小型圆锥滚子轴承套圈内外同套锻造工艺

何志兵

(襄阳汽车轴承股份有限公司，湖北 襄阳 441022)

小型圆锥滚子轴承毛坯在我公司现有装备条件下无法单独生产，为满足该加工需要，目前普遍采用异形套锻工艺或套塔复合锻造生产投料[1]。

套塔复合锻造是采用400T套塔复合锻造新工艺，利用现有中小型(英制)圆锥产品内、外同套生产线完成加热、镦饼、成形、分套及辗扩等工序，实施内、外圈同步生产。但400T套塔复合锻造仅适合外圈外径为75～112 mm的中小型圆锥滚子轴承套圈锻件的内外同套生产，而用于外圈外径为67～87 mm的小型圆锥滚子轴承套圈锻件内外同套生产时，存在设备资源浪费现象，且模具更换件较多，调整时间长，废品率较高，工艺设计存在一定局限性。

因此，对我公司传统的小型圆锥滚子轴承毛坯锻造工艺进行了优化，将向心球轴承毛坯分套工艺和新型压坡平高制坯工艺相结合，利用现有160T套锻生产线，完成对小型圆锥滚子轴承套圈锻件的加热、下料、镦饼、分套、压坡平高及辗扩等工序。在实施套圈内外同套锻造的同时，可实现毛坯投料的内外同数、首尾同速生产，对提高生产效率、降低制造成本及强化批次追溯管理具有重要的现实意义。

1 生产线工艺方案分析

以7306E轴承套圈为例，对其单件锻、400T套塔复合锻造、160T两工位分套挤压平高和160 T三工位分套压坡平高4种工艺方案下的各项参数进行对比分析。

4种工艺方案下的工艺留量和公差、锻件图都相同。

1.1 锻件重量和材料消耗

4种工艺方案下锻件重量和材料消耗对比见表1。400T套塔复合锻造、160T两工位分套挤压平高和160T三工位分套压坡平高工艺锻件重量和材料消耗相同。

表1 锻造重量和材料消耗对比 kg

1.2 材料利用率、投资成本和生产效率

7306E成品套圈质量为0.241 kg(外圈0.133 kg，内圈0.108 kg)，由表1材料消耗可计算材料利用率。4种工艺方案下，材料利用率、投资成本和生产效率对比见表2。

表2 材料利用率、投资成本和生产效率对比

对比4种工艺方案可以看出：单件锻只能单件生产，需要投资，且生产效率和材料利用率均不够理想。400T套塔复合锻造生产，存在设备资源浪费现象，且模具更换件较多，调整时间长，废品率较高，工艺设计存在一定局限性。160T两工位分套挤压平高工艺由于第2道工步集中了分套、成形及平高等多次变形过程，调整难度较大，且易产生毛刺、压伤及凹心等缺陷。160T三工位分套压坡平高工艺，利用现有160T套锻生产线，无需设备投资，将160T向心球轴承毛坯分套工艺和新型压坡平高制坯工艺相结合，实施内、外圈同时加工，模具通用性好，废品率低，生产效率较高，综合效益好。

2 内外同套锻造工艺

2.1 工艺流程的制订

小型圆锥滚子轴承内外同套锻造工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

2.2 关键工序分析及模具设计

2.2.1 分套

分套工序包括镦粗、分套和压坡平高3个工步。

镦粗使加热的坯料在上镦和下镦作用下高度减少而横截面增大，去除锻造氧化，为分套工步的制坯做准备[1]。

分套作用是把内圈坯料从外圈坯料分离出来。圆锥滚子轴承内、外圈毛坯分套如图2所示。

1—分套冲；2—外圈坯料；3—分套模；4—内圈坯料

压坡平高是为下一步外圈辗扩做好准备，其对外圈锻件辗扩尺寸及外观质量起着关键作用，所以，这一工步也是工艺设计的难点。圆锥滚子轴承外圈毛坯压坡如图3所示。

1—上模；2—外圈坯料；3—平高台

2.2.2 辗扩

辗扩工序采用小辗压比辗扩工艺[1]，外圈毛坯在辗压轮和辗压辊组成的封闭式结构内，在推力辊推力作用下壁厚由厚变薄，最后达到所要求的形状。

3 使用效果

采用160T三工位分套压坡平高工艺，实现了外圈锻件外径67～87 mm的小型圆锥滚子轴承套圈内外同套生产，彻底解决了单件锻生产无法用现有棒料剪下料、无法在现有锻造中频感应器加热的问题，也避免了采用原400T套塔复合锻造存在的设备资源浪费。

以生产7306E的实际效果进行测算，改进采用内外同套工艺后平均班产5 574(×2)套，比原平均班产5 099件，生产效率提高了118.6%。平均每套材料节约0.040 kg，材料利用率提高3.5%。通过一年多的批量生产，此锻造工艺能够稳定的进行生产，所以广泛推广此种小型圆锥滚子轴承套圈内外同套锻造工艺是可行的。