大錐角軸承內套鍛件的仿形制造
2019-11-13(來源:洛陽LYC軸承)
對套圈鍛造而言,直筒工藝材料利用率低,下工序加工余量大,成品滾道處流線不連續。大錐角軸承內套鍛件的成形輾擴由于變形時各截面受力不均勻,加工難度大。從工藝模具設計方面尋找Z佳方案,實現大錐角軸承內套鍛件的成形輾擴。圖1為31316/02由直筒設計為仿形的鍛件示意,仿形后錐角約為30º。這類產品若實現成形輾擴,滾道流線接近成品,既可以提高材料利用率,又有力地提高了該軸承的接觸疲勞強度。

圖1 31316/02直筒和仿形鍛件外觀對比
工藝方案確定及難點分析(1)繪制鍛件圖31316/02留量公差參考現行標準,外徑2.8+1.2,內徑留量為3-1.5,為補償可能出現的端面缺陷,高度留量適當放大,取3.5+1.2,如圖2所示。

圖2 31316/02鍛件
(2)加工難點分析在輾擴過程中,輾壓輪在D51Y-250E擴孔機液壓力的作用下以壓力F輾擴環坯。鍛件在徑向相當鐓粗拔長,金屬沿周向流動,內外徑同時擴大。外錐形鍛件軸向截面積不等,在斜坡處產生分力,使該處局部變形力減小,變形困難。如圖3所示,斜坡處來自輾壓輪的變形分力,使坯料變薄,另一分力,有使坯料向小端面移動的趨勢(其中α為外錐形鍛件錐角)。α越大,越小,變形越困難。擴孔機在該處分配金屬的能力減弱,因此制坯時要保證各截面分料合理。小端面處壁Z薄,Z容易塑性變形,隨著輾擴進行出現軸向毛刺。大端面處壁Z厚,輾擴力產生的表面變形不易傳遞到坯料中心,易形成凹心。

圖3 31316圓錐內套輾擴
1.輾壓輪;2.輾壓輥;3.毛坯;4.推力輥
(3)工藝路線確定如圖4所示,為保證鍛件尺寸,糾正內徑錐度,擴孔后增加整徑環節。
1.輾壓輪;2.輾壓輥;3.毛坯;4.推力輥

圖4 工藝流程


圖5 31316/02套圈整內徑示意
解決方案(1)工藝關鍵點工藝保證輾擴比1.3~1.8,保證輾壓輥強度的前提下,適當增大輾擴比,選用Φ45mm標準化沖頭。
控制鍛造溫度防止超溫,不使毛坯在室溫下停留時間過長,在Z佳塑性溫度區域800~1100℃間完成輾擴。保證設備性能要求,不允許輾壓輪與推力輥的過分竄動造成擋邊尺寸超差。
(2)模具準備依據等截面定律,計算鍛件各截面毛坯尺寸,完成鍛件“次”分料,對影響毛坯質量“反擠”環節重點控制,設計半封閉成型凹模,毛坯大部分處于凹模內,大擋邊上部分自由變形。端面壓平套下表面加工成斜坡形(一般3º~5º),使Z終毛坯外形如圖6所示。輾擴時坯料逐漸充滿輾壓輪型腔,有效防止端面凹心。

圖6 反擠、沖孔毛坯示意
生產效果如圖7所示,生產試制后31316/02鍛件毛坯及成品尺寸、技術要求符合工藝,外觀質量良好。

圖7
