ok3 6320軸承外圈冷碾擴(kuò)成形機(jī)理研究5.3800,ok3,6320軸承外圈冷碾擴(kuò)成形機(jī)理研究5.3,800,軸承,外圈,冷碾擴(kuò),成形,機(jī)理,研究,鉆研 ,,《軸承套圈冷輾擴(kuò)加工技術(shù)原理與應(yīng)用簡(jiǎn)介》,浙江天馬軸承股份有限公司 車(chē)工技術(shù)員：吳 浩,第1章 冷輾擴(kuò)技術(shù)的來(lái)由及背景,精密冷輾是從傳統(tǒng)熱輾擴(kuò)發(fā)展而來(lái)的。至少在六、七十年之前，人們就產(chǎn)生了實(shí)現(xiàn)精輾的愿望，并先后做過(guò)試驗(yàn)，但受到多種條件的制約。近20年以來(lái)，由于精密冷輾工藝方面的突破性進(jìn)展和現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、材料技術(shù)等的飛速發(fā)展，為精密冷輾技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，使其由試驗(yàn)研究進(jìn)入實(shí)用階段。 當(dāng)前精密冷輾技術(shù)在世界范圍內(nèi)處于成長(zhǎng)和上升時(shí)期。這一階段的主要標(biāo)志是在應(yīng)用中提高、完善、發(fā)展，在發(fā)展中擴(kuò)大應(yīng)用。,,精密冷輾技術(shù)的成功應(yīng)用需要4個(gè)條件： A． 先進(jìn)而適用的冷輾環(huán)機(jī)。 B． 質(zhì)量足夠高、供應(yīng)充足的模具及其制造技術(shù)。 C． 冷輾用坯料的制備。 D． 掌握冷輾技術(shù)的人員培訓(xùn)。,我們期望，未來(lái)的精密冷輾技術(shù)的加工精度能達(dá)到粗磨加工的效果，冷輾環(huán)機(jī)像其他數(shù)控機(jī)床一樣穩(wěn)定、可靠、自動(dòng)，冷輾加工的套圈具有質(zhì)量一致性、粗糙度低、公差小、生產(chǎn)時(shí)間短和材料損失少等優(yōu)點(diǎn)，而這些也正是我們天馬人努力的目標(biāo)。,第1章 冷輾擴(kuò)技術(shù)的來(lái)由及背景,,第2章 軸承套圈冷輾擴(kuò)加工技術(shù)的發(fā)展概況,在常溫下用軋制加工環(huán)形零件是軋制加工的又一種類(lèi)型。近幾年來(lái)，我國(guó)軸承行業(yè)開(kāi)始采用冷軋加工軸承套圈。它與冷軋絲杠或齒輪等零件的不同點(diǎn)在于軸承套圈毛坯在成形輥和芯輥之間經(jīng)冷軋后截面縮小而工件直徑擴(kuò)大。為了區(qū)別于一般的螺栓和齒輪這類(lèi)零件的冷軋加工，我們把軸承套圈這類(lèi)環(huán)形零件的冷軋加工稱為冷輾擴(kuò)加工，把用來(lái)進(jìn)行冷輾擴(kuò)加工的設(shè)備稱為冷輾擴(kuò)機(jī)。,,軸承套圈的冷輾擴(kuò)工藝是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。最先采用這項(xiàng)技術(shù)的有德國(guó)、美國(guó)、日本和前蘇聯(lián)，在80年代末和90年代初開(kāi)始受到我國(guó)軸承行業(yè)的重視，先后派員出國(guó)考察和洽談引進(jìn)冷輾擴(kuò)設(shè)備。 就在國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)將進(jìn)行一場(chǎng)轟轟烈烈的工藝革命的同時(shí)，天馬領(lǐng)導(dǎo)人高瞻遠(yuǎn)矚，先后引進(jìn)世界上最先進(jìn)的由德國(guó)巴德·杜本公司生產(chǎn)的冷輾機(jī)及技術(shù) ，率先將軸承環(huán)(套圈)精密冷輾擴(kuò)成型工藝及設(shè)備用于中大型號(hào)套圈大批量生產(chǎn)中，經(jīng)過(guò)公司不斷地消化吸收，生產(chǎn)試制，現(xiàn)已成功地生產(chǎn)了幾十個(gè)品種，月產(chǎn)量50多萬(wàn)套的大中型軸承套圈，技術(shù)、質(zhì)量明顯地上了個(gè)新臺(tái)階。,第2章 軸承套圈冷輾擴(kuò)加工技術(shù)的發(fā)展概況,,目前我們公司已經(jīng)擁有精密冷輾擴(kuò)國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的技術(shù)，以及最先進(jìn)的冷輾擴(kuò)機(jī)（URWA120、URWA160、XS-100、XS-130、PCR-120）。,URWA系列,XS系列,第2章 軸承套圈冷輾擴(kuò)加工技術(shù)的發(fā)展概況,,冷輾擴(kuò)的工作理是由一個(gè)主驅(qū)動(dòng)的模具（滾輪）來(lái)成形外表面形狀以及一個(gè)從動(dòng)的旋轉(zhuǎn)模具（芯棒）來(lái)成形內(nèi)表面形狀，他們由支撐輪將其擠壓成形，因此這種利用金屬材料的塑性變形來(lái)獲得所需的零件形狀和尺寸，沒(méi)有材料的切除，也沒(méi)有強(qiáng)烈的震動(dòng)和噪聲，因而具有切屑加工所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。,第3章 冷輾擴(kuò)加工的優(yōu)點(diǎn),,第3章 冷輾擴(kuò)加工的優(yōu)點(diǎn),1、提高材料利用率 利用冷輾擴(kuò)加工能提高材料利用率，可以從以下兩方面來(lái)進(jìn)行分析：,（1） 在軸承套圈磨加工前全部采用車(chē)加工，需要在一個(gè)與成品工件相同直徑（指平均直徑）的毛坯表面切除金屬余量。而采用冷輾擴(kuò)加工時(shí)，只需在一個(gè)小于成品工件的毛坯表面切除金屬余量。,車(chē)加工與冷輾加工下料比較（鍛件毛坯）,,第3章 冷輾擴(kuò)加工的優(yōu)點(diǎn),（2）由于冷輾擴(kuò)加工是利用材料的塑性變形成形，工件原來(lái)要用車(chē)加工切除金屬來(lái)得到的溝槽和圓角等均可利用材料的塑性變形得到，因而減少了金屬材料的損耗。采用冷輾加工可節(jié)省鋼材１５～３５％；減少機(jī)械加工量１０～２０％。,,第3章 冷輾擴(kuò)加工的優(yōu)點(diǎn),,2、減少了加工工序 傳統(tǒng)的球軸承套圈車(chē)加工工藝為： 車(chē)內(nèi)徑、端面、倒角 車(chē)外徑、端面、倒角 平面無(wú)心 精車(chē) 車(chē)溝道 車(chē)裝配倒角 采用車(chē)-冷輾擴(kuò)加工球軸承套圈的工藝為： 車(chē)內(nèi)徑與一端面、倒角 車(chē)外徑與另一端面、倒角 平面無(wú)心 冷輾擴(kuò)加工 車(chē)-冷輾擴(kuò)工藝不僅工序減少了，而且設(shè)備數(shù)量和占地面積也相應(yīng)減少，同時(shí)也節(jié)省了人力。,,,,,,,,,,第3章 冷輾擴(kuò)加工的優(yōu)點(diǎn),3、提高了套圈的加工質(zhì)量 采用冷輾擴(kuò)加工能提高套圈質(zhì)量主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：,,第三章 冷輾擴(kuò)加工的優(yōu)點(diǎn),,（1）經(jīng)過(guò)冷輾擴(kuò)加工，使工件金屬材料內(nèi)部的晶粒按工件表面形狀延伸，而不象車(chē)削溝道那樣被切斷，同時(shí)也提高了材料的密度，使套圈表面的耐磨性和使用壽命大大提高，冷輾擴(kuò)加工的套圈壽命一般至少提高50%，比一般車(chē)削加工的套圈高4∽10倍。,冷輾與車(chē)加工套圈斷面的比較,,第三章 冷輾擴(kuò)加工的優(yōu)點(diǎn),,A．冷輾后的流線： 流線不僅與溝道表面形狀一致，在表面上無(wú)斷頭，而且在溝道表面以下，超過(guò)1MM深度范圍內(nèi)特別致密，愈接近表面愈致密。 B．原料中的夾雜物在冷輾后也明顯按流線取向。 C．冷輾并熱處理后的晶粒度： 晶粒度一般比傳統(tǒng)加工提高2-4級(jí)，而且均勻性也大大提高。 D． 冷輾并熱處理后的顯微組織： 經(jīng)冷輾，其碳化物細(xì)小而分布均勻、濃度起伏變化小。,,,,(2) 由于冷輾擴(kuò)加工是利用模具成形,使工件的圓角溝道等結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定。主要加工表面的尺度精度、粗糙度和形位公差能穩(wěn)定的達(dá)到甚至超過(guò)車(chē)加工水平，有利于后工序的加工。,第三章 冷輾擴(kuò)加工的優(yōu)點(diǎn),冷輾套圈的尺寸集中度要好于車(chē)加工,,第三章 冷輾擴(kuò)加工的優(yōu)點(diǎn),4、生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好 冷輾擴(kuò)加工軸承套圈，生產(chǎn)效率比車(chē)加工高，操作也比車(chē)加工方便和安全，勞動(dòng)強(qiáng)度也比較低。,,第四章 軸承套圈冷輾擴(kuò)設(shè)備與模具,目前，國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)陸續(xù)從德國(guó)的巴德杜本公司和日本的共榮精工引進(jìn)了一些冷輾擴(kuò)冷輾擴(kuò)機(jī)，德國(guó)的巴德杜本公司是研究開(kāi)發(fā)軸承套圈冷輾擴(kuò)設(shè)備較早的廠家，生產(chǎn)的冷輾擴(kuò)機(jī)有立式的，也有臥式的，日本共榮精工生產(chǎn)的是臥式的。,立式是指成形輥、心棒和托 輥三者中心線位于同一個(gè)垂 直平面內(nèi)，而臥式是指三者 中心線位于同一水平面內(nèi)。,右圖為冷輾擴(kuò)工作原理圖： 1工件 2 成形輥 3 測(cè)桿 4 心棒,,第四章 軸承套圈冷輾擴(kuò)設(shè)備與模具,,天馬公司引進(jìn)的是德國(guó)巴德杜本生產(chǎn)的URWA系列冷輾擴(kuò)機(jī)，這種系列的冷輾擴(kuò)機(jī)采用了圓度控制輥來(lái)保證工件的圓度，避免了由于材料不均勻等因素引起的圓度誤差。輾擴(kuò)壓力隨輾壓時(shí)間而變化，對(duì)某種型號(hào)的套圈，計(jì)算機(jī)根據(jù)套圈的幾何尺寸及材料性能存儲(chǔ)其輾壓力隨時(shí)間變化的理論曲線，在輾壓的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)根據(jù)輾壓是壓力的變化與理論曲線進(jìn)行比較，然后進(jìn)行控制，因此機(jī)床的加工精度比較高，機(jī)床的價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)也較高。,隨著冷輾擴(kuò)加工工藝的發(fā)展，我們公司先后又引進(jìn)了國(guó)產(chǎn)的XS100、XS130等系列的冷輾擴(kuò)機(jī)，PCR系列冷輾擴(kuò)機(jī)也即將投入使用。,,第四章 軸承套圈冷輾擴(kuò)設(shè)備與模具,冷輾擴(kuò)中使用的模具,芯輥,輾壓輪,,第五章 冷輾擴(kuò)加工的工件精度,冷輾擴(kuò)加工的尺寸精度與冷輾擴(kuò)機(jī)本身的精度（特別是直徑控制精度）有關(guān)，同時(shí)還與輾前毛坯的尺寸精度有關(guān)。,一般來(lái)說(shuō)工件冷輾擴(kuò)以后的公差與工件冷輾擴(kuò)以前的公差大致相等，要保證輾擴(kuò)以后的精度就必須保證冷輾擴(kuò)前毛坯的精度。一般冷輾擴(kuò)加工的套圈內(nèi)、外徑公差在±0.05mm左右，圓度誤差在0.06 mm以內(nèi)。,,第五章 冷輾擴(kuò)加工的工件精度,對(duì)冷輾擴(kuò)前工件的加工精度控制的綜合指標(biāo)應(yīng)當(dāng)是工件的體積（重量）。保證冷輾擴(kuò)前套圈的重量不超過(guò)允許的公差帶就可以較為有效地保證冷輾后套圈的精度。因此，我們公司在冷輾擴(kuò)前、粗車(chē)加工以后增加一道重量分選工序，既精車(chē)車(chē)溝工序，保證冷輾毛坯重量的公差與毛坯重量之比為1%左右，當(dāng)然這個(gè)重量不是固定不變的，寬而壁厚較薄的毛坯允差較大，寬而厚的毛坯允差較小。,冷輾成品套圈的溝道及角半徑等結(jié)構(gòu)的尺寸精度和相對(duì)位置精度主要受模具（成形輥和心棒）成形部分尺寸精度的影響，因此模具加工的精度程度以及模具的磨損情況就是決定因素，模具正常磨損后重磨以后可以繼續(xù)使用。,,,第五章 冷輾擴(kuò)加工的工件精度,冷輾擴(kuò)套圈的表面粗糙度主要受模具表面粗糙度的影響，同時(shí)也與冷卻潤(rùn)滑油的質(zhì)量和潔凈程度有關(guān)。套圈冷輾擴(kuò)以后的表面粗糙度能達(dá)到Ra2.5μm。,,,第六章 軸承套圈冷輾擴(kuò)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景,冷輾擴(kuò)加工，按其工作原理應(yīng)該可以加工像軸承套圈這樣的環(huán)形零件，但實(shí)際上目前我國(guó)沒(méi)有幾家軸承廠能有這個(gè)實(shí)力加工軸承套圈，這是由于冷輾擴(kuò)這種加工工藝在我國(guó)應(yīng)用較晚，是一種成型新工藝，因此無(wú)論是理論還是實(shí)踐上都還不是很完善，有些技術(shù)需求暫時(shí)還不能得到滿足。例如，對(duì)于小孔徑環(huán)件的輾擴(kuò)還有些問(wèn)題，這主要是受芯輥尺寸的限制，但是國(guó)外有些公司宣布可以用倒轉(zhuǎn)（inverted rolling）技術(shù)來(lái)解決小孔輾擴(kuò)問(wèn)題，并且大幅減少了沖孔時(shí)材料的浪費(fèi)。,,另外，理論上對(duì)于環(huán)型件幾何形狀變化規(guī)律一直沿用圓形假設(shè)，這是不符合實(shí)際變形的，因此不能真實(shí)模擬環(huán)形件變化規(guī)律。不過(guò)現(xiàn)在有人提出結(jié)合流體理論建立有限元模型可以更真實(shí)地反映變化規(guī)律（SPGM方法）。,第六章 軸承套圈冷輾擴(kuò)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景,目前在金屬環(huán)件冷輾擴(kuò)塑性成型機(jī)理上還需要進(jìn)行深入研究，即金屬環(huán)形件冷輾擴(kuò)過(guò)程中的物理機(jī)理、冷輾擴(kuò)塑性成型機(jī)理和冷輾擴(kuò)模具損傷破壞機(jī)理；冷輾件中環(huán)件材料宏觀塑性變形與微觀組織性能、環(huán)件幾何精度與組織性能耦合作用規(guī)律；金屬環(huán)件冷輾擴(kuò)成型工藝?yán)碚摵驮O(shè)計(jì)方法。,,,第六章 軸承套圈冷輾擴(kuò)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景,,,對(duì)冷輾擴(kuò)成型模具，目前還沒(méi)有完全清楚冷輾擴(kuò)模具服役的工藝條件，無(wú)法建立軸承套圈冷輾擴(kuò)模具設(shè)計(jì)、制造和使用的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)規(guī)范，以至于模具特別是芯輥壽命一直處于較低水平，不過(guò)通過(guò)對(duì)模具的制造工藝和材料的改進(jìn)，模具的使用壽命已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。,雖然還有這么多因素制約冷輾擴(kuò)技術(shù)的發(fā)展，但是應(yīng)該相信隨著我國(guó)科技的不斷進(jìn)步，天馬集團(tuán)的飛速發(fā)展，在不久的將來(lái)我們公司乃至整個(gè)軸承行業(yè)冷輾將占據(jù)重要的位置。,,,,第七章 結(jié)束語(yǔ),謝謝觀看! 2007年9月22日,