對套圈鍛造而言，直筒工藝材料利用率低，下工序加工余量大，成品滾道處流線不連續(xù)。大錐角軸承內(nèi)套鍛件的成形輾擴由于變形時各截面受力不均勻，加工難度大。從工藝模具設(shè)計方面尋找最佳方案，實現(xiàn)大錐角軸承內(nèi)套鍛件的成形輾擴。
圖1為31316/02由直筒設(shè)計為仿形的鍛件示意，仿形后錐角約為30o。這類產(chǎn)品若實現(xiàn)成形輾擴，滾道流線接近成品，既可以提高材料利用率，又有力地提高了該軸承的接觸疲勞強度。
圖1 31316/02直筒和仿形鍛件外觀對比
工藝方案確定及難點分析
（1）繪制鍛件圖31316/02留量公差參考現(xiàn)行標準，外徑2.8＋1.2，內(nèi)徑留量為3－1.5，為補償可能出現(xiàn)的端面缺陷，高度留量適當放大，取3.5＋1.2，如圖2所示。
圖2 31316/02鍛件
（2）加工難點分析在輾擴過程中，輾壓輪在D51Y-250E擴孔機液壓力的作用下以壓力F輾擴環(huán)坯。鍛件在徑向相當鐓粗拔長，金屬沿周向流動，內(nèi)外徑同時擴大。外錐形鍛件軸向截面積不等，在斜坡處產(chǎn)生分力，使該處局部變形力減小，變形困難。如圖3所示，斜坡處來自輾壓輪的變形分力，使坯料變薄，另一分力，有使坯料向小端面移動的趨勢（其中α為外錐形鍛件錐角）。
α越大，越小，變形越困難。擴孔機在該處分配金屬的能力減弱，因此制坯時要保證各截面分料合理。小端面處壁最薄，最容易塑性變形，隨著輾擴進行出現(xiàn)軸向毛刺。大端面處壁最厚，輾擴力產(chǎn)生的表面變形不易傳遞到坯料中心，易形成凹心。
圖3 31316圓錐內(nèi)套輾擴
1.輾壓輪；2.輾壓輥；3.毛坯；4.推力輥
（3）工藝路線確定如圖4所示，為保證鍛件尺寸，糾正內(nèi)徑錐度，擴孔后增加整徑環(huán)節(jié)。
圖4 工藝流程
圖5 31316/02套圈整內(nèi)徑示意
解決方案
（1）工藝關(guān)鍵點工藝保證輾擴比1.3~1.8，保證輾壓輥強度的前提下，適當增大輾擴比，選用Φ45mm標準化沖頭。
控制鍛造溫度防止超溫，不使毛坯在室溫下停留時間過長，在最佳塑性溫度區(qū)域800~1100℃間完成輾擴。保證設(shè)備性能要求，不允許輾壓輪與推力輥的過分竄動造成擋邊尺寸超差。
（2）模具準備依據(jù)等截面定律，計算鍛件各截面毛坯尺寸，完成鍛件“第一次”分料，對影響毛坯質(zhì)量“反擠”環(huán)節(jié)重點控制，設(shè)計半封閉成型凹模，毛坯大部分處于凹模內(nèi)，大擋邊上部分自由變形。端面壓平套下表面加工成斜坡形（一般3o~5o），使最終毛坯外形如圖6所示。輾擴時坯料逐漸充滿輾壓輪型腔，有效防止端面凹心。
圖6 反擠、沖孔毛坯示意
生產(chǎn)效果
如圖7所示，生產(chǎn)試制后31316/02鍛件毛坯及成品尺寸、技術(shù)要求符合工藝，外觀質(zhì)量良好。
