小型軸承鍛件整徑工裝和模具的探討

佟 娜，劉世華

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司 鍛壓分廠，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，軸承用戶(hù)對(duì)軸承壽命、精度和質(zhì)量要求越來(lái)越高，同樣對(duì)軸承套圈的鍛造要求也隨之提高，如何能使鍛件既加工成本低、幾何精度高，又能生產(chǎn)出高質(zhì)量的鍛件產(chǎn)品，是設(shè)計(jì)確定鍛造工藝路線和加工方法的首要選擇，多年來(lái)鍛造軸承套圈一直沿用傳統(tǒng)的壓力機(jī)擠壓-輾擴(kuò)工藝和自由沖孔-輾擴(kuò)工藝，經(jīng)常出現(xiàn)鍛件尺寸散差大、鍛件橢圓、錐度大，嚴(yán)重影響了鍛件尺寸精度和材料的利用率。因此，舊的加工模式已經(jīng)滿(mǎn)足不了現(xiàn)在生產(chǎn)的需要。

2 整徑工裝的設(shè)計(jì)及使用方法

為了解決上述存在的各種質(zhì)量問(wèn)題，彌補(bǔ)生產(chǎn)設(shè)備老化，精度差，操作者的操作水平不能完全保證鍛件質(zhì)量這一難題，在過(guò)去壓力機(jī)擠壓-輾擴(kuò)工藝和自由沖孔-輾擴(kuò)工藝基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出整徑工藝裝備，增加擴(kuò)孔后套圈再整徑工序。整徑可減少因輾環(huán)機(jī)的精度差和操作者技術(shù)水平低對(duì)鍛件的影響，利用整徑模具將鍛件外徑尺寸以及內(nèi)徑尺寸進(jìn)行控制，糾正橢圓度、錐度等幾何偏差，統(tǒng)一外徑或內(nèi)徑尺寸，提高鍛件合格率，為車(chē)加工車(chē)削創(chuàng)造有利條件。參考我廠從西德引進(jìn)的瓦格納PdA400/P125鍛件生產(chǎn)線整徑工藝，結(jié)合各種規(guī)格鍛件的實(shí)際情況，針對(duì)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的各種質(zhì)量問(wèn)題，用改進(jìn)創(chuàng)新的理念重新設(shè)計(jì)了完全適合分廠實(shí)際狀況的JH21-110鍛件整徑工裝。其工裝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1 所示。

該工裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能完善，實(shí)用性強(qiáng)，剛性好，堅(jiān)固耐用，使用穩(wěn)定可靠，模具更換和零件調(diào)節(jié)方便。

2.1 外套整徑

如圖1 所示，在輾擴(kuò)后直接進(jìn)行外徑整徑時(shí)，工裝上部分8號(hào)模座中安裝上7號(hào)件、6號(hào)件，然后用15號(hào)插板插入7號(hào)件帶錐度的環(huán)形槽中，用兩個(gè)M20外六角螺栓緊固，再在6號(hào)件上安裝隨套圈規(guī)格使用的25號(hào)整徑壓模即可。工裝下墊板部分在4號(hào)件上換上隨套圈規(guī)格使用的整徑模，用5號(hào)件壓蓋壓緊，M24螺栓緊固即可整外徑。

圖1 JH21-110壓力機(jī)鍛件整徑工裝

2.2 內(nèi)套整徑

生產(chǎn)內(nèi)套整內(nèi)徑時(shí)（例如圓錐內(nèi)套等），同樣在8號(hào)模座中換裝上11、12、13號(hào)件，然后用15號(hào)插板同樣緊固后再在11號(hào)件M24螺栓上換上隨規(guī)格使用的內(nèi)套整徑?jīng)_頭24號(hào)件。工裝下墊板部分在4號(hào)件上換上隨內(nèi)套套圈規(guī)格使用的整徑模，22號(hào)、23號(hào)件用5號(hào)件壓緊。內(nèi)套整徑退料是由安裝在下墊板上的21、18、17、16、14號(hào)件完成的。當(dāng)整徑?jīng)_頭插入鍛件內(nèi)徑中漲孔時(shí)，套圈粘在整徑?jīng)_頭上，需要用退料板16號(hào)件和退料圈22號(hào)件把套圈退下，完成退料，圖1所示為套圈整徑中，滑塊工作在下死點(diǎn)，退料板壓下彈簧縮性變形位置。圖1中所示安裝在16號(hào)件退料板中的退料圈隨鍛件規(guī)格更換，需要時(shí)，還可以對(duì)內(nèi)套套圈平幅平端面。

2.3 下墊板螺紋孔鑲套設(shè)計(jì)

下墊板的整徑壓蓋用4個(gè)M24內(nèi)六角螺栓固定，由于裝卸頻繁，加上水蝕、磨損，螺紋孔很容易損壞，一旦損壞，修改螺紋孔很困難。為了提高下墊板的使用壽命，設(shè)計(jì)了可更換的活動(dòng)螺紋孔鑲套，在下墊板底端由M12沉頭螺釘和2號(hào)件止動(dòng)套固定，使用可靠、更換方便，減少了中停維修時(shí)間。

2.4 整徑模冷卻裝置

整徑時(shí)模具的冷卻好壞，直接影響整徑模使用壽命，如果壽命低，更換頻繁，直接影響生產(chǎn)效率，影響產(chǎn)量。因此，新工裝設(shè)計(jì)時(shí)，特別在8號(hào)件與7號(hào)件、5號(hào)件與26號(hào)件整徑模配合間隙處設(shè)計(jì)了冷卻水環(huán)形槽并在圓周方向單向開(kāi)了六個(gè)很淺的溢流槽，使冷卻水通過(guò)5號(hào)件設(shè)計(jì)的凹面聚水，流向整徑模的工作面達(dá)到冷卻的目的，使上整徑?jīng)_模和下整徑模得到充分冷卻，改變了原冷卻水管冷卻滿(mǎn)身滿(mǎn)地濺水的狀況，提高了模具壽命，改變了工作環(huán)境。

3 整徑模具的設(shè)計(jì)

整徑工藝分兩種，一種外徑面為圓柱時(shí)，需整外徑；一種外徑面為其它幾何形狀，內(nèi)徑面為圓柱形，需整內(nèi)徑。

3.1 模具尺寸的設(shè)計(jì)

整外徑時(shí)，鍛件直徑方向尺寸受壓縮，鍛件需從整徑模中通過(guò),因此，外圈整徑模（見(jiàn)圖2）工作面需要有導(dǎo)向角度，還要有工作直臺(tái)。設(shè)計(jì)時(shí)，導(dǎo)向角度大小應(yīng)適當(dāng)選取，太大會(huì)導(dǎo)致摩擦阻力增大，鍛件通過(guò)整徑模時(shí)會(huì)使鍛件端面變?。粚?dǎo)向角太小，鍛件不好往整徑模中放置，容易放不正壓偏，因此經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證最佳的導(dǎo)向角度應(yīng)取3°～5°比較合適。設(shè)計(jì)直臺(tái)時(shí)，應(yīng)使直臺(tái)大于10mm或根據(jù)工件直徑幅高，適當(dāng)增加寬度，因?yàn)橹迸_(tái)設(shè)計(jì)過(guò)小鍛件整徑效果不好，直臺(tái)過(guò)大，則摩擦阻力增加。為此,在設(shè)計(jì)整徑模直臺(tái)寬度時(shí)，根據(jù)鍛件大小及輾擴(kuò)工藝情況綜合考慮整徑量與直臺(tái)大小。為避免整徑量過(guò)大，出現(xiàn)凹心，凹模粘料，過(guò)早磨損刮傷鍛件外徑的現(xiàn)象出現(xiàn)，在經(jīng)過(guò)大量的工藝試驗(yàn)后，現(xiàn)在外徑整徑量取1～3mm，內(nèi)徑整徑量在1～2mm,并在生產(chǎn)中應(yīng)用至今，使鍛件外形和尺寸從根本上得到改善。

圖2 外圈整徑模

圖3 內(nèi)圈整徑?jīng)_頭

3.2 模具的材料選用

由于整徑模是鍛件在900℃左右的熱狀態(tài)下整形，因此選用的內(nèi)圈整徑?jīng)_頭和外圈整徑模材料必須具有優(yōu)良的熱強(qiáng)度性能，即高韌性、紅硬性，在較高工作溫度下耐熱疲勞，保持足夠的硬度，并且不會(huì)降低性能，同時(shí)能承受很大的沖擊，在復(fù)雜的應(yīng)力下不變形，不破碎，不斷裂，具有高的淬透性，因此，選用性能優(yōu)良的3Cr2W8V熱模具鋼作模具材料，比重為8.35，紅硬性和耐熱疲勞性能好，其外形見(jiàn)圖2、圖3所示。由于新工裝模具有很好的冷卻條件，使整徑?jīng)_頭、整形模等各種模具壽命較高，每件模具可生產(chǎn)鍛件9000～11000件左右，經(jīng)濟(jì)效果十分可觀。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)采用新設(shè)計(jì)的工裝和模具對(duì)各種型號(hào)中、小形鍛件進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間整徑驗(yàn)證，鍛件的尺寸精度和形位公差得到了明顯的提高，鍛件的橢圓度和錐度由原0.3～0.7mm降到了現(xiàn)在的0.1mm，即提高尺寸精度，又降低了鍛件的下料重量，提高了材料的利用率，收到了可喜的經(jīng)濟(jì)效益。