压模在大型渗碳钢轴承套圈二次淬回火中的应用

　　摘　要：对FC、FCD、37（8）系列轧辊用大型渗碳钢轴承套圈二次淬、回火的压模工作面尺寸进行了合理设计，结果表明，压模支撑零件工作面尺寸的设计采用相应部位车加工的下限尺寸能确保磨加工的要求。改进后的压模解决了轴承内、外圈压模同零件难以分离的问题，消除了零件的凹心现象。
　　关键词：滚动轴承；轧辊轴承；套圈；淬火；回火；压模
　　FC、FCD、37（8）系列大型轧辊轴承属普通圆锥或圆柱滚子轴承，其套圈采用G20Cr2Ni4A钢制造，结构特点为高度较大，有的产品高度与外径的比例几乎达到1：1。由于其工艺流程以及实际加工工艺决定了在渗碳淬火后二次淬火前存在较大的淬火变形，本文就控制二次淬、回火的尺寸和变形，确保成品质量进行了探讨。
　　1　压模的工作原理及工作尺寸的设计
　　渗碳轴承零件在二次淬火时一般都有收缩的趋势，而采用套模淬火，通过压模对轴承零件内表面有一向外的撑力以抵消套圈收缩时产生的轴向力，达到控制零件尺寸和变形的目的。
　　为达到工艺文件要求，压模支撑零件工作面尺寸设计是否合理起决定性作用。尺寸过大，易造成零件外径留量大而滚道留量不足；尺寸过小，易造成零件内径留量大而外径留量不足。通过对大型渗碳钢套圈二次淬、回火后留量及磨加工后质量状况多年的跟踪摸索，得出了压模支撑零件工作面尺寸的Z佳选择是采用相应部位车加工尺寸下限，这样能同时兼顾内、外径留量。
　　2　外圈尺寸及变形控制
　　图1是普通圆锥滚子轴承外圈淬火压模工作示意图。通过上、下模支撑套圈滚道达到控制尺寸和变形的目的，所用压模的工作尺寸采用窄端面滚道车加工尺寸的下限。跟踪的部分轴承外圈二次淬、回火后的尺寸及其变形情况见表1。 　　从表1可看出，加工的零件尺寸和变形完全符合有关技术要求。在加工部分轴承内圈时亦采用了与外圈类似的压模，此时压模支撑面为圆柱面。跟踪的内圈有：382948X2-2LS/22、FC3854200/HC/02、3806/216.103/22和FC4866220/02，其在二次淬、回火后的尺寸和变形情况见表2。可以看出，轴承内圈所用压模的工作尺寸亦采用内径车加工尺寸的下限，加工的零件尺寸和变形均满足工艺文件的有关技术条件，保证了磨加工的要求。但是，通过对整个套模过程的跟踪，又发现这些型号的套圈淬火后脱模较困难。分析认为，当压模工作面的高度尺寸设计得接近产品工作尺寸时，由于模具支撑面是圆柱面无锥度，二次淬火后零件抱紧压模而造成很难脱模。特别是FC3854200/HC/02、FCA866220/02高度与外径几乎等同，给操作者增加了难度，可能因脱模操作不当导致磕碰伤甚至出现废品。若将压模工作面的高度尺寸设计得低些，这虽然利于脱模但在零件二次淬火套模时由于零件的半高处得不到支撑，必然会产生凹心现象，影响后工序的加工。 　　3　工艺改进
　　为了方便脱模和解决零件的凹心问题，必须时压模的结构重新考虑。图2是适用上述型号轴承内圈或圆柱滚子轴承外圈淬火压模工作示意图。由活动块的外圆周面支撑零件内表面，其沿圆周方向被切割成若干等份。采用这种结构可将活动块设计得足够高，以便对零件内表面的全高进行支撑，因此不会出现凹心问题。零件二次淬火冷却打掉销子后，锥体可以被其与底板之间的压簧顶起，使活动块缩回，可方便地取下零件，解决了普通轴承内圈或圆柱滚子轴承外圈存在的压模与零件分离困难的问题。活动块的工作尺寸设计为零件车加工内径的下限尺寸，可达到控制产品二次淬、回火后留量的目的。 　　对部分零件的留量、变形和脱模、凹心等进行了较为全面的跟踪。结果见表3。 　　从表3可看出，加工的零件尺寸和变形均满足有关技术条件要求，零件脱模自如，且加工的产品（特别是有较高高度尺寸的大型渗碳轴承套圈）无凹心现象。
　　4　结束语
　　对于大型渗碳圆锥滚子轴承外圈采用图1所示的压模进行二次淬火控制尺寸和变形效果较好。压模工作面尺寸设计为零件窄端面车加工尺寸的下限尺寸是完全可行的，套圈外径留量合格，符合磨加工的要求。
　　对于大型渗碳普通轴承内圈或圆柱滚子轴承外圈采用图2所示的压模进行二次淬火，控制尺寸和变形效果较好。同时解决了零件与压模分离困难的问题和较大高度尺寸零件的凹心现象。压模工作面尺寸设计为零件内径车加工尺寸的下限尺寸是完全可行的，套圈外径留量合格，符合磨加工的要求。