轴承套圈冷辗件端面出现毛刺的原因分析及改进

　　摘　要：分析了轴承套圈冷辗件端面上出现毛刺的原因，从轴承套圈冷辗模具的设计入手，对模具的槽深、槽宽、脱模角等加工参数的选择和计算进行了详细介绍。
　　关键词：滚动轴承；冷辗；套圈；毛刺；原因分析
　　1　前言
　　轴承套圈冷辗加工过程中，冷辗件端面上经常出现较大的毛刺（图1）。可能存在的情况，一种是刚换的新模具辗出的产品端面上出现毛刺；另一种是新模具辗出的产品合格，但经过一段时间或辗过几百件、上千件产品之后，辗出的产品端面上又开始出现毛刺。经过分析发现，造成冷辗产品端面出现毛刺的原因主要是加工模具时参数选择的不合理或模具磨损后没有及时更换返修。 　　2　新模具
　　用新模具冷辗的套圈端面出现毛刺，主要原因是新模具加工时槽深T、槽宽B、脱模角θ选择不合理。
　　2.1 槽深
　　选Z小坯料的壁厚分配槽深，辗轮、芯辊参数分配如图2所示。由冷辗扩的原理知：由一个主驱动的模具（冷辗轮）来成形外表面形状，以一个从动的旋转模具（芯辊）来成形内表面形状，由支承轮将其挤压成形^[1]。在辗压过程中冷辗轮是主驱动，故冷辗轮槽深 应大于坯料壁厚的一半以上（一般取毛坯壁厚的1/2～2/3），尽可能加大外圈辗轮槽深可避免冷辗件端面起毛刺^[2]。而芯辊槽深T_m应大于等于套圈内径圆角尺寸^[3]。 　　2.2 槽宽
　　槽宽的选择应考虑冷辗件的Z小高度及脱模回弹量^[4]。辗轮槽宽Z小值B_M为：
　　B_M=B_o-ΔB-ΔB′
　　式中：Bo为冷辗件Z小宽度；ΔB为脱模回弹量，一般在0.03～0.06mm；ΔB′为模具的弹性变形，一般在0.03mm左右。
　　一般芯辊的槽宽B_m应比辗轮的槽宽B_M大0.10-0.20mm。对内圈芯辊应选上限，以利于调整锥度，但还应考虑毛坯的高度，相差过大易造成外径尺寸偏差及端面不平。
　　2.3 脱模角
　　脱模角也是影响套圈端面毛刺的主要参数。脱模角可选3°～15°，脱模角越大，越易成形，但端面斜度过大，磨削量过大。而斜度过小，金属流动性差，不易成形且模具易粘料。选择脱模角的原则是：辗扩比越大，冷辗毛坯壁越大，脱模角越小；辗扩比越小，冷辗毛坯壁越小，脱模角越大。表1为几个常见轴承型号的脱模角。 　　3　使用过的模具
　　冷辗成形时，模具在工件端面上滚动（或滚动+滑动），坯料在凹模内变形并产生切向流动，使坯料与模具间产生剧烈摩擦，造成不同程度的磨损伤痕，严重的磨损将使模具的型腔尺寸发生变化或改变模具的表面状态使之不能继续使用。这主要是模具磨损后槽宽B、脱模角θ的大小产生变化所致。因此，必须按上述的几个参数分析对模具进行修磨，以避免出现毛刺。
　　4　结束语
　　从轴承套圈冷辗模具的设计入手，经过不断地实践和改进，总结出模具参数的选择及其相应尺寸的匹配。该方法对冷辗轴承套圈端面出现毛刺有显著的改善效果，从而提高了冷辗轴承套圈的产品质量，具有很好的推广价值。
　　参考文献：
　　[1]华林,黄兴高,朱春东.环件轧制理论和技术[M].北京:机械工业出版社,2001.
　　[2]毛华杰,田亮.双沟球轴承外圈冷辗扩数值模拟与试验研究[J].轴承,2010(2):25-28.
　　[3]夏新涛,马伟,颉潭成,等.滚动轴承制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,2007.
　　[4]李华,王斌,曹铁珍.环件宽径比对环件冷辗扩工艺的影响规律研究[J].机械设计与制造,2008(8):144-146.