一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道锻造工艺及滚道整型工装的制作方法

本申请涉及轴承锻造，尤其是涉及一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道锻造工艺及滚道整型工装。

背景技术：

1、单列圆锥滚子轴承是指滚动体为圆锥形，且仅包含一排滚子的分离型滚动轴承，其轴承内圈与轴承外圈均设有与圆锥滚子相匹配的锥形滚道。该类轴承在工作过程中，滚道锥面同时承受径向载荷、轴向载荷以及滚动体与滚道之间的摩擦力，因此滚道锥面的质量水平直接影响着轴承的使用寿命。

2、目前，单列圆锥滚子轴承的外圈通常采用高温锻造成型，依次经过下料、镦粗、冲孔、扩孔、整型以及后续的冷却、热处理等工序。然而，在锻造过程中，坯料内部的锻造流线即纤维组织的分布方向难以与滚道锥面保持一致；并且，高温锻件在冷却过程中易发生不均匀收缩和变形，导致外圈滚道锥面在扩孔工序后，其加工余量与形位公差极难精确控制。

技术实现思路

1、为有助于提升滚道锥面的材料致密度，使锻造流线更加平行于滚道，保证轴承外圈滚道锥面的尺寸精度与形位公差，减少高温锻件在冷却过程中发生的不均匀收缩和变形，降低后续加工余量，有效提升轴承的疲劳寿命和运行可靠性，本申请提供一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道锻造工艺及滚道整型工装。

2、第一方面，本申请提供的一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道锻造工艺，采用如下的技术方案：

3、一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道锻造工艺，包括如下步骤：

4、下料，将棒料加热至锻造温度，热剪切后获得坯料；

5、镦粗，对所述坯料进行镦粗，镦粗比为3-5；

6、冲孔，采用冲孔冲头对镦粗后的坯料冲制盲孔，其中，冲孔冲头的锥角角度小于25°；

7、穿孔，将冲孔后坯料的盲孔反向冲通，并进行双面涨孔至预设尺寸；

8、扩孔，采用碾压盘对穿孔后的坯料进行扩孔，碾压盘形状与预设最终锻件成品形状一致；

9、整型，采用滚道整型工装对扩孔后的锻件进行精整型，扩孔后的坯料滚道锥面尺寸比所述滚道整型工装的整型面尺寸大0.5mm-2mm；

10、锻后冷却，采用前期快冷后期空冷的方式对锻件进行冷却；

11、退火。

12、优选的，在所述镦粗步骤中，所述坯料的高径比为3；所述锻后冷却步骤中，前期快冷后期空冷的方式包括先采用风冷与水雾冷却的方式同时对锻件进行冷却，锻件冷却至第一预设冷却温度后，然后采用风冷对锻件进行冷却，锻件进一步冷却至第二预设冷却温度后，采用自然空冷。

13、第二方面，本申请提供的一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道整型工装，采用如下的技术方案：

14、一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道整型工装，用于所述的锻造工艺中，包括：

15、下模座；

16、上模座，沿竖直方向滑动设置在所述下模座上方；

17、成型模，设置在所述下模座上，所述成型模上具有用于放入轴承外圈锻件的放置腔，所述放置腔的内径用于与轴承外圈锻件终锻温度下的预设外径匹配；

18、整型模，设置于所述上模座上，所述整型模具有挤压轴承外圈锻件滚道锥面的整型锥面，所述整型锥面用于与轴承外圈锻件终锻温度下的预设滚道锥面匹配；

19、驱动组件，用于驱使所述上模座带动整型模移动。

20、优选的，所述下模座上具有安装腔，所述成型模位于安装腔内，所述安装腔内设置有预应力模，所述预应力模套设在成型模外圈，所述预应力模内环面具有限位内锥面，所述成型模外周面具有限位外锥面，所述限位内锥面用于与限位外锥面抵接，所述下模座上可拆卸设置有压紧盖板，所述压紧盖板用于将预应力模压紧在下模座上。

21、优选的，所述压紧盖板内周面具有压紧内锥面，所述预应力模外周面具有压紧外锥面，所述压紧外锥面用于与压紧内锥面抵接，所述压紧内锥面、压紧外锥面、限位内锥面和限位外锥面的直径均从上至下递增。

22、优选的，所述预应力模上设置有多个卸料杆，多个所述卸料杆上共同连接有卸料板，所述卸料板为环形，所述卸料板的内径与整型模的最大外径适配。

23、优选的，所述下模座上沿竖直方向滑动穿设有顶杆，所述顶杆伸入放置腔内，所述上模座上通过拉杆连接有底板，所述底板位于顶杆下方，所述底板用于抵接顶杆上移，以支撑轴承外圈锻件移出放置腔。

24、优选的，所述放置腔内沿竖直方向滑动设置有用于支撑轴承外圈锻件的支撑座，所述顶杆位于支撑座下方，所述支撑座上开设有泄压孔，当所述整型模压紧支撑座上的轴承外圈锻件时，所述顶杆的下端高于底板的上表面。

25、优选的，所述支撑座上表面开设有凹槽，所述凹槽的直径大于等于轴承外圈锻件终锻温度下的预设最小内径，所述泄压孔位于凹槽底壁。

26、优选的，所述顶杆位于放置腔内的一端具有防脱块，所述防脱块的横截面积大于顶杆的横截面积，所述下模座上开设有与防脱块卡接配合的卡接槽，所述防脱块的厚度小于卡接槽的深度，所述防脱块与泄压孔对准，且所述防脱块的横截面积大于泄压孔的横截面积。

27、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

28、1.通过将镦粗比设计为3-5，有助于在保证坯料不弯曲、不产生双鼓的前提下，通过大镦粗比使材料发生充分的三向压应力变形，坯料内部的疏松、微孔、缩孔在变形过程中被焊合而致密化，从而一定程度上提升材料的致密程度，进一步采用大锥角冲头冲孔、反向穿孔、双面涨孔的工艺，使得锻造流线在中部集中，通过扩孔碾环后，有助于使得锻造流线与滚道平行，而通过前期快冷后期空冷的方式对锻后的锻件进行冷却，进一步保证滚道组织均匀，有效提升轴承寿命；

29、2.整型工装工作时，将扩孔后预设终锻温度下的轴承外圈锻件放入成型模中，接着启动驱动组件，驱动组件驱使上模座带动整型模向下运动，使整型模上的整型锥面与轴承外圈锻件的滚道锥面完全贴合，从而进行强制性的精密整型，由于整型锥面的锥角与轴承外圈锻件终锻温度下的预设滚道锥角一致，且整个整型模为室温状态，在整型锥面抵接轴承外圈锻件整型过程中，能迅速局部降温，利用温差产生的热收缩效应，有助于稳定轴承外圈锻件整型后的尺寸与形状，保证滚道锥面的尺寸精度与形位公差，减少高温锻件在冷却过程中发生的不均匀收缩和变形，从而降低后续加工余量，大幅减少原材料切削浪费，提高材料利用率，形成更均匀、更精密的滚道形状，有效提升轴承的疲劳寿命和运行可靠性。

1.一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道锻造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道锻造工艺，其特征在于，在所述镦粗步骤中，所述坯料的高径比为3；所述锻后冷却步骤中，前期快冷后期空冷的方式包括先采用风冷与水雾冷却的方式同时对锻件进行冷却，锻件冷却至第一预设冷却温度后，然后采用风冷对锻件进行冷却，锻件进一步冷却至第二预设冷却温度后，采用自然空冷。

3.一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道整型工装，用于权利要求1-2中任意一项所述的锻造工艺中，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道整型工装，其特征在于，所述下模座(1)上具有安装腔(8)，所述成型模(3)位于安装腔(8)内，所述安装腔(8)内设置有预应力模(9)，所述预应力模(9)套设在成型模(3)外圈，所述预应力模(9)内环面具有限位内锥面(91)，所述成型模(3)外周面具有限位外锥面(31)，所述限位内锥面(91)用于与限位外锥面(31)抵接，所述下模座(1)上可拆卸设置有压紧盖板(10)，所述压紧盖板(10)用于将预应力模(9)压紧在下模座(1)上。

5.根据权利要求4所述的一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道整型工装，其特征在于，所述压紧盖板(10)内周面具有压紧内锥面(101)，所述预应力模(9)外周面具有压紧外锥面(92)，所述压紧外锥面(92)用于与压紧内锥面(101)抵接，所述压紧内锥面(101)、压紧外锥面(92)、限位内锥面(91)和限位外锥面(31)的直径均从上至下递增。

6.根据权利要求4所述的一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道整型工装，其特征在于，所述预应力模(9)上设置有多个卸料杆(11)，多个所述卸料杆(11)上共同连接有卸料板(12)，所述卸料板(12)为环形，所述卸料板(12)的内径与整型模(6)的最大外径适配。

7.根据权利要求3所述的一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道整型工装，其特征在于，所述下模座(1)上沿竖直方向滑动穿设有顶杆(13)，所述顶杆(13)伸入放置腔(5)内，所述上模座(2)上通过拉杆(21)连接有底板(14)，所述底板(14)位于顶杆(13)下方，所述底板(14)用于抵接顶杆(13)上移，以支撑轴承外圈锻件(4)移出放置腔(5)。

8.根据权利要求7所述的一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道整型工装，其特征在于，所述放置腔(5)内沿竖直方向滑动设置有用于支撑轴承外圈锻件(4)的支撑座(15)，所述顶杆(13)位于支撑座(15)下方，所述支撑座(15)上开设有泄压孔(16)，当所述整型模(6)压紧支撑座(15)上的轴承外圈锻件(4)时，所述顶杆(13)的下端高于底板(14)的上表面。

9.根据权利要求8所述的一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道整型工装，其特征在于，所述支撑座(15)上表面开设有凹槽(17)，所述凹槽(17)的直径大于等于轴承外圈锻件(4)终锻温度下的预设最小内径，所述泄压孔(16)位于凹槽(17)底壁。

10.根据权利要求8所述的一种单列圆锥滚子轴承外圈滚道整型工装，其特征在于，所述顶杆(13)位于放置腔(5)内的一端具有防脱块(18)，所述防脱块(18)的横截面积大于顶杆(13)的横截面积，所述下模座(1)上开设有与防脱块(18)卡接配合的卡接槽(19)，所述防脱块(18)的厚度小于卡接槽(19)的深度，所述防脱块(18)与泄压孔(16)对准，且所述防脱块(18)的横截面积大于泄压孔(16)的横截面积。