中大型圓錐滾子軸承套圈內外同套鍛造工藝

何志兵

(襄陽汽車軸承股份有限公司，湖北 襄陽 441022)

由于受產品結構、加工裝備和技術水平的限制，中大型圓錐滾子軸承鍛件普遍采用單件鍛或異型套鍛工藝生產。單件鍛時，軸承內、外圈料芯浪費極大，制造成本高；又由于中大型圓錐滾子軸承內圈鍛件的分套質量重，利用現有異型套鍛和套塔復合鍛造工藝工裝，幾乎不可能完成該類鍛件的內、外圈同時生產。因此，對現有套鍛加工工藝進行改進、優化, 將向心球軸承毛坯分套工藝、新型壓坡平高制坯工藝和倒掛輾擴技術相結合，形成三工位分套壓坡平高鍛造工藝(簡稱三工位)，組建中大型圓錐滾子軸承套圈內外同套生產線，實現了毛坯投料的內外同數、首尾同速生產，對提高生產效率，降低成本，強化批次追溯管理具有重大的現實意義。

1 生產線工藝方案分析

以7313E軸承套圈為例，對其單件鍛、400T套塔復合鍛造和400T三工位分套壓坡平高鍛造3種工藝方案下的各參數進行對比分析。

1.1 留量與公差

3種工藝方案下的內、外圈留量與公差相同，見表1。

表1 3種工藝方案下的內、外圈留量與公差 mm

1.2 鍛件圖

3種工藝方案下的內、外圈鍛件圖相同，如圖1、圖2所示。

圖1 7313E內圈鍛件示意圖

圖2 7313E外圈鍛件示意圖

1.3 鍛件質量和材料消耗

3種工藝方案下鍛件質量和材料消耗對比見表2。400T套塔復合鍛造和400T三工位分套壓坡平高鍛造工藝鍛件質量和材料消耗是相同的。

表2 鍛件質量和材料消耗對比 kg

1.4 材料利用率、投資成本和生產效率

成品套圈的質量為1.459 0 kg(外圈0.743 0 kg，內圈0.716 0 kg)，由表2材料消耗可計算出材料利用率。3種工藝方案下，材料利用率、投資成本和生產效率對比見表3。

表3 材料利用率、投資成本和生產效率對比

對比3種工藝方案可以看出，單件鍛利用現有生產設備資源，無需設備投資，但只能單件生產，且生產效率和材料利用率均不夠理想。400T套塔復合鍛造也可以利用現有生產設備資源，但僅適合外圈鍛件外徑為75～112 mm的中小型圓錐滾子軸承套圈內外同套生產。由于多數中大型圓錐滾子軸承內圈鍛件分套質量較重(超過1 kg)，利用現有套塔復合鍛造工藝，幾乎不可能完成內、外圈的同時生產；且模具更換件較多，調整時間長，廢品率較高，工藝設計存在一定局限性。400T三工位分套壓坡平高鍛造工藝將向心球軸承毛坯分套工藝、新型壓坡平高鍛造制坯工藝和倒掛輾擴技術相結合，實施內、外圈同時生產，模具通用性好，工裝更換件少，調整簡單，質量穩定，廢品率低，生產效率較高，綜合效益較好。

2 三工位分套壓坡平高工藝

2.1 工藝流程的制訂

中大型圓錐滾子軸承三工位分套壓坡平高鍛造工藝流程如圖3所示。

圖3 工藝流程圖

2.2 關鍵工序分析及模具設計

2.2.1 分套

分套工序包括鐓粗、分套和壓坡平高3個工步。

2.2.2 輾擴

輾擴工序是分套、壓坡平高后的后續工序，也是工藝設計的難點和關鍵。外圈毛坯輾擴采用和現用輾壓輥方向相反的方式，即倒掛輾擴，如圖4所示。

圖4 圓錐滾子軸承外圈毛坯輾擴示意圖

3 使用效果

組建的中大型圓錐滾子軸承套圈內外同套生產線，采用400T三工位分套壓坡平高鍛造工藝，實現了外圈外徑為127.5～155 mm的圓錐滾子軸承套圈內外同套加工。以生產7313E的實際效果進行測算，采用此工藝后平均班產4 792×2套，對比原平均班產5 527件，生產效率提高73.4%。平均每套軸承節約材料約0.141 kg，材料利用率提高3.3%。以每月計劃加工套圈數量為6萬套計算，每月節約高規格鋼材8.46 t，全年可節省102 t，價值近51萬元。通過一年多時間的批量生產，此鍛造工藝穩定。