CN1015696B - 行星辊辗扩成型方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种用于环形锥孔件的辗扩成型方法及装置，主要由工作辊和支承辊组成的行星辊组合冲头和凹模组成，通过行星辊组合冲头对置于凹模内的工件轴向加载并同时作周向的转动，使工件发生塑性变形而成型。成型后具有较高的尺寸精度，锥孔内表面光洁度可达79以上，成型后只需对幅高作少量车削。该装置结构简单，加工效率高，采用该装置可大大提高材料利用率从而降低加工成本，并可改善工件工作部位的组织性能提高使用寿命。

Description

本发明涉及一种用于环形锥孔件的辗扩成型方法及装置。

环形锥孔件;如圆锥轴承套圈的辗扩成型一般利用环形坯料在图1所示的辗扩装置上辗扩成型，图中辗压轮1作上、下往复运动并绕其轴线转动，环形坯料4在辗压轮和芯轴之间受力变形、导向辊用以使坯料弯曲，当环坯达到预定尺寸时与信号辊接触，并使其转动，操作者便随即停止加载。这种辗扩方法，靠辗压轮加载，并依靠工具和坯料间的摩擦作用带动芯轴转动，辗扩时，坯料壁厚减薄，宽度略有增加，金属主要沿切向（圆周方向）伸长流动。

采用图1所示的辗扩装置，在辗扩时，由于辗压轮和芯轴都处于弹性状态，易产生弹性弯曲，并因此产生较大的挠度，导致所辗扩的锻件内锥角不易准确控制，同时，由于锻件的外经靠信号辊检测，由操作人员用肉眼观察控制，使锻件的内，外径的尺寸精度不可能很高，因而影响产品质量。此外，由于芯轴处于悬臂状态，在辗压轮加载时，易产生疲劳而折断。环形坯料在辗扩后，由于尺寸精度不高，往往需要较大量的车削加工，因此辗扩前的环形坯料在下料时需要留出一定的余量用于车削加工，从而造成较低的材料利用率。

本发明的目的在于提供一种行星辊辗扩成型方法，用于环形锥孔件的辗扩成型，采用该方法，可以获得很高的成型尺寸精度，减少加工时间，提高材料利用率，改善被加工部件的组织性能，提高使用寿命，并设计出一种用于该方法的装置。

本成型方法的要点在于：将环状坯料放在凹模内，由行星辊组合冲头进行轴向加载，在加载过程中，组合冲头在凸模体的带动下相对于凹模进行转动，组合冲头的工作辊和轴辊在摩擦作用下自转。根据斜楔原性行星辊组合冲头对坯料加载的较小轴向力可转变为较大的径向力，在该径向力的作用下，坯料发生塑性变形。其壁厚减薄，并沿切向伸长，当坯料与凹模接触后，坯料外径不再变化，金属主要沿轴向伸长流动。

本发明所涉及的辗扩成型装置由行星辊组合冲头和凹模两部分组成。如图3所示，行星辊组合冲头用于上述成型方法的轴向加载，凹模起固定坯料外径尺寸的作用，行星辊组合冲头由支承辊8和工作辊7组成，支承辊和工作辊的上端均与一凸模体以轴承相连接因此支承辊和工作辊在外力作用下可自由转动凸模体安装在滑块上，由滑块的往复运动使凸模体产生相对于凹模的轴向移动，凸模体又与驱动器连接，使之可沿周向转动。工作辊由三个或三个以上可自转的轴辊组成，沿支承辊圆周均匀设置，从而形成一行星辊组合冲头。工作辊为一圆锥体，工作辊安装后的外斜角β应与工件内孔的锥角相等，各工作辊的轴线与支承辊的轴线成等倾角，上述凸模体的周向转动，亦可由通过将凹模体与驱动器连接，从而使凹模体做周向转动来代替。

在辗扩过程中、支承辊与工作辊组成的行星辊组合冲头为一刚性很大的实体、辗扩时的径向力由它们之间相互平衡而抵消。辗扩时行星组合冲头对置于凹模内的工件轴向加载并同时作周向转动，工作辊和凹模分别与坯料的内、外壁接触，在工作辊的滚压作用下，坯料发生塑性变形，壁厚减薄，高度增加。锻件的外径由凹模模膛尺寸控制，内孔锥角等于工作辊的外斜角β，锻件的内孔尺寸取决于组合冲头的行程位置，多余金属增加到高度方向。

由于凹模模膛尺寸和工作辊的外斜角β是一定的。组合冲头的行程可通过限程装置准确控制， 因此采用本装置辗扩后，除幅高外，可获得尺寸精确的辗扩件，冷辗后锥孔表面的光洁度可达到9以上。

例如7510圆锥轴承套圈的原加工工艺是：锻造→球化退火→粗车→精车→淬火、回火→磨加工。如果粗车后用本装置进行冷辗扩，除上端面需少量车削外，外径、内孔和底端面只需少量磨削便可达到成品尺寸要求，锥孔表面光洁度可达到9～10，其工艺过程是：锻造→球化退火→粗车→冷辗扩→淬火、回火→磨加工。

采用本发明可提高材料利用率约20%;并较大程度地改善套圈工作部位的组织和性能，提高轴承的使用寿命，由于辗扩后工件的尺寸精确，可以简化磨加工工序，提高磨加工的效率。

本发明可用于冷态，也可用于温态精密辗扩，成型，本装置装在汽动或液压的快速压力机上即可使用。

图1、2分别为环形件一般辗扩装置正面及纵剖面示意图、图中：1辗压轮2导向辊，3辗压芯轴，4锻件，5信号辊。

图3、4分别为本发明采用的辗扩装置正面（局剖）及横剖面图，图中6凸模体，7工作辊，8支承辊，9辗扩工作，10凹模，11凹模体，12顶出器。

实施例：

采用本装置对7510轴承套圈进行辗扩成型，每分钟成形10件，组合冲头的轴向加载力为10T，成型后锥孔表面光洁度为10，外径尺寸精度为±0.1mm，内径尺寸精度为±0.1mm，椭圆度在±0.05mm以内，锥角偏差在±5′以内，壁厚差为0.1mm。

Claims (3)

1、一种用于环形锥孔件辗扩成型的方法，其特征在于根据斜楔原理，通过行星辊组合冲头对固定在凹模内的环形坯料进行轴向加载，把较小的轴向加载力转变为较大的径向力，在此径向力作用下，使环形坯料发生塑料变形而成型。

2、一种用于权利要求1所述成型方法的装置，其中包括滑块，凸模体，凹模体，其特征在于由支承辊8与工作辊7构成一行星辊组合冲头，支承辊8与工作辊7的上端与凸模体6轴承连接凸模体安装在滑块上，凸模体与驱动器连接，在驱动器作用下可作周向转动，工作辊由三个或三个以上可自转的轴辊组成，沿支承辊8圆周均匀设置并与支承辊8摩擦接触，工作辊为一圆锥体，安装后的外斜角β应与工作内孔的锥角相等，各工作辊的轴线与支承辊轴线成等倾角，凹模置于凹模体内。

3、权利要求1所述的装置，其特征在于所述凹模体与驱动器相连接使凹模体可沿周向转动。

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