting smaller and smaller，effective cost control is to enhance the competitiveness of enterprises an important direction.This paper expounds the structure of the D51W-250 ring rolling machine rolling roller and D51-350 type rolling machine rolling roller，roller，spindle，analysis using D51W-250 ring rolling machine rolling roller in D51-350 type ring rolling machine，through optimizing the structure of D51-350 type rolling machine roller body and the shaft design the rolling roller，the general use，reduce the mold cost.

ring rolling mill；roller；universal；cost

TG315

A

1672-545X（2016）10-0105-04

2016-07-25

李正亮（1986-），男，河南信陽市人，本科，質(zhì)量工程師，從事機械產(chǎn)品質(zhì)量的研究；黎麗（1983-），女，廣西柳州人，質(zhì)量主任工程師，本科，從事機械產(chǎn)品質(zhì)量的研究。