汽车用深沟球轴承套圈冷辗扩工艺设计

汽车用深沟球轴承套圈冷辗扩工艺设计刘梅华，利义旭，杨耀祥广东省韶铸集团有限公司，广东韶关512031摘要阐述了汽车用深沟球轴承套圈冷辗扩工艺的辗扩图、毛坯图、辗扩模具的设计，对设计过程中遇到的问题进行分析和总结，逐步完善了深沟球轴承套圈冷辗扩件的锻造工艺及冷辗扩工艺。关键词深沟球轴承套圈高速镦锻件冷辗扩工艺中图分类号TG3763文献标志码B文章编号1674198620160L04603DESIGNOFCOLDROLLINGPROCESSFORDEEPGROOVEBALLBEARINGRINGOFAUTOMOBILELIUMEIHUALIYIXUYANGYAOXIANGGUANGDONGSHAOGUANFOUNDRYANDFORGINGGROUPCO，LTD，SHAOGUANGUANGDONG512031，CHINAABSTRACTTHEDESIGNSOFAUTOMOTIVEDEEPGROOVEBALLBEARINGRINGSCOLDROLLINGDRAWING，BLANKDRAWING，ANDCOLDROLLINGTOOLINGWEREINTRODUCEDTHEPROBLEMSENCOUNTEREDDURINGDEVELOPMENTPROCESSWEREANALYZEDANDSUMMARIZEDTHEFORGINGPROCESSANDCOLDROLLINGPROCESSOFDEEPGROOVEBALLBEARINGRINGWEREIMPROVEDGRADUALLYKEYWORDSDEEPGROOVEBALLBEARINGRING；HIGHSPEEDFORGINGPART；COLDROLLINGPROCESS0引言汽车轴承号称“汽车产业的关节”，需要转动的部件都离不开轴承，例如汽车发动机、变速器、轮毂等。虽然只是一个小零件，但它是汽车传动的基础，更是关系到整车的可靠性、安全性和舒适性，其作用巨大。一般汽车轴承在高转速、高温的状况下运转，所以要求轴承套圈抗疲劳、耐磨损、寿命长。某公司采用“高速锻造冷辗扩”组合工艺生产深沟球轴承套圈锻件在高速镦锻机上锻出内外径尺寸小的高速镦锻件。通过冷辗扩设备，辗扩出与深沟球轴承套圈形状接近的产品。采用这种方式生产深沟球轴承套圈，锻件料芯小，材料利用率高；辗扩后产品的宽度、形位公差一致性好，加工余量小，同时锻件金属材料的晶粒组织更加致密，沟道处金属流线合理。后序加工流线断头少，提高了套圈的抗疲劳强度与耐磨FA外圈碾扩型面性。用这种工艺生产的轴承套圈更能满足汽车轴承的要求。下面以公司生产的某一汽车用深沟球轴承套圈为例介绍该工艺。1深沟球轴承套圈锻件工艺设计步骤11冷辗扩图设计根据零件图按照适合冷辗成型规律、保证质量稳定、尽量减少后续加工余量的原则设计冷辗扩件图工件材质为GCRL5，冷辗扩件设计见图1，冷辗扩件的形状基本按其零件形状确定。锻件端面脱模角度为5。锻件最小余量单边045085BIN，内、外套圈沟道处做成梯形方式。冷辗扩件具有尺寸精度高、表面质量好的特点。整径后辗扩件外径尺寸公差小于01MLN，圆度小于01MM。图1冷辗扩图12辗扩比确定辗扩比是辗压前毛坯壁厚与辗压后工件壁厚之比，考虑B内圈碾扩型面到计算方便。实际设计中按冷辗扩件内径与毛坯内径之比计算辗扩比收稿日期20151016作者简介刘梅华1969一，女，大学专科，工程师，研究方向为高速镦锻和冷辗扩。EMAILSZJDJSK888163CON。2O16O1AUTOMOBILEPARTS046研究与开发K矗D式中D为冷辗件内径；D为毛坯内径。对于辗扩比的取值，要综合考虑冷辗件尺寸、模具尺寸、成型完全、节材、生产效率等因素。对于深沟球轴承套圈一般辗扩比取值范围为K1217。在此例中内圈选用的最大辗扩比为149。外圈选用的最大辗扩比为15113冷辗扩前毛坯设计冷辗扩前毛坯的形状设计考虑到方便高速镦锻成形及辗扩件材料的分配。1毛坯内径D的确定。定的辗扩比计算出毛坯的内径。DDK2毛坯宽度B的确定。确定毛坯宽度。一般情况下B一根据冷辗扩件的内径尺寸及选寸，设计冷辗扩前毛坯。冷辗扩前毛坯图如图2所示。X2604IILFLE目26203IX_2IT4860448IJ_4XJ一L寸NR48503X2。171603A外圈碾扩型面毛坯B内圈碾扩型面毛坯根据冷辗扩件的宽度及辗扩比图2辗扩前毛坯图0103取值与辗扩比、辗扩件宽度有关，辗扩比大和或辗扩件宽度宽时取大值，反之则取小值。3再依据冷辗扩前后锻件体积质量不变及冷辗扩前后锻件对应截面积近似不变的原理，计算出锻件的外径尺A剪切辗前毛坯设计成图2所示的形状，是因为这种形状适合高速镦锻设备生产，成形难度小，模具结构简单。14辗前毛坯锻造工艺设计根据GCRL5的热缩收量计算终锻成形毛坯的热态尺寸。再根据高速镦锻机的特点确定其成形工步，锻造工艺见图3。B一工位C二工位D三工位E四工位图3辗前毛坯锻造工艺图通过中频加热炉加热，在高速镦锻机上同步进行剪切下料、镦粗、终锻、分套、冲孔，生产出辗前毛坯。采用高速镦锻机进行辗前毛坯生产具有高效率、高质量及节能、节材等特点。15冷辗扩模具的设计辗扩时，工件通过导料槽导入辗轮型槽。芯辊穿过工件内孔后开始辗扩。辗扩中模具和被辗扩的工件都在旋转。模具对锻件进行连续的、局部的挤压变形。冷辗模具设计是此工艺的重要环节。根据工件最小壁厚尺寸来确定辗轮及芯轴的型槽深度。1辗轮型面设计。以内圈辗轮型面为例说明。见图4辗轮型槽深度日。辗轮在辗扩成形过程中起主导作用因此深沟球轴承套圈冷辗件辗轮的型槽深度应大于锻件的壁厚N一半以上，且尽可能加大辗轮的型槽深度，这样可避免冷辗件端面起毛刺，且保证锻件在冷辗扩时的稳定性。脱模角度。深沟球轴承套圈在冷辗扩时。稳定性较好因此脱模角度选5O即可。图4辗轮型面型槽宽度B。型槽宽度的选择应考虑冷辗件的最小高度、脱模回弹量及模具的弹性变形BB一ABAB式中日为辗轮槽宽最小值；B为冷辗件最小宽度；AB为脱模回弹量，一般在002005MM；B为模具的弹性变形一般在002MILL。辗轮槽宽度的确定还应考虑毛坯的高度相差过大易造成内径尺寸偏差及端面不平。辗轮型面中间凸台部分依据内圈沟道尺寸设计。2芯辊型面设计。以外圈芯辊型面为例说明。见图5研究与开发047三图5芯辊型面芯辊BA直径比毛坯内孔最小直径小253MILL，芯辊型面宽度B比辗轮宽度宽0306ILLNL，芯辊型面深度一般为13MM，以保证芯辊强度和不超闭合尺寸来设计。芯辊型面中间凸台部分依据外圈沟道尺寸设计。2对冷辗前毛坯进行双端面磨削，保证毛坯宽度一致。3冷辗前毛坯表面抛丸去氧化皮。3结束语深沟球轴承套圈冷辗工艺的技术特点是通过高速镦锻机生产合适的辗前毛坯，再通过冷辗扩设备辗扩、整径的方法。将辗前锻件变成冷辗扩件。在工艺设计中，通过选择合适的冷辗扩比。来保证冷辗扩后锻件的内部质量，同时达到节约原材料的目的；冷辗压变形后，金属材料的晶粒组织更加致密，沟道部位金属流线良好。提高了汽车轴承的抗疲劳强度和耐磨性轴承寿命增加12倍；通过冷辗扩模具的优化合理设计，保证了辗扩件的高度、形位公差及表面质量，使顾客后序加工的成本更低。对此类产品的锻造工艺及冷辗扩工艺作者所在公司已经积累了丰富的经验。目前，公司已开发并形成批量生产的深沟球圈冷辗扩件有五十多个型号，取得了较好的经济效益。参考文献2冷辗前毛坯的预处理【11张猛，贾占泉辗环锻压手册第一卷锻造M北京机械T业1冷辗前毛坯按GCRL5锻件进行退火，毛坯硬度出版社1993HRB8590。博世集团工业40创新解决方案助力中国制造业转型升级随着互联技术和物联网的发展，制造业正在进入全新的工业40时代。在工业40的浪潮和中国经济进入新常态的背景下，我国政府推出了中国制造2025。博世集团既是工业40的领先践行者也是工业40的卓越供应商。博世正凭借自己在工业40领域积累的先进经验，助力中国制造业转型升级。工业40意味着一个基于工业价值链的网络，将在整个价值链上，从供应商到客户，将人、机、物全部联结起来。博世作为生产制造型企业，其核心软实力的生产制造经验，创新软件、传感器、物联设备以及自动化设备，以及载体机械工程师、产线操作员、设备及工厂运营管理人员等人才储备，共同奠定了博世作为工业40解决方案卓越供应商的基础。作为领先践行者，博世集团在全球超过100家工厂推广实践工业40，通过应用其工业40创新解决方案提高集团全球各地工厂的生产效率和竞争力。博世将先进经验分享给市场之前，首先通过博世在全球范围内的工厂进行试点来验证其解决方案的有效性。博世力士乐位于德国洪堡的液压阀生产线是最有力证明该生产线能够零切换生产6大产品家族的2000种不同产品并且实现小批量定制化生产甚至是单一产品生产，在提升生产效率10的同时减少30的库存，此生产线也因此而被德国知名行业杂志授予“工业40奖”。博世中国目前正在苏州的汽车电子工厂内进行工业40的试点项目。该工厂内的传感器无尘测试车问，自成立之初就是201601AUTOMOBI1EPARTSO48研究与开发按照工业40的理念进行设计的。原材料自动供给系统是该无尘测试车间的特色之一。该系统基于实时的物料使用数据，将自动从立式仓储系统上装运物料，并输送至生产车间。所有生产的关键业绩指标都会被系统记录，并且在诸如手机和平板电脑这样的设备上实现可视化。另外，通过博世物联传感器的应用，以及综合来自全球各地的博世生产工厂的大量数据，无尘车间目前正在推行预知性全员生产维护体系TPM。这一体系使得员T可以提前预知机器的工作状态，并且及时对各个设备进行适当的维护。例如将物联传感器安装在电器柜内部，来实时监控柜内的温度情况，在温度过高之前做到早期预警。将物联传感器安装在同流焊炉子链条的卡槽上，传感器可以监控链条的振动情况，通过实时掌握链条的健康状况，来避免焊接不良的