中大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)

由于受产品结构、加工装备和技术水平的限制，中大型圆锥滚子轴承锻件普遍采用单件锻或异型套锻工艺生产。单件锻时，轴承内、外圈料芯浪费极大，制造成本高；又由于中大型圆锥滚子轴承内圈锻件的分套质量重，利用现有异型套锻和套塔复合锻造工艺工装，几乎不可能完成该类锻件的内、外圈同时生产。因此，对现有套锻加工工艺进行改进、优化, 将向心球轴承毛坯分套工艺、新型压坡平高制坯工艺和倒挂辗扩技术相结合，形成三工位分套压坡平高锻造工艺(简称三工位)，组建中大型圆锥滚子轴承套圈内外同套生产线，实现了毛坯投料的内外同数、首尾同速生产，对提高生产效率，降低成本，强化批次追溯管理具有重大的现实意义。

1 生产线工艺方案分析

以7313E轴承套圈为例，对其单件锻、400T套塔复合锻造和400T三工位分套压坡平高锻造3种工艺方案下的各参数进行对比分析。

1.1 留量与公差

3种工艺方案下的内、外圈留量与公差相同，见表1。

表1 3种工艺方案下的内、外圈留量与公差 mm

1.2 锻件图

3种工艺方案下的内、外圈锻件图相同，如图1、图2所示。

图1 7313E内圈锻件示意图

图2 7313E外圈锻件示意图

1.3 锻件质量和材料消耗

3种工艺方案下锻件质量和材料消耗对比见表2。400T套塔复合锻造和400T三工位分套压坡平高锻造工艺锻件质量和材料消耗是相同的。

表2 锻件质量和材料消耗对比 kg

1.4 材料利用率、投资成本和生产效率

成品套圈的质量为1.459 0 kg(外圈0.743 0 kg，内圈0.716 0 kg)，由表2材料消耗可计算出材料利用率。3种工艺方案下，材料利用率、投资成本和生产效率对比见表3。

表3 材料利用率、投资成本和生产效率对比

对比3种工艺方案可以看出，单件锻利用现有生产设备资源，无需设备投资，但只能单件生产，且生产效率和材料利用率均不够理想。400T套塔复合锻造也可以利用现有生产设备资源，但仅适合外圈锻件外径为75～112 mm的中小型圆锥滚子轴承套圈内外同套生产。由于多数中大型圆锥滚子轴承内圈锻件分套质量较重(超过1 kg)，利用现有套塔复合锻造工艺，几乎不可能完成内、外圈的同时生产；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。400T三工位分套压坡平高锻造工艺将向心球轴承毛坯分套工艺、新型压坡平高锻造制坯工艺和倒挂辗扩技术相结合，实施内、外圈同时生产，模具通用性好，工装更换件少，调整简单，质量稳定，废品率低，生产效率较高，综合效益较好。

2 三工位分套压坡平高工艺

2.1 工艺流程的制订

中大型圆锥滚子轴承三工位分套压坡平高锻造工艺流程如图3所示。

图3 工艺流程图

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。

2.2.2 辗扩

辗扩工序是分套、压坡平高后的后续工序，也是工艺设计的难点和关键。外圈毛坯辗扩采用和现用辗压辊方向相反的方式，即倒挂辗扩，如图4所示。

图4 圆锥滚子轴承外圈毛坯辗扩示意图

3 使用效果

组建的中大型圆锥滚子轴承套圈内外同套生产线，采用400T三工位分套压坡平高锻造工艺，实现了外圈外径为127.5～155 mm的圆锥滚子轴承套圈内外同套加工。以生产7313E的实际效果进行测算，采用此工艺后平均班产4 792×2套，对比原平均班产5 527件，生产效率提高73.4%。平均每套轴承节约材料约0.141 kg，材料利用率提高3.3%。以每月计划加工套圈数量为6万套计算，每月节约高规格钢材8.46 t，全年可节省102 t，价值近51万元。通过一年多时间的批量生产，此锻造工艺稳定。