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轴承知识

大锥角轴承内套锻件的仿形制造

2020-05-13
(来源:洛阳LYC轴承)
  对套圈锻造而言,直筒工艺材料利用率低,下工序加工余量大,成品滚道处流线不连续。大锥角轴承内套锻件的成形辗扩由于变形时各截面受力不均匀,加工难度大。从工艺模具设计方面寻找最佳方案,实现大锥角轴承内套锻件的成形辗扩。
  图1为31316/02由直筒设计为仿形的锻件示意,仿形后锥角约为30º。这类产品若实现成形辗扩,滚道流线接近成品,既可以提高材料利用率,又有力地提高了该轴承的接触疲劳强度。
图1 31316/02直筒和仿形锻件外观对比
  工艺方案确定及难点分析
  (1)绘制锻件图31316/02留量公差参考现行标准,外径2.8+1.2,内径留量为3-1.5,为补偿可能出现的端面缺陷,高度留量适当放大,取3.5+1.2,如图2所示。
图2 31316/02锻件
  (2)加工难点分析在辗扩过程中,辗压轮在D51Y-250E扩孔机液压力的作用下以压力F辗扩环坯。锻件在径向相当镦粗拔长,金属沿周向流动,内外径同时扩大。外锥形锻件轴向截面积不等,在斜坡处产生分力,使该处局部变形力减小,变形困难。如图3所示,斜坡处来自辗压轮的变形分力,使坯料变薄,另一分力,有使坯料向小端面移动的趋势(其中α为外锥形锻件锥角)。
  α越大,越小,变形越困难。扩孔机在该处分配金属的能力减弱,因此制坯时要保证各截面分料合理。小端面处壁最薄,最容易塑性变形,随着辗扩进行出现轴向毛刺。大端面处壁最厚,辗扩力产生的表面变形不易传递到坯料中心,易形成凹心。
图3 31316圆锥内套辗扩
1.辗压轮;2.辗压辊;3.毛坯;4.推力辊
  (3)工艺路线确定如图4所示,为保证锻件尺寸,纠正内径锥度,扩孔后增加整径环节。
图4 工艺流程
图5 31316/02套圈整内径示意
  解决方案
  (1)工艺关键点工艺保证辗扩比1.3~1.8,保证辗压辊强度的前提下,适当增大辗扩比,选用Φ45mm标准化冲头。
  控制锻造温度防止超温,不使毛坯在室温下停留时间过长,在最佳塑性温度区域800~1100℃间完成辗扩。保证设备性能要求,不允许辗压轮与推力辊的过分窜动造成挡边尺寸超差。
  (2)模具准备依据等截面定律,计算锻件各截面毛坯尺寸,完成锻件“第一次”分料,对影响毛坯质量“反挤”环节重点控制,设计半封闭成型凹模,毛坯大部分处于凹模内,大挡边上部分自由变形。端面压平套下表面加工成斜坡形(一般3º~5º),使最终毛坯外形如图6所示。辗扩时坯料逐渐充满辗压轮型腔,有效防止端面凹心。
图6 反挤、冲孔毛坯示意
  生产效果
  如图7所示,生产试制后31316/02锻件毛坯及成品尺寸、技术要求符合工艺,外观质量良好。
图7
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