軸承套圈鍛造加工系統結構設計的研究與探索

李興坤

摘 要 本文在研究中以軸承套圈鍛造加工系統為核心，分析軸承套圈鍛造加工工藝，提出軸承套圈鍛造工藝系統結構設計，保證軸承套圈鍛造加工系統的高效運行，進而為相關研究人員提供一定的借鑒和幫助。

關鍵詞 軸承套圈；鍛造加工；系統；結構設計

中圖分類號 TG3 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）17-0162-02

1 軸承套圈鍛造加工工藝

軸承屬于機械基礎元件，這為軸承制造業提供巨大的市場前景，軸承包括套圈、滾動體、保持器等內容，如圖1所示，鍛造加工工藝主要通過鍛壓機械對金屬環料施加適當壓力，使得金屬環料產生塑形變形，以此獲得機械性能，滿足加工形狀和加工尺寸的質量指標。

1.1 備料階段

這一階段主要將原材料根據要求切割成料段，為了保證下料形狀與重量的精準度，一方面要對棒料進行徑向壓緊，另一方面則要提高剪切速度，使用單點機械壓力機或者是油壓機輔助模具剪切下料，由于下料質量會受到剪切時棒料軸向竄動與翹曲的阻礙，工作人員可以嘗試以下兩種剪切模具，一是套筒式剪切模，即使剪切定刀片和動刀片的形狀與棒料截面形狀相同，以限制剪切時棒料的翹曲和刀片對棒料剪切時的壓扁，同時對冷下料重量誤差可控制在2%以內，端面傾斜度小于30°，使剪切質量得到明顯提高；二是約束剪切模，即以徑向夾緊的方式使棒料的翹曲、軸向竄動和切口壓扁均受到限制，這種方式有的僅在定刀端夾緊，有的在定刀端和動刀端均予以夾緊，其夾緊方式有氣缸式的，也有機構聯動的。刀片均采用與棒料截面形狀相同的形狀，另外，這種模具還可帶有自動送進裝置，可以提高加工效果。

1.2 鍛造成型

這一階段主要加熱料段，并使用鍛壓設備進行鍛造，使其形狀和尺寸達到加工要求。通過鍛造加工可以消除金屬內在缺陷，改善金屬組織，使金屬流線分布合理，進而有效提升軸承套圈的金屬緊密度。我國軸承制造業以熱鍛加工為主，在實際加熱中，要對金屬坯料加熱溫度進行準確測量，降低設備噸位，保證鍛件質量，進而達到降低能耗的目的。工業上以燃氣加熱和中頻感應加熱為主，燃氣加熱方式以燃氣爐為加熱設備，各種形狀與尺寸的燃氣爐有很多，工藝范圍局限在模鍛和自由鍛，主要生產單體或成批軸承套圈，具有適應生產能力變化性較強的特點；中頻感應加熱方式以中頻感應加熱爐為加熱設備，僅限尺寸為20mm～150mm的棒料，可以大批量生產，工藝范圍為模鍛、軋制熱沖壓，具備加熱速度快、自動化程度高的特點。

1.3 鍛后處理

這一階段主要檢查鍛件，及時剔除廢品，對質量或是參數不符合要求的鍛件進行返修，采用鍛后熱處理的方式清理鍛件表面，以滿足軸承套圈鍛造加工要求。鍛造變形要符合剪應力定律、最小阻力定律、體積不變定律、在塑性變形時存在彈性形變定律，合理改善軸承套圈內部組織，提高鋼的強度、塑性、沖擊韌性等多種機械性能，進而提高軸承套圈鍛造加工的綜合質量水平。值得注意的是鋼的性能變化和組織變化相關聯，在進行軸承套圈鍛造加工的過程中，要選擇塑形高、變形抗力強的鍛件，合理控制加熱溫度，使其控制在可允許溫度范圍中，不會出現過熱或是過燒的情況。

2 軸承套圈鍛造加工系統結構設計

2.1 加熱單元監控系統

加熱單元監控系統主要對自動料架上方鋼棒進行加熱，鋼棒在儲存庫出庫后，直接運輸至自動料架上方，而自動料架包括兩個區域，一是送料槽，安裝滾輪促動棒料的向前運行；二是備料區，送料槽將鋼棒運送到爐膛后進行加熱，備料區會儲存定量鋼棒，成斜坡狀，待鋼棒加熱剪切后，會即可運送到送料槽空閑處，阻礙開關，通過自身重力向前滾動到送料槽處進行下一根棒料加熱與剪切。在自動料架將棒料輸送到中頻感應爐中后，系統自動對棒料進行加熱，為了提高加熱效率與溫度穩定性，一般將多段爐進行串聯，使得棒料經過多個爐膛逐步加熱，當棒料運送到最后爐膛口時，棒料溫度就是初鍛溫度。

2.2 剪切單元控制系統

這一控制系統主要對備料階段進行控制和監督，通過壓力機把初鍛溫度適宜的棒料進行剪切，使其滿足加工質量指標。由于軸承套圈鍛造加工對剪切力量、剪切速度和剪切周期有較高要求，為了滿足每分鐘切40件的需求，本文選擇5MN機械曲柄單點閉式壓力機。在實際操作中，工作人員以段料質量和斷口平整度為質量檢測指標，判斷料段剪切水平。同時，為了提高操作效率，工作人員在進行下料剪切中，要提前對下料質量、形狀和尺寸進行綜合測量，選擇符合要求的料段開展下一工序，并對剪切模具進行身份代碼編制，使得剪切單元控制系統可以自動記錄模具使用頻率和實際情況，對模具質量進行監控，一旦超出使用壽命立即更換，以防止對軸承套圈鍛造加工過程造成

影響。

2.3 料段鐓餅單元控制系統

料段鐓餅單元控制系統主要通過壓力機把下料合格料段沖壓為餅狀，使用壓力機擠壓料段，使得料段在四周自由狀態下形成塑性變形，選擇鍛造過程壓力最小的設備，例如1.6MN機械曲柄單點閉式壓力機。為了為后續加工工序奠定基礎，料段鐓餅單元控制系統要自動對加工后的餅狀工件進行綜合檢測，檢測合格的餅狀工件才能進行下一道加工程序，并對鐓餅模具進行身份代碼編制，使得料段鐓餅單元控制系統可以自動記錄模具使用頻率和實際情況，對模具質量進行監控，一旦超出使用壽命立即更換，以防止對軸承套圈鍛造加工過程造成影響。

2.4 沖孔成環單元監控系統

沖孔成環單元監控系統主要借助壓力機把合格碗狀工件沖壓成環狀，在此過程中的材料剪切要保證剪切部位厚度較小，并對設備壓力存在質量要求，此沖孔成環單元監控系統選擇2.5MN機械曲柄單點閉式壓力機。為了為下一加工環節奠定基礎，系統要自動對環狀零件形狀與加工溫度進行檢測，保證軸承套圈鍛造零件的質量，并對沖孔模具進行身份代碼編制，使得沖孔成環單元控制系統可以自動記錄模具使用頻率和實際情況，對模具質量進行監控，一旦超出使用壽命立即更換，以防止對軸承套圈鍛造加工過程造成影響。

3 結論

本文通過對軸承套圈鍛造加工系統結構設計的研究，得出：

1）在進行軸承套圈鍛造加工過程中，其加工流程包括備料階段、鍛造成型以及鍛造處理，這3個階段具備層次性，每一道工序的質量直接關系到下一加工環節，要求工作人員要做好質控工作。

2）為了保證軸承套圈鍛造加工質量，要從加熱系統、剪切系統、料段鐓餅系統以及沖孔成環系統等方面入手，構建軸承套圈鍛造加工系統，提高加工過程的有序性和規范性，進而保證加工質量。

參考文獻

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