小型圓錐滾子軸承套圈內(nèi)外同套鍛造工藝

何志兵

(襄陽汽車軸承股份有限公司，湖北 襄陽 441022)

小型圓錐滾子軸承毛坯在我公司現(xiàn)有裝備條件下無法單獨(dú)生產(chǎn)，為滿足該加工需要，目前普遍采用異形套鍛工藝或套塔復(fù)合鍛造生產(chǎn)投料[1]。

套塔復(fù)合鍛造是采用400T套塔復(fù)合鍛造新工藝，利用現(xiàn)有中小型(英制)圓錐產(chǎn)品內(nèi)、外同套生產(chǎn)線完成加熱、鐓餅、成形、分套及輾擴(kuò)等工序，實(shí)施內(nèi)、外圈同步生產(chǎn)。但400T套塔復(fù)合鍛造僅適合外圈外徑為75～112 mm的中小型圓錐滾子軸承套圈鍛件的內(nèi)外同套生產(chǎn)，而用于外圈外徑為67～87 mm的小型圓錐滾子軸承套圈鍛件內(nèi)外同套生產(chǎn)時(shí)，存在設(shè)備資源浪費(fèi)現(xiàn)象，且模具更換件較多，調(diào)整時(shí)間長，廢品率較高，工藝設(shè)計(jì)存在一定局限性。

因此，對我公司傳統(tǒng)的小型圓錐滾子軸承毛坯鍛造工藝進(jìn)行了優(yōu)化，將向心球軸承毛坯分套工藝和新型壓坡平高制坯工藝相結(jié)合，利用現(xiàn)有160T套鍛生產(chǎn)線，完成對小型圓錐滾子軸承套圈鍛件的加熱、下料、鐓餅、分套、壓坡平高及輾擴(kuò)等工序。在實(shí)施套圈內(nèi)外同套鍛造的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)毛坯投料的內(nèi)外同數(shù)、首尾同速生產(chǎn)，對提高生產(chǎn)效率、降低制造成本及強(qiáng)化批次追溯管理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 生產(chǎn)線工藝方案分析

以7306E軸承套圈為例，對其單件鍛、400T套塔復(fù)合鍛造、160T兩工位分套擠壓平高和160 T三工位分套壓坡平高4種工藝方案下的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行對比分析。

4種工藝方案下的工藝留量和公差、鍛件圖都相同。

1.1 鍛件重量和材料消耗

4種工藝方案下鍛件重量和材料消耗對比見表1。400T套塔復(fù)合鍛造、160T兩工位分套擠壓平高和160T三工位分套壓坡平高工藝鍛件重量和材料消耗相同。

表1 鍛造重量和材料消耗對比 kg

1.2 材料利用率、投資成本和生產(chǎn)效率

7306E成品套圈質(zhì)量為0.241 kg(外圈0.133 kg，內(nèi)圈0.108 kg)，由表1材料消耗可計(jì)算材料利用率。4種工藝方案下，材料利用率、投資成本和生產(chǎn)效率對比見表2。

表2 材料利用率、投資成本和生產(chǎn)效率對比

對比4種工藝方案可以看出：單件鍛只能單件生產(chǎn)，需要投資，且生產(chǎn)效率和材料利用率均不夠理想。400T套塔復(fù)合鍛造生產(chǎn)，存在設(shè)備資源浪費(fèi)現(xiàn)象，且模具更換件較多，調(diào)整時(shí)間長，廢品率較高，工藝設(shè)計(jì)存在一定局限性。160T兩工位分套擠壓平高工藝由于第2道工步集中了分套、成形及平高等多次變形過程，調(diào)整難度較大，且易產(chǎn)生毛刺、壓傷及凹心等缺陷。160T三工位分套壓坡平高工藝，利用現(xiàn)有160T套鍛生產(chǎn)線，無需設(shè)備投資，將160T向心球軸承毛坯分套工藝和新型壓坡平高制坯工藝相結(jié)合，實(shí)施內(nèi)、外圈同時(shí)加工，模具通用性好，廢品率低，生產(chǎn)效率較高，綜合效益好。

2 內(nèi)外同套鍛造工藝

2.1 工藝流程的制訂

小型圓錐滾子軸承內(nèi)外同套鍛造工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

2.2 關(guān)鍵工序分析及模具設(shè)計(jì)

2.2.1 分套

分套工序包括鐓粗、分套和壓坡平高3個(gè)工步。

鐓粗使加熱的坯料在上鐓和下鐓作用下高度減少而橫截面增大，去除鍛造氧化，為分套工步的制坯做準(zhǔn)備[1]。

分套作用是把內(nèi)圈坯料從外圈坯料分離出來。圓錐滾子軸承內(nèi)、外圈毛坯分套如圖2所示。

1—分套沖；2—外圈坯料；3—分套模；4—內(nèi)圈坯料

壓坡平高是為下一步外圈輾擴(kuò)做好準(zhǔn)備，其對外圈鍛件輾擴(kuò)尺寸及外觀質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，所以，這一工步也是工藝設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。圓錐滾子軸承外圈毛坯壓坡如圖3所示。

1—上模；2—外圈坯料；3—平高臺

2.2.2 輾擴(kuò)

輾擴(kuò)工序采用小輾壓比輾擴(kuò)工藝[1]，外圈毛坯在輾壓輪和輾壓輥組成的封閉式結(jié)構(gòu)內(nèi)，在推力輥推力作用下壁厚由厚變薄，最后達(dá)到所要求的形狀。

3 使用效果

采用160T三工位分套壓坡平高工藝，實(shí)現(xiàn)了外圈鍛件外徑67～87 mm的小型圓錐滾子軸承套圈內(nèi)外同套生產(chǎn)，徹底解決了單件鍛生產(chǎn)無法用現(xiàn)有棒料剪下料、無法在現(xiàn)有鍛造中頻感應(yīng)器加熱的問題，也避免了采用原400T套塔復(fù)合鍛造存在的設(shè)備資源浪費(fèi)。

以生產(chǎn)7306E的實(shí)際效果進(jìn)行測算，改進(jìn)采用內(nèi)外同套工藝后平均班產(chǎn)5 574(×2)套，比原平均班產(chǎn)5 099件，生產(chǎn)效率提高了118.6%。平均每套材料節(jié)約0.040 kg，材料利用率提高3.5%。通過一年多的批量生產(chǎn)，此鍛造工藝能夠穩(wěn)定的進(jìn)行生產(chǎn)，所以廣泛推廣此種小型圓錐滾子軸承套圈內(nèi)外同套鍛造工藝是可行的。