D51W-250和D51-350型辗环机辗压芯辊的通用优化设计

李正亮，黎丽

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007）

D51W-250和D51-350型辗环机辗压芯辊的通用优化设计

李正亮，黎丽

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007）

当前锻造业已经入了高成本时代，由于原材料上涨幅度较大，使锻造企业利润越来越小，有效的成本控制是增强企业竞争力的一个重要方向。阐述了D51W-250辗环机辗压芯辊和D51-350型辗环机辗压芯辊、滚子体、主轴的结构，分析在D51-350型辗环机使用D51W-250辗环机辗压芯辊存在的问题，通过优化D51-350型辗环机滚子体和主轴的结构设计，实现辗压芯辊的通用，降低模具使用成本。

辗环机；辗压芯辊；通用；成本

锻造企业的产品成本由锻件设计成本、资源消耗、制造费用和产品质量成本构成。锻造企业要想降低模具使用成本，可以通过以下几个方面去考虑，比如：模具的选材、结构设计、小型化、通用化、标准化、机械加工工艺、热处理工艺、回收利用等。将模具设计成通用型，将大大降低模具的用量，也简化了模具库存管理，避免模具的重复制造，也提高模具的重复利用率，降低材料成本和加工成本，避免因产品突然量大造成模具工装跟不上，在节约模具成本方面效果是相当显著的。

1　问题的提出

由于受产品结构、加工装备、销售和技术水平的限制，毛坯外径在Φ183~203 mm、内径在Φ140~ 164 mm、高度在31.5~55.5 mm的中大型圆锥滚子轴承毛坯普遍采用单件锻工艺生产，某厂只有一条D51W-250辗环机联线和一条D51-350型辗环机联线能锻造这类中大型圆锥滚子轴承毛坯，其余都是锻造中小型圆锥滚子轴承的D51-250和D51-160辗环机联线。由于D51W-250辗环机和D51-350型辗环机的结构大小不一样，所以设计锻造毛坯的范围不一样，辗压芯辊也不一样。

近年来，随着大型圆锥滚子轴承产量的逐步增加，以7222E为代表的载重车轴承产量迅速上升，且有向大、宽类轴承发展的趋势，而公司大吨位热锻生产联线只有这么两条，且加工范围不一样，并不具备可互换性，所以像7222E为代表的这类中大型圆锥滚子轴承毛坯的辗压模具公司准备了两台联线的辗压模具，为的是防止D51W-250辗环机联线出现故障，影响到此类锻件的生产。但是这样就因辗压模不具备互换性导致了库存资金的积压和浪费，成本无法控制。

因此为满足生产需求，寻求D51W-250辗环机联线修理期间生产能力替代问题以及产能问题的解决办法，如何实现扩孔模具的通用性，降低库存和生产成本费用都显得尤为迫切。

2　传统立式辗环机工作原理

径向轧制辗环机又称为立式辗环机，其原理如图1所示。辗压轮作旋转运动和直线进给运动，是环件坯料轧制的主动辊。辗压芯辊为从动辊，在辗压轮的带动下做从动旋转轧制运动[1]。在轧制过程中，首先将环件坯料穿过中心孔放置到辗压芯辊上，辗压轮逐渐向辗压芯辊靠近，通过辗压轮和辗压芯辊的轧制力作用，环件坯料的径向端面产生局部塑性变形，直径不断扩大。推力滚为可以自由转动的从动辊[2]，和环件坯料外表面接触并对环件坯料产生一定压力，随着环件坯料的长大被动退回，起到辅助成形的作用。直到环件坯料外圆与信号滚接触，环件坯料轧制过程结束。径向轧制辗环机主要用来加工中小型轴承毛坯，结构简单。

3　研究对象结构分析

（1）D51W-250辗环机辗压芯辊。D51W-250辗环机辗压芯辊的结构，如图2所示。

（2）D51-350型辗环机辗压芯辊。D51-350型辗环机辗压芯辊的结构，如图3所示。

图3　D51-350型辗环机辗压芯辊的结构示意图

（3）原D51-350型辗环机主轴、滚子体、辗压芯辊、拉杆的结构，如图4所示。

图4　原D51-350型辗环机主轴、滚子体、辗压芯辊、拉杆的装配示意图

4　在D51-350型辗环机使用D51W-250辗环机辗压芯辊的方案分析

4.1方案1

方案1的主轴、滚子体、辗压芯辊、拉杆的装配示意图，如图5所示。D51-350型辗环机滚子体示意图[3]，如图6所示。D51W-250辗环机滚子体示意图，如图7所示。

图5　方案1的主轴、滚子体、辗压芯辊、拉杆的装配示意图

图6　方案1的D51-350型辗环机滚子体示意图

图7　方案1的D51W-250辗环机滚子体

方案1的优点：新模具设计数量少，能充分利用现有资源，图5所示的零件序号10——主轴，结构不变，是D51-350型辗环机现用的；图5所示的零件序号11——D51-350型辗环机滚子体结构不变，是D51-350型辗环机现用的；图5所示的零件序号12——拉杆需要重新设计；图5所示的零件序号13——D51W-250辗环机滚子体是借用D51W-250辗环机滚子体，结构也不变，作用相当于过渡模；图5所示的零件序号14是借用D51W-250辗环机辗压芯辊，结构不变。这套机构可以实现在D51-350型辗环机使用D51W-250辗环机辗压芯辊。

方案1的缺点：

（1）D51W-250辗环机滚子体作为过渡模实现辗压芯辊互换性的成本高。

（2）更换D51W-250辗环机滚子体时会把D51-350型辗环机滚子体先打出来[4]，再次装配既增加了劳动强度又影响装配的精度，又降低了生产效率。4.2方案2

方案2的滚子体的结构示意图，如图8所示。方案2的主轴、滚子体、辗压芯辊、拉杆装配示意图，如图9所示。

图8　方案2的滚子体的结构示意图

图9　方案2的主轴、滚子体、辗压芯辊、拉杆的装配示意图

方案2的优点：方案2的滚子体较方案1的滚子体：

（1）更换模具的数量减少了，原来是两个滚子体的拆卸和装配，现在是一个滚子体的拆卸和装配，工人劳动强度都得到了降低，生产效率也得到了提高；

（2）成本低。这套机构可以实现在D51-350型辗环机使用D51W-250辗环机辗压芯辊。缺点：需要设计新滚子体，如图9中零件序号16所示，增加了新滚子体库存空间。

4.3两种方案滚子体和辗压芯辊的市场价格、材料费（含锻造费）、加工费等与原方案对比

以7222E/01为代表，两种方案滚子体和辗压芯辊的市场价格、材料费（含锻造费）、加工费等与原方案的对比如表1所列。

表1　滚子体和辗压芯辊的市场价格、材料费（含锻造费）、加工费等与原方案的对比

5　结束语

方案1和方案2的主轴、滚子体、辗压芯辊、拉杆结构都可以实现在D51-350型辗环机使用D51W-250辗环机辗压芯辊，解决了D51W-250辗环机联线修理期间生产能力替代问题以及D51W-250辗环机联线产能不能满足生产需求的产能问题，但是方案2工人的劳动强度较小、生产效率较高和模具成本较低，因而具有较好的经济和社会效益。所以在我国锻造企业存在同样产能问题时推广此种主轴、滚子体、辗压芯辊、拉杆结构是可行的。

[1]詹勇，吴秀峰，翟鹏，等．辗环机工作原理及性能分析[J]．锻压装备与制造技术，2012，（03）：18-20.

[2]朱春东，张猛．径向辗扩机辗环过程控制的研究[J]．锻压技术，2000（5）：37-39．

[3]马正元，韩瞢．冲压工艺与模具设计[M]．北京：机械工业出版社，1998．

[4]魏銮，李丹．辗压模具的设计与寿命的提高[J]．轴承，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，河南信阳市人，本科，质量工程师，从事机械产品质量的研究；黎丽（1983-），女，广西柳州人，质量主任工程师，本科，从事机械产品质量的研究。