轴承套圈冷辗扩加工技术
轴承精密冷辗扩及磨削超精技术的发展状
轴承精密冷辗扩及磨削超精技术的发展状一、精密辗扩技术轴承套圈是作为大批量生产的零件。
采用传统的加工方法，材料利用低，工作条件差，且难以满足现在产品的要求。
近年来迅速发展的精密冷辗扩加工工艺是一种少、无切削的新工艺，由于精密冷辗扩能最大限度地使工件形状和精度接近于成品零件的形状和精度，并可显著改善工件的内在质量，大幅度地节省原材料，具有很好的经济和社会意义，所以该加工方法引起国内外轴承企业界的普遍重视。
（一）应用冷辗扩技术制造轴承套圈的优点1、可以降低原材料的消耗。
如果采用通常的切削加工方法来制造，材料的利用率通常为40~50%，而用冷辗压方法制造，材料利用率则可达60～75%。
例如：6308常规工艺下料0.918Kg，冷辗工艺下料0.68 Kg，两者相差0.23 Kg。
2、可以大幅度提高劳动生产率。
冷辗压是在辗扩机上进行的，机床的一次行程就可以完成所有形面的加工。
3、可以提高零件的机械性能。
冷辗压变形后，金属材料的晶粒组织更加致密，金属流线不变，没有切断，所以材料的抗疲劳强度提高。
采用冷辗工艺其寿命可稳定提高一倍。
洛阳轴承研究所1984年对冷辗6204轴承进行寿命实验结果表明，实际寿命与计算寿命之比达到22倍以上，可靠性达99.93%。
1990年洛阳轴承厂将冷辗工艺应用于6206轴承，实验结果为6206轴承的实验寿命与计算寿命之比达到20多倍，1998年洛阳轴承研究所与温州摩托车轴承有限公司合作，把冷辗工艺应用于摩托车曲柄连杆轴承6304，实验结果为轴承寿命1000小时，可靠性99.99%，而采用钢管车削轴承寿命为300小时，可靠性98%。
4、可以降低零件的制造成本。
冷辗压可以减少材料消耗和缩短加工时间，降低了生产成本。
减少材料消耗和缩短加工时间，机床的一次行程就可以完成多个形面加工，大幅度提高劳动生产率，节省能耗等。
5、具有很好经济效益和社会效益。
以6308为例：节材0.23 Kg，如钢材按3.6元/ Kg，节省0.828元；节约锻造加退火费达2.5元/ Kg，节能效益为2.5×0.23=0.58元；机加工减少25%，常规车加工套圈加工费为0.8元/套，那么冷辗节约加工费为0.8×25%=0.2元。
冷辗轴承套圈工艺研究
关键词： 轴承套圈； 冷辗成型； 产品类型； 工艺路线
中图分类号 ： Ｈ１２Ｔ ８ Ｔ ６ ；Ｇ３ ６
ＺＨＯＵ ｅ ｃ ｅ ｇ， Ｉ ｅ Ｙｕ — ｈ ｎ Ｌ ｉ Ｌ
ｒ ｅｈ ｉａＣ ｎｅ，ａｂｎＢ ａｉｇＧ ｏ ｐＣ ｍｐｎ ， ｒｉ １０ ３，ｈｎ ） ｃｎｃｌ ｅｔｒ ｒｉ ｅｒ ｒｕ ｏ ａｙ ｂｎ ０ ６Ｃ ｉａ Ｔ Ｈ ｎ Ｈａ ５
件虽然属于对称形状 ， 但其截面材料的分布是不
第ｌ 期
类。
情月成 ，等 ： ｊ 冷辗轴承套罔 Ｔｌ研究 艺
３１ 截 面对 称型 套 圈 ．
这类套 圈的横截面形状是对称的 ，这样在冷
辗过程中就可使机床 、辗压件及辗压模具等受 力
均匀， 机床零件和模具的寿命得到提高 ， 同时义可 使辗压件在 一种平衡的状态下变形 ，有利于金属
的变形 流 动和按 照 ｝ 的部位 分布 。 殳定
ａｅｅ ａ ｏ ａｅ ． ｒ ｌｂ ｒｔ ｄ
Ｋ。 ｙ神
： ｅ ｒ ｇｒ ｇ ｃ ｌ ｌｎ ｄ ｌｐ ｏ ｕ ｔ ｎｔｐ ；ｅ ｈ ｏｏ ｙｒ ｕｅ ｂ ａｉ ｎ ； ｏｄｒ ｌ ｇｔ ｍｏ ｅ； ｒ ｄ ｃｉ ｅ ｔｃ ｌｇ ｔ ｎ ｉ ｏｉ ｏ ｏ ｙ ｎ ｏ
行程结束 ， 随后可以进行下一个循环 的辗压。 冷辗
１ 前言
冷辗技术作为一项先进技术 ，在轴承套 圈加 工 中有着广泛 的应用 ， 以实现对轴承坯料的少 、 无
的最大优点是不破坏加工零件的金属流线 ，而车 磨等机械加工则破坏被加Ｔ零件的金属流线 ， 使
零件强度降低（ 见图 ｌ图 ２ 。 、 ） பைடு நூலகம்
切削加工 ，该技术通过对轴承坯料的流动方 向和
图 ４ 非 埘 称 截 面套 罔 小 意
冷辗扩的工艺原理及优劣势
冷辗扩的工艺原理及优劣势发布时间：2007-12-10浙江陀曼精密机械有限公司俞朝杰冷辗扩加工是一种少、无切削的新工艺，由于精密冷辗扩能最大限度地使工件形状和精度接近于成品零件的形状和精度，并可显著改善工件的内在质量，世界各国都在致力于冷辗扩技术的开发研究，并已在批量生产中实际应用。
如英国FORMFIO公司的冷辗生产线，德国SKF公司的EMB型封闭成型扩孔机冷辗生产线，德国宝飞螺（巴德杜本）的URWA型全自动轴承套圈冷辗机，日本共荣的CRF型冷辗机等，其中德国和日本的设备在国内轴承行业已有少量引进。
虽然国内很多企业对冷辗技术的关注不断增加，但受制于原材料质量、毛坯重量与精度、冷辗工艺以及缺乏高性价比的设备等原因，轴承套圈冷辗技术一直未能得到广泛应用，因此了解冷辗扩的工作原理、工艺以及所存在的优劣势，有助于企业对于冷辗扩的应用作出正确选择。
一、冷辗扩的工作原理1、精密冷辗技术是在常温下将环形回转类零件采用挤压进而塑性变形而得到成品件的一种冷加工成形方法。
冷辗扩的工作理是由一个主驱动的成型辗轮来成形外表面形状，一个从动的成型芯棒来成形内表面形状，芯棒和工件由支承轮支承，辗压工件时，辗轮带动工件旋转，芯棒在与进给装置固联的支承轮的推动下挤压工件，从而实现工件的辗压。
2、冷辗扩阶段分析在冷辗压过程中，辗压力不是个常数，其随着进给的行程变化，有着明显的阶段性，冷辗压力与行程关系一般可分为三个阶段：第Ⅰ阶段——压紧变形阶段。
辗压开始，支承轮机构开始进给，辗压力必须克服金属内部的变形阻力以及坯料与模具间的摩擦力，使所有的金属晶格完全被压紧，金属材料开始产生塑性变形，辗压力急剧增高。
第Ⅱ阶段——稳定变形阶段。
支承轮机构继续进给，迫使金属继续流动。
在这阶段中，只改变坯料高度，变形区稳定不变，塑性变形区高度不随时间而改变，压力也不随行程而变化，故称为此阶段内的塑性变形区高度称为稳定塑性变形区高度。
该高度可根据当辗压力达到某一最小值时，才可产生稳定变形的原理来确定。
冷辗扩工艺应用于双沟球轴承套圈的试验研究
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机械工程师
已基本完成，本文对其试验研究结果进行介绍，供参 考。 最终我们与某表面技术处理研究所合作，解决了模具 的表面钛化技术； 与广州机床研究所合作， 配制了与国 外机械性能相近的冷却液，较好地解决了模具粘连这 一冷辗工艺中棘手的问题。 （ $）模具制造。我厂的真空淬火炉和真空回火炉 保证了模具的热处理工艺水平， 使模具性能符合要求。 由于双沟球轴承套圈的形状比较复杂，其冷辗模具也 必然复杂，因此我厂用光学曲线磨加工，以便保证精 度， 但工作表面仍要抛光。在合理设计的基础上， 模具 尺寸还需要通过试验不断修正才能确定。 目的： 开拓冷辗扩工艺领域， 填补“冷辗扩工艺应用 （# ） 于双沟球轴承套圈” 这一国内空白。 确定双沟球轴承套圈的冷辗毛坯尺寸。 （$） （!）确 定 双 沟 球 轴 承 套 圈 的 冷 辗 模 具 尺 寸 、 材料 及热处理工艺。 以 （%）用国产 &’( 型全自动冷辗扩机进行试验， 提高精度， 降低废品率， 使产品符合设计要求。 完成其它工艺配套。 （) ） 要求： 辗扩后工件符合图纸要求。 （# ） 主要技术经济指标如表 #。 （$）
［参考文献］
［ 计量出版社， ! ］ 廖念钊 " 互换性与技术测量［ #］ " 北京： !$%&" ［ 辽宁科学技术出版社， & ］ 范德梁 " 公差与技术测量［ #］ " 沈阳： !$%’"
（编辑 明
涛）
作者简介： 陈 勇（!"#$% ）， 男， 工程师， 主要从事机电一体化专业教 学、 科研工作。 修改日期： &’(&%()%!"
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冷辗扩的工艺原理及优劣势
冷辗扩的工艺原理及优劣势发布时间：2007-12-10xx陀曼精密机械有限公司xx冷辗扩加工是一种少、无切削的新工艺，由于精密冷辗扩能最大限度地使工件形状和精度接近于成品零件的形状和精度，并可显著改善工件的内在质量，世界各国都在致力于冷辗扩技术的开发研究，并已在批量生产中实际应用。
如英国FORMFIO公司的冷辗生产线，德国SKF公司的EMB型封闭成型扩孔机冷辗生产线，德国宝飞螺（巴德杜本）的URWA型全自动轴承套圈冷辗机，日本共荣的CRF型冷辗机等，其中德国和日本的设备在国内轴承行业已有少量引进。
虽然国内很多企业对冷辗技术的关注不断增加，但受制于原材料质量、毛坯重量与精度、冷辗工艺以及缺乏高性价比的设备等原因，轴承套圈冷辗技术一直未能得到广泛应用，因此了解冷辗扩的工作原理、工艺以及所存在的优劣势，有助于企业对于冷辗扩的应用作出正确选择。
一、冷辗扩的工作原理1、精密冷辗技术是在常温下将环形回转类零件采用挤压进而塑性变形而得到成品件的一种冷加工成形方法。
冷辗扩的工作理是由一个主驱动的成型辗轮来成形外表面形状，一个从动的成型芯棒来成形内表面形状，芯棒和工件由支承轮支承，辗压工件时，辗轮带动工件旋转，芯棒在与进给装置固联的支承轮的推动下挤压工件，从而实现工件的辗压。
2、冷辗扩阶段分析在冷辗压过程中，辗压力不是个常数，其随着进给的行程变化，有着明显的阶段性，冷辗压力与行程关系一般可分为三个阶段：第Ⅰ阶段——压紧变形阶段。
辗压开始，支承轮机构开始进给，辗压力必须克服金属内部的变形阻力以及坯料与模具间的摩擦力，使所有的金属晶格完全被压紧，金属材料开始产生塑性变形，辗压力急剧增高。
第Ⅱ阶段——稳定变形阶段。
支承轮机构继续进给，迫使金属继续流动。
在这阶段中，只改变坯料高度，变形区稳定不变，塑性变形区高度不随时间而改变，压力也不随行程而变化，故称为此阶段内的塑性变形区高度称为稳定塑性变形区高度。
该高度可根据当辗压力达到某一最小值时，才可产生稳定变形的原理来确定。
外球面轴承外圈冷辗扩有限元分析_赵秀婷
外球面轴承外圈冷辗扩有限元分析赵秀婷,王雅红(洛阳理工学院,河南 洛阳 471023)摘要:基于环件轧制理论,分析外球面轴承外圈的冷辗扩工艺,应用A b a q u s 软件建立轧制的三维模型,并利用A b a q u s /E x p l i c i t 显式算法对外球面轴承外圈的冷辗扩成形进行模拟分析,研究了不同的模具结构、尺寸和进给规范对成形过程的影响,揭示了外球面轴承外圈冷辗扩成形的机理。
关键词:外球面轴承;外圈;冷辗扩;有限元分析中图分类号:T H 133.33;T G 316;O 241.82 文献标志码:B 文章编号:1000-3762(2009)09-0039-04F E M S i m u l a t i o no nC o l dR o l l i n g o f O u t e r S p h e r i c a l B e a r i n g R i n g sZ H A OX i u -t i n g ,W A N GY a -h o n g(L u o y a n g I n s t i t u t e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,L u o y a n g 471023,C h i n a )A b s t r a c t :B a s e d o nt h e t h e o r y o f r i n g r o l l i n g ,t h e c o l d r o l l i n g t e c h n o l o g yi s a n a l y z e df o r o u t e r s p h e r i c a l b e a r i n gr i n g ,t h e m o u l d ,t h e r i n g b l a n ka n d t h e t e c h n i q u e p a r a m e t e r s a r e p r e d e s i g n e d .A b a q u s i s u s e dt o b u i l d 3-d i m e n t i o nr o l l i n g m o d e l ,a n dt h eA b a q u s /E x p l i c i t f i n i t ee l e m e n t m e t h o di s u s e dt oa n a l y z et h ec o l dr o l l i n go f o u t e r s p h e r i c a l b e a r i n g r i n g .T h e f o l l o w i n g a s p e c t s a r e r e v e a l e d ,s u c ha s e f f e c t s o f s t r u c t u r e a n d s i z e o f m o u l d a n d f e e d i n g p a r a m e t e r s o n d e f o r -m i n g p r o c e s s ,t h e p r i n c i p l e s o f c o l dr o l l i n g .K e yw o r d s :o u t e r s p h e r i c a l b e a r i n g ;o u t e r r i n g ;c o l dr o l l i n g ;F E M 目前冷辗扩技术在形状复杂环件的辗扩成形理论方面虽取得了一些成果,但是由于复杂环件冷辗扩成形的过程中影响因素很多,辗扩过程中的一些参数发生改变,使得环件形状不理想。
轴承套圈冷辗扩基本原理与应用
第六章 轴承套圈冷辗扩技术的现状及发展前景
对冷辗扩成型模具，目前还没有完全清楚冷辗 扩模具服役的工艺条件，无法建立轴承套圈冷辗扩 模具设计、制造和使用的科学依据和技术规范，以 至于模具特别是芯辊寿命一直处于较低水平，不过 通过对模具的制造工艺和材料的改进，模具的使用 寿命已经有了很大的进步。
虽然还有这么多因素制约冷辗扩技术的发展， 但是应该相信随着我国科技的不断进步，天马集团 的飞速发展，在不久的将来我们公司乃至整个轴承 行业冷辗将占据重要的位置。
当前精密冷辗技术在世界范围内处于成长和上 升时期。这一阶段的主要标志是在应用中提高、完 善、发展，在发展中扩大应用。
第1章 冷辗扩技术的来由及背景
精密冷辗技术的成功应用需要4个条件： A． 先进而适用的冷辗环机。 B． 质量足够高、供应充足的模具及其制造技术。 C． 冷辗用坯料的制备。 D． 掌握冷辗技术的人员培训。
一般来说工件冷辗扩以后的公差与工件冷辗扩以 前的公差大致相等，要保证辗扩以后的精度就必须保 证冷辗扩前毛坯的精度。一般冷辗扩加工的套圈内、 外径公差在±0.05mm左右，圆度误差在0.06 mm以内。
第五章 冷辗扩加工的工件精度
对冷辗扩前工件的加工精度控制的综合指标应当是 工件的体积（重量）。保证冷辗扩前套圈的重量不超过 允许的公差带就可以较为有效地保证冷辗后套圈的精度。 因此，我们公司在冷辗扩前、粗车加工以后增加一道重 量分选工序，既精车车沟工序，保证冷辗毛坯重量的公 差与毛坯重量之比为1%左右，当然这个重量不是固定不 变的，宽而壁厚较薄的毛坯允差较大，宽而厚的毛坯允 差较小。
汽车用深沟球轴承套圈冷辗扩工艺设计
件 材 料 的分 配 。 （１） 毛 坯 内径 ｄ 的 确 定 。 根 据 冷 辗 扩 件 的 内 径 尺 寸 及 选
定 的辗扩 比计算 出毛坯 的内径 。
ｄ ＝ｄ ／Ｋ
２０Ｏ４１６６．Ｏ １ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｐａｒｔｓ
研 究与开 发
Ｋ ＝矗 ／ｄ
式 中 ：ｄ 为冷 辗件 内径 ；ｄ 为 毛 坯 内 径 。 对 于 辗 扩 比 的取 值 ，要 综 合 考 虑 冷 辗 件 尺 寸 、模 具 尺 寸 、
成 型 完 全 、节 材 、生 产 效 率 等 因 素 。对 于 深 沟 球 轴 承 套 圈 ． 一 般 辗 扩 比取 值 范 围 为 Ｋ＝１．２～１．７。 在 此 例 中 内 圈选 用 的 最 大 辗 扩 比 为 １．４９。外 圈选 用 的 最 大 辗 扩 比 为 １．５１
ＬＩＵ Ｍｅｉｈｕａ． ＬＩ Ｙｉｘｕ． ＹＡＮＧ Ｙａｏｘｉａｎｇ
（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｓｈａｏｇｕａｎ Ｆｏｕｎｄｒｙ ａｎｄ Ｆｏｒｇｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｏｇｕａｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１２０３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｓ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｄｅｅｐ ｇｒｏｏｖｅ ｂａｌｌ ｂｅａｒｉｎｇ ｒｉｎｇ’Ｓ ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｄｒａｗｉｎｇ，ｂｌａｎｋ ｄｒａｗｉｎｇ， ａｎｄ ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｔｏｏｌｉｎｇ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｓ ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍ ａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｆｏｒｇｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｅｅｐ ｇｒｏｏｖｅ ｂａｌｌ ｂｅａｒｉｎｇ ｒｉｎｇ ｗｅｒｅ ｉｍ ｐｒｏｖｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ．
精密冷辗扩工艺及其节能价值
ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ 叨． Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ ＆ Ｍａ ｎ ｕ —
ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ３ ８（ １ ９ ９ ８ ） ： １ １ ８ ３ — １ １ ９ １ ．
文章编 号 ： １ ６ ７ ２ — ０ １ ２ １ （ ２ ０ １ ３） ０ ５ — ０ ０ ７ ５ — ０ ３
精 密 冷 辗 扩 工 艺 及 其 节 能 价 值
李 建新 （ 中机 十 院 国 际 工 程 有 限 公 司 ， 河南 洛阳 ４ ７ １ ０ ０ ９ ）
摘要 ： 精 密 冷 辗 扩 技 术 是 一 种 制 造 轴 承 套 圈 毛 坯 的先 进 技 术 ， 与传 统车加 工相 比， 可显著 节 约材料 ， 提 高 产 品 内在 品质 。 本 文 详 细 介 绍 了对 于 不 同 的 毛 坯 材 料 应 采 用 的 精 密 冷 辗 扩 工 艺 流 程 ， 并 分 析 了其 在 节 材 、 节
ｗ ａ ｒ ｄ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｕｓ ｉ ｎ ｇ Ｕｐ ｐ ｅ ｒ Ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ（ Ｕ Ｂ Ｅ Ｔ ）
院学报 ， １ ９ ９ ５ ， １ ０： １ － ５ ．
［ １ １ 】张
能 中的重 要作用 。 关 键词 ： 轧制 ； 冷辗扩 ； 工艺 ； 节 能
中图分 类号 ： Ｔ Ｇ３ ３ ３ ． ９ １ 文献 标识 码 ： Ｂ
１ 精 密 冷 辗 扩 技 术 概 述
求 。 近 年 来 迅 速 发 展 的 精 密 冷 辗 扩 加 工 工 艺 是 一 种 少 、 无 切削新 工 艺 ， 由于精 密冷辗 扩 能最 大 限度地 使
轴承套圈冷辗扩加工技术简介
轴承套圈冷辗扩加工技术简介>> 冷辗加工的特点１）可大幅度的节省原材料车加工与冷辗加工下料比较（锻件毛坯）传统的加工方法要包容套圈的全部形状，而冷辗加工仅需要与成品相同体积的毛坯。
采用冷辗加工可节省钢材１５～３５％；减少机械加工量１０～２０％。
２）加工精密高：主要加工表面的尺度精度、粗糙度和形位公差能稳定的达到甚至超过车加工水平。
冷辗套圈的尺寸集中度要好于车加工３）全面改善了工件的内在质量，轴承使用寿命成倍提高，可靠性显著提高，噪声明显降低冷辗与车加工断面比较例如我们用６２０６轴承为代表型号进行的试验。
冷辗用坯料退火组织，按标准（JB1255-81）第一级别图评为3级退火组织A．冷辗后的流线：流线不仅与沟道表面形状一致，在表面上无断头，而且在沟道表面以下，超过1MM深度范围内特别致密，愈接近表面愈致密。
B．原料中的夹杂物在冷辗后也明显按流线取向。
C．冷辗并热处理后的晶粒度：晶粒度一般比传统加工提高2-4级，而且均匀性也大大提高。
D．冷辗并热处理后的显微组织：经冷辗，其碳化物细小而分布均匀、浓度起伏变化小。
按标准（J131255-81）第二级别图应评为2级。
寿命试验结果如下表：４）简化生产流程，降低管理成本。
因冷辗是滚道、倒角一次成型，因此可省掉挖沟，倒角这两道最影响加工质量的工序。
５）提升产品品质。
加工质量靠模具保证，质量易于控制，产品一致性好。
６）自动化程度高，可配置自动生产线。
当前精密冷辗技术在世界范围内处于成长和上升时期。
这一阶段的主要标志是在应用中提高、完善、发展，在发展中扩大应用。
在当前阶段，精密冷辗技术在充分发挥自身优点的同时，还必须冷辗环机为核心，在加工精度、稳定性、可靠性，生产效率及自动化程度方面与传统加工技术竞争，并在加工能力和工件种类方面扩大应用范围，直到实现在其适宜的范围内普遍推广应用。
精密冷辗技术的成功应用需要4个条件：A．先进而适用的冷辗环机。
B．质量足够高、供应充足的模具及其制造技术。
双沟轴承外圈冷辗扩成型理论及工艺研究的开题报告
双沟轴承外圈冷辗扩成型理论及工艺研究的开题报告一、选题背景及意义轴承是机械中不可或缺的重要零部件，而轴承的质量和可靠性直接影响到机械设备的性能和寿命。
在制造轴承时，外圈加工成形是制造过程中最为困难的部分，其制造精度和工艺难度都相对较高。
传统的外圈加工方式是采用削铁加工，但这种方法需要很高的工艺精度和设备，加工难度大。
因此，为了提高轴承加工的效率和质量，研究外圈冷辗扩成型方法成为当今轴承加工领域的一个热门课题。
双沟轴承在机械领域中占据着重要的地位，因此研究双沟轴承外圈冷辗扩成型理论及工艺对于提高轴承制造的可靠性和质量有着重要意义。
二、研究目的本研究旨在通过理论分析和实验探究双沟轴承外圈冷辗扩成型的机理和工艺，分析不同参数对外圈成形的影响，并提出一种高效、稳定的外圈成型工艺及优化参数。
三、研究内容本研究主要研究内容包括：1. 双沟轴承冷辗扩成型的机理及原理探究。
2. 双沟轴承外圈冷辗扩成型的工艺流程研究。
3. 确定双沟轴承外圈冷辗扩成型的优化参数。
4. 对不同参数和条件下成形件进行试验检验，评估成形件的品质和高度。
5. 提出高效、稳定的双沟轴承外圈冷辗扩成型工艺，优化参数供参考。
四、研究方法本研究采用理论分析和实验研究相结合的方法，通过计算机辅助仿真及数值分析，探索双沟轴承外圈冷辗扩成型的机理及原理。
同时，进行实验研究，通过模型测试和质量评价，获取经验数据和优化参数，提出高效、稳定的工艺工程。
五、研究预期成果通过本研究，将得到以下预期成果：1. 探明双沟轴承外圈冷辗扩成型的机理及原理。
2. 确定双沟轴承外圈冷辗扩成型的优化参数。
3. 提出高效、稳定的双沟轴承外圈冷辗扩成型工艺。
4. 提高轴承制造的可靠性和质量。
六、可行性分析双沟轴承的冷辗扩成型工艺是现代生产制造的重要研究领域，目前国内外已经有许多相关研究成果，其可行性得到了充分验证。
本研究所涉及的理论和实验方法都是相对简便易行的，同时国内已有较为完备的双沟轴承加工基础设施和生产线，因此本研究具有很高的可行性。
轴承套圈冷辗扩基本原理与应用
第三章 冷辗扩加工的优点
冷辗扩的工作原理是由一个主驱动的模具（滚轮）来成 形外表面形状以及一个从动的旋转模具（芯棒）来成形内表 面形状，他们由支撑轮将其挤压成形，因此这种利用金属材 料的塑性变形来获得所需的零件形状和尺寸，没有材料的切 除，也没有强烈的震动和噪声，因而具有切屑加工所不可比 拟的优点。
a)直壁形状———这类零件的形状简单,易于 加工,在加工中不用考虑材料的分布问题,只要保 证辗压件在辗压过程中的轴向定位准确,就能完 成冷辗过程。
第二章 轴承套圈冷辗扩加工技术的发展概况
b) 内圈或外圈带有浅滚道的形状———这类零件多属 于轴承的深沟球类、短圆柱类等的内外套圈,在加工中就 要适当的考虑金属材料的合理分布,以及变形过程中的流 向问题。
c) 在外径或内径带球面的形状———该类零件虽然 属于对称形状,但其截面材料的分布是不均匀的,这样在冷 辗过程中变形的不一致将对冷辗进程中辗压件的合理成型 产生影响。
d) 外径和内径均为球面形状。 2、截面非对称型套圈
类套圈的横截面形状是对称的，这样在冷辗过程中就可 使机床、辗压件及模具等受力不均匀，机床零件和模具的寿 命得不到保障，同时又可使辗压件在一种非平衡的状态下变 形，不利于金属的变形流动和按照设定的部位分布。
车内径、端面、倒角 车外径、端面、倒角 平面无心 精车 车沟道 车装配倒角
采用车-冷辗扩加工球轴承套圈的工艺为： 车内径与一端面、倒角 车外径与另一端面、倒角 平面 无心 冷辗扩加工 车-冷辗扩工艺不仅工序减少了，而且设备数量和占地面积 也相应减少，同时也节省了人力。
第三章 冷辗扩加工的优点
3、提高了套圈的加工质量 采用冷辗扩加工能提高套圈质量主要表现在以下
《轴承套圈冷辗扩加工 技术原理与应用简介》
轴承套圈冷辗扩加工技术简介
轴承套圈冷辗扩加工技术简介>> 冷辗加工的特点１）可大幅度的节省原材料车加工与冷辗加工下料比较（锻件毛坯）传统的加工方法要包容套圈的全部形状，而冷辗加工仅需要与成品相同体积的毛坯。
采用冷辗加工可节省钢材１５～３５％；减少机械加工量１０～２０％。
２）加工精密高：主要加工表面的尺度精度、粗糙度和形位公差能稳定的达到甚至超过车加工水平。
冷辗套圈的尺寸集中度要好于车加工３）全面改善了工件的内在质量，轴承使用寿命成倍提高，可靠性显著提高，噪声明显降低冷辗与车加工断面比较例如我们用６２０６轴承为代表型号进行的试验。
冷辗用坯料退火组织，按标准（JB1255-81）第一级别图评为3级退火组织A．冷辗后的流线：流线不仅与沟道表面形状一致，在表面上无断头，而且在沟道表面以下，超过1MM深度范围内特别致密，愈接近表面愈致密。
B．原料中的夹杂物在冷辗后也明显按流线取向。
C．冷辗并热处理后的晶粒度：晶粒度一般比传统加工提高2-4级，而且均匀性也大大提高。
D．冷辗并热处理后的显微组织：经冷辗，其碳化物细小而分布均匀、浓度起伏变化小。
按标准（J131255-81）第二级别图应评为2级。
寿命试验结果如下表：４）简化生产流程，降低管理成本。
因冷辗是滚道、倒角一次成型，因此可省掉挖沟，倒角这两道最影响加工质量的工序。
５）提升产品品质。
加工质量靠模具保证，质量易于控制，产品一致性好。
６）自动化程度高，可配置自动生产线。
当前精密冷辗技术在世界范围内处于成长和上升时期。
这一阶段的主要标志是在应用中提高、完善、发展，在发展中扩大应用。
在当前阶段，精密冷辗技术在充分发挥自身优点的同时，还必须冷辗环机为核心，在加工精度、稳定性、可靠性，生产效率及自动化程度方面与传统加工技术竞争，并在加工能力和工件种类方面扩大应用范围，直到实现在其适宜的范围内普遍推广应用。
精密冷辗技术的成功应用需要4个条件：A．先进而适用的冷辗环机。
B．质量足够高、供应充足的模具及其制造技术。
轴承套圈高速镦锻冷辗工艺-浙江中集铸锻有限公司
优点五：环保
� 无三废，环境整洁、噪音低（80dB以下） � 冷却水系统为水冷介质，通过净油装置、纸
张过滤器、磁性分离器、冷却水封闭循环使 用，实现零排放，不产生任何环境污染。
缺点
� 投资成本高 � 技术含量高 � 模具制作难
三、 高速镦锻、冷辗工艺研究
1、高速镦锻锻件组织 2、氧化脱碳 3、纤维组织 4、冷辗纤维组织 5、小结
�
�
优点一：质优
�
锻件表面质量好，加工精度高，车加工余量少， 原材料浪费少。 锻件内部质量好，纤维组织布局有利于增强冲击 韧性和耐磨性，经预处理后套圈性能好，适当淬 火回火处理后，轴承寿命能提高一倍以上。 高速镦锻质量损失小于千分之一，而普通垂直锻 质量损失达百分之一。
�
�
优点二：高效
� 自动化程度高：高速镦锻机生产线仅需2人
HPF－80SS高速镦锻机工作部位
HF-500-3M高速锻造机
HF－500-3M高速镦锻机工作部位
HF－500-3M高速镦锻机工作部位
爱协林等温退火炉
爱协林等温退火炉进料口
洛阳轴承研究所冷辗机
高速镦锻、冷辗工艺的优点
�
高速镦锻、冷辗工艺与垂直锻造制作轴承套圈 工艺相比， 高速镦锻、冷辗工艺与钢管制作轴承套圈相 比， 主要有五大优点：质优、高效、节能、安全、 环保
�
�
无缝轴承钢荒管的工艺
� 图2显示无缝轴承钢管(行业中称荒管)的金相
显微组织为片状珠光体加网状碳化物；
� 荒管加工工艺为：中频炉加热—穿孔机穿孔—
喷雾冷却；由于穿孔速度慢加热周期长，导致 晶粒长大；钢管本身体积大而热容量大，喷雾 冷却不能保证钢管各部位均匀快速冷却，从而 有少量网状碳化物出现。
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车2冷辗扩工艺不仅减少了工序, 而且设备数量 和占地面积也相应减少, 同时也节省了人力。
3. 提高工件的加工质量
·24·
《新技术新工艺》·热加工技术 2001 年 第 5 期
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发展起来的新技术。最先采用这项技术的有德国、美 优点。
国、日本和前苏联。 在 80 年代末开始受到我国轴承
1. 提高材料利用率
行业的重视, 先后派人员出国考察和洽谈, 引进冷辗
冷辗扩加工能提高材料利用率, 主要有两个方
扩设备。 1991 年初, 广东省中山市轴承总厂首家引 进了日本的轴承套圈车2冷辗扩成套自动线。 内、外 套圈车2冷辗扩自动线各有上料机 1 台, 车床 2 台, 重量分选机 1 台和冷辗扩机 1 台。 全线平面图如图 1 所示。
冷辗扩加工提高工件质量主要表现在以下 3 个 的圆度, 以避免由于材料不均匀等因素引起的圆度
方面:
误差。 辗扩压力随辗压时间而变化。 对某种型号的
1) 经过冷辗扩加工, 使工件金属材料内部组织 套圈, 计算机根据套圈的几何尺寸及材料性能存贮
连接工件表面形成延伸, 而不像车沟道那样被切断, 其辗压力随时间变化的理论曲线。在辗压过程中, 计
位置精度主要受模具 (成形辊和心棒) 成形部分尺寸
效率, 辗压前的空行程采用
精度的影响, 因此模具加工的精密程度以及模具的
快速进给。
图 2 冷辗扩工作原理图
德国巴德杜本生产的
磨损情况就是决定因素。 模具正常磨损后可以重磨 后继续使用。
U RW A 系列冷辗扩机采用圆度控制辊来保证工件
冷辗扩工件的表面粗糙度主要受模具表面粗糙
! 热加工技术#
轴承套圈冷辗扩加工技术
宁波高等专科学校 (315010) 赵伟敏
【摘要】冷辗扩是一种适用于旋转体的先进加工工艺, 详细地探讨了冷辗扩加工的关键问题及 发展方向。
关键词 轴承套圈 冷辗扩 工艺 装备
轴承套圈的冷辗扩加工工艺是 20 世纪 80 年代 烈的振动和噪声, 因而具有切削加工所无可比拟的
随着冷辗扩加工工艺的推广, 我国在冷辗扩设
定位, 而冷辗扩加工是 1 次定位, 两沟之间的相互位 备方面也在积极开发。 洛阳轴承研究所已进行多年
置精度完全由心轴决定, 而心轴的精度可以加工得 很高。
研究试验, 制造了 D 55M 250 和 D 55M 290 型冷辗扩 机, 已开始用于生产, 并在不断改进中。 由原机械部
参考文献
1. 张通林. 轴承套圈冷辗扩技术的应用. 轴承. 1993, 121 2. 黎升祥. 发展中的冷辗扩加工技术. 轴承. 1997, 7 3. 周福章主编. 滚动轴承制造工艺学, 西北工业大学出版社, 1993, 12 4. BAD DU B EN 公司样本及冷辗扩轴承套圈图样 5. 赵传国. 滚动轴承失效分析概论, 轴承, 1996, 1 6. 梁华. 轴承套圈冷辗轮失效分析, 轴承, 1998, 3 7. S A Dom an ti DL S M cE lw a in. Co ld ro lling of fla t m eta l p roducts: con tribu tion of m a them a tica l m odeling. Jou rna l of Eng ineering m anufactu re, 1998, 3,V o l 212
面的原因: 1) 在轴承套圈磨加工前坯料内、外径加工余量
同为 ∆, 全部采用车加工, 需要在一个与成品工件直 径 D (指平均直径) 相同的毛坯表面切除金属体积为 V 1= 2ΠD H ∆(H 为工件宽度) , 而采用冷辗扩加工
时, 只需在一个小于成品工件的毛坯表面切除金属
余量。 如果冷辗扩加工前的工件直径是一个较小的
(见图 2)。工件置于成形辊和心棒的成形面之间。成
对冷辗扩前工件加工精度控制的综合指标应当
形辊和心棒一边旋转 (心棒被动旋转) , 一边进给 (靠 是工件的重量。 保证冷辗扩前工件的重量不超过允
近) , 使工件截面缩小并成形, 工件直径扩大, 工件体 许的公差带就可以较为有效地保证冷辗后工件的尺
积基本不变。 测杆用来控制工件直径。 当工件直径 寸精度。 因此, 有的用户在冷辗扩前, 车加工以后增
总之, 冷辗扩件可达到粗磨工件水平。表 1 为冷 辗扩轴承套圈和车加工轴承套圈部分主要精度指标
对比情况。
表 1 冷辗扩和车加工轴承套圈主要精度指标对比情况
加工方法
车削 冷辗扩
粗糙度 直径 沟曲率 沟 道 R a (Λm ) 变动量 半径公差 圆 度
可达 1. 6 0. 06 ±0. 03 25Λm 可达 0. 5 0. 02 ±0. 003 4. 5Λm
德杜本公司是研究开发轴承套圈冷辗扩设备较早的 积是基本不变的。
厂家, 生产的冷辗机有立式, 也有卧式, 日本共荣精
一般来说工件冷辗扩以后的公差与工件冷辗扩
工生产的是卧式。立式布置有利于上、下料和减少占 以前的公差大致相等, 要保证冷辗扩以后的精度就
地面积。不论是立式还是卧式, 其工作原理基本相同 必须保证冷辗扩前工件的精度。
和加工精度等与日本的 CR F 70 和 CR F 120 相同。
冷辗扩加工的工件精度
轴承套圈冷辗扩设备
冷辗扩加工的尺寸精度与冷辗扩机本身的精度 ( 特别是直径控制精度) 和辗前毛坯的尺寸精度有
我国轴承行业从德国的巴德杜比本公司和日 关, 更严格地说辗扩件的尺寸精度与辗前工件的体
本的共荣精工陆续引进了一些冷辗扩机, 德国的巴 积有着直接关系。因为在冷辗扩加工过程中, 工件体
平均直径为 d 的毛坯, 则其在车削加工中从内、外
径所切除的金属体积为V 2= 2ΠdH ∆。故采用冷辗扩
加工比采用传统的车加工少切除金属V = V 1- V 2=
图 1 车2冷辗扩生产线示意图
株州轴承厂、重庆长江轴承有限公司、新昌轴承 厂、浑江轴承厂和瓦房店轴承厂等先后从日本和德 国引进轴承套冷辗扩机达 20 多台。这些引进设备有 的已在生产中发挥了重要作用, 产生了显著的经济 效益, 有的则因某些原因未能正常投入生产。但不管 使用情况怎样, 人们已经认识到轴承套圈的冷辗扩 加工工艺有着与传统的车削加工工艺无可比拟的某 些优点。对于某些产品, 只有使用冷辗扩加工才能有 效地保证其加工质量, 产品才会得到用户的信赖。在 技术改造中, 准备采用冷辗扩加工工艺的轴承厂越 来越多, 这充分显示了冷辗扩加工这项新技术在我 国发展的必然趋势。
2. 减少加工工序 传统的球轴承套圈车加工工艺为: 车内径、端面, 倒角→车外径、车另一端面, 倒角 →车一面装配圆角→车另一面装配圆角→车沟。 采用车2冷辗扩加工球轴承套圈的工艺为: 车内径、端面、倒角→车外径、车另一端面, 倒角 →冷辗扩加工。
冷辗扩加工是利用金属材料的塑性变形来获得 所需的零件形状和尺寸, 没有材料的切除, 也没有强
提高了材料的密度, 使工件表面的耐磨性、使用寿命 算机根据辗压时压力的变化与理论曲线进行比较,
大大提高。据德国巴德杜本 (B ad D uben ) 公司介绍, 冷辗扩加工的套圈寿命至少提高 50% , 一般达到车
然后进行控制。如果辗压过程出现错误, 计算机可以 反映出来, 机床的加工精度比较高。但由于其控制系
达到设定值时, 成形辊与心棒分开, 辗扩停止。
加一道重量分选工序, 剔除不合格工件。工件重量的
托辊用来支撑 心 棒, 承
公差与工件重量之比随工件的宽度和壁厚而变化,
受 心 棒 绝 大 部 分 的 径 向 力,
其比值一般为 1% 左右。
辗压进给的速度和压力由液
工件的沟道及角半径等结构的尺寸精度和相对
压系统控制。 为了提高生产
冷辗扩加工的优点
2ΠH ∆(D - d )。 2) 由于冷辗扩加工是利用材料的塑性变形成
形, 工件原来要用车加工切除来得到的沟槽和圆角 等均可利用材料的塑性变形得到, 因而减少了金属 材料的损耗。对于单沟球轴承套圈而言, 由此节约的 材料大约相当于成品工件的 10%～ 15%。总共节约 材料多少, 与锻件的余量大小有关。 锻件精度越高, 切削余量越小, 材料利用率越高。
一优点在双沟球轴承的加工中显得更加突出, 因为 度。 它加工工件的圆度虽不及德国巴德杜本公司的
双沟球轴承套圈上 2 个沟之间相互位置精度对环沟 轴承的使用特性具有决定性的影响, 所以必须给予
W RW A 系列冷辗扩机, 但由于控制简单, 价格较 低, 因而受到我国较多用户的欢迎。
保证。在车加工中一般是 2 个沟分开加工, 需要 2 次
内外径 及公差
±0. 08 ±0. 05
冷辗扩加工比车加工高的加工精度, 对轴承套 圈的后继加工磨削和超精加工非常有利。
1. 为磨削、超精加工提供了良好的定位基准, 这是获得高的产品最终加工精度的有力保证。
2. 高的辗扩精度意味着小的磨削余量, 而小的 磨削余量对提高磨削效率, 减少磨削烧伤具有至关 重要的作用。
削加工工件的 4～ 10 倍。
统比较复杂, 故机床的价格也较高。
2) 冷辗扩加工是利用模具成形, 使工件的圆 角、沟道等结构尺寸稳定。 位置精度提高,有利于后
日本共荣精工生产的 CR F 系列冷辗扩机在控 制方面比较简单, 没有圆度控制辊, 冷辗机上设有整
续工序的加工, 减少了加工的废品率。冷辗扩加工这 径工位, 工件经过冷辗扩以后再通过整径来提高圆
《新技术新工艺》·热加工技术 2001 年 第 5 期
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