王書群，宗瑞武，林 亮

（1. 哈爾濱軸承集團(tuán)公司 質(zhì)量控制部，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱市精密特種軸承廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150036 ）

Z31-25冷鐓機(jī)切料刀片的改進(jìn)

王書群1，宗瑞武2，林 亮2

（1. 哈爾濱軸承集團(tuán)公司 質(zhì)量控制部，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱市精密特種軸承廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150036 ）

軸承滾子采用Z31-25冷鐓機(jī)鍛壓加工毛坯。在分析冷鐓機(jī)切料方式和切料原理的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)切料刀片，使?jié)L子毛坯重量公差和斷面塌角更小、斷面更平整、質(zhì)量更好。

冷鐓機(jī)；滾子毛坯；切料刀片；剪切

1 前言

機(jī)械制造過程中，常用的鍛壓加工方法分為六類：即①自由鍛造，②模型鍛造，③擠壓，④拉拔，⑤軋鍛，⑥板料沖壓。

滾子毛坯采用常溫?cái)D壓成型方式，是在金屬再結(jié)晶溫度以下的變形，又稱為冷鐓成型（冷沖壓），冷鐓成型與車制成型比較，具有以下特點(diǎn)：

（1）因金屬組織改善從而提高金屬的機(jī)械性能；

（2）提高金屬材料的利用率和經(jīng)濟(jì)效益；

（3）具有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率。

由于冷鐓成型加工方式的上述特點(diǎn)，因此被廣泛地應(yīng)用于滾子制造行業(yè)。冷鐓后的滾子質(zhì)量，在一定程度上與切料毛坯的質(zhì)量相關(guān)。探討如何提高滾子冷鐓成型的切料質(zhì)量，對(duì)提升滾子毛坯質(zhì)量有著重要的意義。

2 冷鐓機(jī)切料的方式

鍛壓中所用的棒料切斷，按剪切模和刀片特點(diǎn)可分為三類：開式、半封閉式和封閉式。

開式剪切模的動(dòng)、定刀片的刃口形式都是開口的。半封閉式剪切模動(dòng)刀片刃口是開口的，定刀片的刃口形線為封閉的圓孔形。封閉式剪切模的動(dòng)定刀片的刃口形線都是圓孔形的。

滾子冷鐓機(jī)通常采用的棒料切斷是半封閉式。

Z31-25冷鐓機(jī)上的動(dòng)刀片、靜刀片如圖 1、圖 2 所示。

3 Z31-25冷鐓機(jī)的切料原理

Z31-25冷鐓機(jī)加工滾子毛坯，是精鍛加工。精鍛用的毛坯，下料后要求重量公差小、斷面塌角小、斷面平整并與軸線垂直。

圖 3 是剪切棒料的示意圖。剪切過程是動(dòng)定刀片作用給坯料以一定的壓力F。在坯料剪切區(qū)內(nèi)產(chǎn)生剪切所需的應(yīng)力而實(shí)現(xiàn)的。由于動(dòng)、定刀片的作用力不在一條直線上，因而產(chǎn)生使棒料翻轉(zhuǎn)的力矩，這個(gè)力矩被刀片的反力T和壓力Q所形成的力矩平衡。棒料必然會(huì)翻轉(zhuǎn)一個(gè)角度α1，剪切時(shí)，毛坯又受到附加彎矩作用，形成彎曲角α2，由α1、α2及切刀間隙Δ造成切面斜度φ1、φ2的端頭畸變。

剪切時(shí)，動(dòng)、定刀片的刃口同時(shí)切入金屬，達(dá)到一定深度后，自動(dòng)、定刀片刃口處首先產(chǎn)生裂紋，并迅速擴(kuò)展；當(dāng)兩條裂紋相接時(shí)，剪切過程結(jié)束。刀片切入金屬的深度，與被加工材料性能及剪切條件有關(guān)。剪切條件相同，被加工材料硬度越高、切入深度越淺。

毛坯剪切質(zhì)量參數(shù)見圖 4。其中：f、k是動(dòng)、靜刀形成的壓塌深度；b是斷面平面度；θ是斷面傾角；d、d1是棒料直徑和毛坯最小直徑；c是斷面光亮帶寬度；L是毛坯長(zhǎng)度。

Z31-25冷鐓機(jī)的切料方式，基本滿足常規(guī)軸承滾子的毛坯加工。

但對(duì)于長(zhǎng)徑比小于1或長(zhǎng)徑比大于3的滾子毛坯，Z31-25冷鐓機(jī)的切料方式難以保證毛坯的質(zhì)量。

圖1 Z31-25動(dòng)刀片

圖2 Z31-25靜刀片

圖3 剪切示意圖

圖4 剪切質(zhì)量的技術(shù)參數(shù)

4 Z31-25冷鐓機(jī)的切料改進(jìn)

加工長(zhǎng)徑比小于1或長(zhǎng)徑比大于3的滾子毛坯，要求下料后的重量公差、斷面塌角更小、斷面更平整。

把Z31-25冷鐓機(jī)的動(dòng)刀片，改成筒狀，使其切料方式由半封閉式變?yōu)榉忾]式（見圖 5）。

圖5 改進(jìn)后Z31-25動(dòng)刀片

5 改進(jìn)前后質(zhì)量數(shù)據(jù)的對(duì)比

把Z31-25冷鐓機(jī)的動(dòng)刀片變?yōu)榉忾]式后的切料質(zhì)量與改進(jìn)前半封閉式切料比較結(jié)果見表 1。

表1中，名稱一欄內(nèi)的符號(hào)計(jì)算公式如下：

表1 改進(jìn)前后質(zhì)量比對(duì)表

η0=ΔV/V；V為理論計(jì)算的毛坯體積，ΔV為剪切后的毛坯實(shí)際體積與理論計(jì)算體積的差值；

f0=f/d；

k0=f/d；

b0=b/d；

s0=（d-d1）/d。

后述四個(gè)公式等號(hào)右邊的所有符號(hào)與圖 2 中相同符號(hào)所代表的意義相同。

從表 1 可見，將Z31-25冷鐓機(jī)的動(dòng)刀片變?yōu)榉忾]式后，切料毛坯的所有質(zhì)量指標(biāo)都提高了，特別是斷面平面度提高了300%、壓塌提高了100%。

改進(jìn)后，在加工長(zhǎng)徑比小于1或長(zhǎng)徑比大于3的滾子毛坯時(shí)，其質(zhì)量完全滿足了工藝要求。

6 結(jié)束語

Z31-25冷鐓機(jī)加工特殊的軸承滾子時(shí)，將其動(dòng)刀片由半封閉式變?yōu)榉忾]式，可以顯著提高切料毛坯質(zhì)量，從而帶動(dòng)冷鐓軸承滾子毛坯質(zhì)量的提升。

（編輯：林小江）

圖1 滾子倒角尺寸

5 結(jié)束語

實(shí)踐證明，某大型圓柱滾子工藝改進(jìn)后各項(xiàng)指標(biāo)均符合技術(shù)要求，加工穩(wěn)定可靠，滿足加工產(chǎn)品質(zhì)量，降低了產(chǎn)品碰傷比例，縮短了生產(chǎn)周期，為分廠帶來實(shí)際效益，有利于加工其他大型同類產(chǎn)品推廣使用，達(dá)到預(yù)期效果。

（編輯：王立新）

Improvement on cutting blade of Z31-25 cold forging machine

Wang Shuqun1, Zong Ruiwu2, Lin Liang2
( 1. Department of Quality Control, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036,China;2.Harbin Precise and Special Bearing Plant Co., Ltd., Harbin 150036,China )

Z31-25 cold forging machine now was used to work the blank of bearing roller. The cutting blade was improved on the basis of analyzing cutting method and principle of cold forging machine, so that the weight tolerance and sunk corner of cross section of roller blank were both improved. The evenness and quality of cross section were guaranteed.

cold forging machine; blank of roller; cutting blade; shearing

TG376.3

B

1672-4852（2014）02-0067-03

2014-12-11.

王書群（1969 -），女，技師.