外圈带台阶轴承套圈的挤套辗扩工艺

2014-07-24李亚杰左英张迅雷李姝

轴承 2014年9期

李亚杰，左英，张迅雷，李姝

(浙江五洲新春集团股份有限公司，浙江新昌 312500)

套锻辗扩工艺在轴承套圈锻造中应用广泛，其采用中频加热+压力机连线+辗环的一火锻造，取得了很好的经济效益和社会效益[1-2]。套锻辗扩工艺主要适用于常规的中小型和中大型圆筒形锻件、内外沟形锻件以及部分圆锥滚子轴承套圈等[3]。但对外圈带台阶的异形汽车轴承来说，套锻辗扩工艺的锻造材料利用率不高，而车加工方法的加工效率较低，因此，开发了一种挤套辗扩工艺来加工该类锻件。

1 锻造工艺流程

原套锻辗扩工艺如图1所示，改进后的挤套辗扩工艺如图2所示。

图1 套锻辗扩工艺流程

图2 挤套辗扩工艺流程

2 锻件图

锻件尺寸由成品尺寸加上机械加工的余量和公差来确定，需均衡考虑材料消耗和模具寿命，以确定合理的留量和公差。留量需确保锻件经机加工后能够去掉表面缺陷和全部的脱碳层，公差的大小与锻造设备和模具的制造、安装精度有关。依现有的加工能力和精度确定的锻件尺寸结构如图3所示。

图3 锻件尺寸结构图

3 材料消耗计算

锻件的材料消耗由4部分组成：外圈、内圈、料芯及火耗部分，即

G=(W1+W2+W3)(1+λ1)，

式中：G为下料质量，kg;W1为外圈质量，kg;W2为内圈质量，kg;W3为料芯质量，kg;λ1为火耗系数(中小型套圈中频感应加热可以忽略不计)。

锻件质量一般按公称尺寸加公差的一半进行计算，即按中间值计算下料质量，复杂的形状可以适当调整，下料质量公差依±1%计算。根据多年经验，参数的选择基本符合锻造的要求。本例产品计算出的质量分别为：W1=0.370 kg；W2=0.233 kg；W3=0.042 kg，合计下料质量G=(0.645±0.006) kg，实际下料质量公差可保证在±0.004 kg以内。

4 模具的设计

根据挤套辗扩的工艺特点，主要对套料、挤压、辗扩及整形工序模具进行设计，而常规的内圈挤压工艺不作介绍。

4.1 套料模具

套料工序是将内外圈用料分离成外圈坯料和内圈坯料。模具的作用是将内外圈坯料准确的分离,套料模具结构如图4所示。首先确定分离出内圈坯料所用凸模直径尺寸，然后根据凸模尺寸计算分离凹模内径尺寸，分离凸模直径为

d=[(W2+W3)×106/(6.165B)]1/2·

(1+λ2)=48 mm，

式中：d为分离凸模直径，mm；B为挤压成形高度，mm；λ2为热胀冷缩系数，通常取λ2=0.01(下同)。

1—分离下模；2—分离凸模；3—凸模压帽；4—退料压板；5—外圈坯料；6—分离凹模

由于外圈带台阶，挤压、套料都是在封闭式模具内进行，为了便于套料时坯料易于放入凹模，分离凹模要比挤压凹模尺寸大一些，因此挤压成形高度取锻件宽度最大值，即在锻件宽度基本尺寸的基础上再加1 mm，为19.7 mm，分离结束退料并平高。退料压板内径和分离下模内径均为d1，d1=d+(1～2) =49 mm；h为外圈台阶宽度，h=8.7 mm；H为外圈平高深度(平高深度为锻件宽度的基本尺寸)。

分离凹模内径采用分段计算方法，即

80.2 mm，

67.7 mm，

式中：D1n为锻件大外径中值，mm；D2n为锻件小外径中值，mm；dn为锻件内径中值，mm；δ为间隙调整量，一般取δ=0.3～1 mm(下同)。