CN1003704B - 冷冲压双金属卷筒轴套翻边工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种冷冲压双金属卷筒轴套翻边工艺，特别适用干制造材料是厚壁，带止推边的轴套，成形后止推边上无缺口或无扇面状缺口；成圆工序凹模圆柱凹面上有护缝长条方键；卷筒端部外壁加工一圆弧工艺槽使翻边容易，颈部内侧拐角处不生裂纹；平边冲头有凹槽护翻边外缘不会破裂。工艺合理易掌握，成品率高，产品机械强度好，寿命长。

Description

冷冲压双金属卷筒轴套翻边工艺

本发明涉及一种卷筒轴套翻边冷冲压工艺，特别适用于制造材料是双金属、厚壁、带止推边的轴套翻边工艺。

内燃机上所使用的带止推边的滑动轴套，常常使用双金属板料卷成筒后再加工上止推边。这种板料是由做金属背层和耐磨合金层这两种物理性能、化学成分、机械强度以及硬度差异比较大的金属粘合在一起的。例如一种用于内燃机轴瓦的铝、钢双金属板，钢背层的材料料是08号钢耐磨铝合金层采用5～0.6锑镁铝，其硬度差在布氏硬度HB150公斤/毫米²到HB230公斤/毫米²之间。把它卷成筒，内壁耐磨合金层软，外壁金属层硬，把卷筒端部翻成止推边时，尤其是卷筒壁厚比较大时，冷冲压载荷大，给翻边工艺带来很大的难度。

通常采取的办法是避开在卷筒上翻边，而是把端部止推边和卷筒轴套做成两体的零件，然后再把它们结合成一体。

把筒体和止推边结合成一体的办法是：一种是把卷好的套筒体端部做一个止口，再与止推边内口铆接成一体;另一种方法是在卷好的套筒体端部加工一段薄壁筒，再把这一段翻成支承边，然后在支承边上浇铸上耐磨合金，做成止推边;还有一种办法是，将卷好的套筒体端面和加工好的环状止推边经摩擦焊接成为一体。以上三种方法，工艺性不够好，大批量生产时成品率不够高，轴套在机器上装配和维修时，套筒体和止推边容易分离脱落。

比较先进的方法是冷冲压卷筒内孔向外翻边法。在冲压成形过程中，把卷筒端部一段向凹模肩部弯曲使内孔外翻的同时，通过将卷筒端部一段沿周围方向拉长而形成侧壁即止推边。

现有公知的冷冲压双金属卷筒轴套翻边工艺，一般是这样的：将双金属板料依成形尺寸冲裁成轮廓边缘整齐的方形（或长方形）此形状板料，经予弯工序成凹型，再经深弯工序成U型，接着是成圆工序把板料卷成圆筒体，经冲压内孔向外翻边（或此工序前加一道予翻边工序）最后再经过平边、正圆工序后成侧壁止推边，完成翻边。

这种工艺的不足之处在于，冲裁板料形状是边缘整齐规则的方形（或长方形），此形状不是完整的带止推边卷筒轴套的立体形状的平面展开图形，这样势必在方形（或长方形）板料卷筒翻边后，位于止推边上的接缝处有一扇面形缺口，这个扇面缺口的扇形半径中心伸延至筒体内表面，影响筒内壁与轴间油层压力。虽然把扇面缺口做成圆弧形定位销口，以便安置定位销，也不能完全堵塞工作时筒内油层中油的外溢其影响油压是不容忽视的。再则，在接缝处设置定位销口，结构上不够合理。

在把金属筒料向凹模肩部弯曲时，此颈部部位筒外侧材料受弯曲压应力作用，内侧材料受拉伸应力的作用，当弯曲应力大于拉伸应力，超过材料拉伸极限时，颈部内侧拐角处材料会产生裂纹。一般采用加大颈部弯曲半径的办法。当弯曲半径大于被弯材料的最小弯曲半径就不会产生裂纹。大弯曲半径所带来的问题是，当被弯材料的最小弯曲半径超过允许或标准弯曲半径时，则再加工成弯曲处的小半径，会带来颈部减薄、强度下降、降低使用寿命等问题。

本发明的目的，是提供一种冷冲压加工双金属带止推边的轴套的翻边方法，用这种方法，不但能制造出止推边与卷筒成一体的双金属翻边轴套，而且在翻边后的止推边上没有缺口或没有扇面状缺口，颈部外侧无弯曲半径，被翻筒壁外侧成侧缘后与筒体外侧成直角。特别适用于厚壁卷筒翻边轴套的加工。

从本发明的冷冲压双金属卷筒带止推边的轴套的翻边工艺顺序中可以看出本发明的要点来。本发明的具体工艺顺序如下：

1.冲裁工序。取合格平整的双金属板料，把它冲裁成所需的卷筒上止推边无缺口的，翻边轴套立体形状的平面展开图形。其平面展开图形可以描述成：等腰梯形与方形（或长方形）的合成。其等腰梯形上底边（小底边）与方形（或长方形）一边吻合，梯形两斜边与梯形下底边（大底边）两侧的一部分组成对称直角三角形凸缘，如同平面展开图形的对称翼，其对称直角三角形面积之和确保卷筒翻边成形后止推边合缝后无缺口或无扇面状缺口。

2.予弯工序。将冲裁工序冲好的板料，予弯成凹型。即将带有直角三角形凸缘的待接缝边，相对称的对弯成圆弧状，将耐磨合金层弯在里侧。其圆弧半径为成圆筒截面圆的半径，圆弧的长度各为1/4成圆筒截面圆的弧长。

3.深弯工序。将予弯工序中弯成凹型的板料，放在圆弧凹模上用冲头对准凹型板料的平展部分对称中心线，冲压平展部分使之弯曲，此时板料经弯后横截面成U型的开缝筒体。

4.成圆工序。将深弯工序后加工成横截面成U型的开缝筒体，用对开凹模（两个凹面成整圆柱体，其直径与成圆直径相同）环抱冲压成圆柱体状的成圆筒。其一凹模的凹面上有一沿轴线方向的带稍长条方键，突出于凹面。突出高度大于板厚。带稍长条方键的宽度是板料两直角三角形凸缘突出高度之和。带稍长条方键的作用保证了接缝间隙，使两直角三角形凸缘在成圆工序加工中不变形。

5.切削圆弧工艺槽工序。在卷成的成圆筒端部的外壁，位于待弯曲颈部根底的弯角处，加工一圆弧工艺槽，可以用车削加工圆弧工艺槽。圆弧工艺槽绕成圆筒一周圈，其周圈圆弧工艺槽的圆面与成圆卷筒轴线相垂直。工序中也要保证成圆筒原接缝间隙。如用刨削加工圆弧工艺槽时，可把此工序放在冲裁后进行。

6.予翻边工序。将锥面圆锥角为90°～170°的锥体冲头对准成圆筒的外壁带有圆弧工艺槽那端的内孔中心，沿轴线方向冲压，使成圆筒端口内孔外翻成喇叭口状锥筒，其锥筒角度与冲头锥面圆锥角相同即90°～170°最佳角度为150°～160°。

7.平边工序。将带有凹槽的冲头（凹槽内侧面为圆柱面环带与凹槽底平面垂直，圆环带直径与止推边外缘同大）使凹槽对准喇叭口状锥口，使锥筒外翻成卷筒体侧缘。凹槽冲头的作用在于冲压时使外翻筒料在凹槽内限制它外展，防止发生边缘破裂现象。

8.正圆工序。这道工序就是将翻成有止推边的卷体用对开凹模环抱冲压使止推边和卷筒体的缝隙合拢在一起。此工序终了翻边即告完成。

上述工艺中可以看出本发明的优点是：

1.冲裁工序双金属板料所得到的几何图形，就是止推边上无缺口或无扇面状缺口的卷筒翻边轴套的平面展开图形，这种图形的板料保证了在成形过程中直到翻好止推边后，止推边的几何图形完整无缺，不会出现缺口或扇面状缺口。

2.成圆工序工序中冲压凹模的圆柱形凹面上有突出的带稍长条方键，保持了成圆筒接缝边的间隙，使接缝边同侧的两个相对称的直角三角形凸缘，在成圆中不因冲压成圆筒而变形，给止推边成形后接缝处无缺口或无扇面状缺口打下良好基础。

3.冲压工序中加了一道切削圆弧工艺槽工序。卷筒外壁有圆弧工艺槽有两个好处，一是降低卷筒外壁颈部弯曲时的应力，不至使卷筒颈部内壁拐角处产生裂纹;另一个好处是翻成侧缘的外壁与原卷筒外壁成直角，无弯曲半径，也不会降低整个筒体的机械强度。

4.翻边工序用二个步骤：予翻边工序及平边工序。予翻边是先把卷筒端部翻成90°～160°的喇叭口状锥筒，然后在平边工序中用带有起护边作用的凹槽冲头使喇叭口状锥筒翻成完好的外侧缘（止推边）。

5.本发明的冷冲压方法不单适于制造材料是双金属的、卷筒单端带有止推边（止推边无扇面状缺口）的翻边轴套，而且也适于制造卷筒两端带有止推边（止推边无缺口）的翻边轴套或这两种形式的轴瓦。特别是制造厚壁的。

6.本发明的方法工艺合理易掌握，成品率高，产品机械强度好，寿命长。

附图是本发明的冷冲压翻边工艺顺序及其所加工的双金属的、卷筒单端带有止推边（止推边无缺口或无扇面状缺口）的翻边轴套成形过程示意图：

图1是冲裁工序落料后板料形状图。

图2是经予弯工序后板料横截面成凹型图。

图3是经深弯工序后板料横截面成U型图。

图4是板料经成圆工序后卷成接缝间隙比较大的，但两三角形凸缘无变形的圆柱形筒体图。

图5是经切削圆弧工艺槽工序后筒体形状图。

图6是经予翻边工序后卷筒端部成喇叭口状锥筒轴向剖视图。

图7是经平边工序后卷筒端部翻成外侧缘，但接缝尚有间隙的轴向剖视图。

图8是经正圆工序后卷筒合缝，完成翻边轴向剖视图。

发明者用本发明的冷冲压工艺，制造出X-195内燃机上主轴所用的材料为铝、钢双金属卷筒单端带止推边（止推边无缺口或无扇面状缺口）的翻边轴套，其工艺顺序如下：

1.冲裁工序，取合格平整的铝、钢双金属板料，冲裁成卷筒带止推边的翻边轴套的立体形状的平面展开图形。其平面展开图形描述为：等腰梯形与方形（或长方形）的合成，梯形上底（小底边）与方形（或长方形）一边吻合，梯形两斜边与梯形下边（大底边）的一部分成为平面展开形状的对称直角三角形（凸缘）两翼。

2.予弯工序，将冲裁工序裁好的板料，予弯成凹型。即将带有直角三角形凸缘翼的待接缝边部分，相对弯成圆弧状（耐磨铝合金层弯在里侧）。两圆弧各为1/4成圆弧长，直径与成圆直径相同。

3.深弯工序，将予弯工序中弯成横截面成凹型的板料，放在凹面成圆弧的凹模上，冲头对准凹型板料的对称中心线冲压平展部分使之弯曲，这时整个板料经深弯后成U型开缝筒体。

4.成圆工序，将深弯后加工成横截面为TT型的开缝筒体，用两个对开凹模（两个凹面成整圆柱体，其直径与成圆直径相同）环抱冲压成成圆筒体。凹模之一的凹面上有一沿轴线方向带稍的长条方键，突出于凹面。带稍长条方键的宽度保证了板料两直角形凸缘接触而不变形。长条方键的长度与接缝边相当。

5.切削圆弧工艺槽工序，在位于卷成成圆筒端面外壁（带直角三角形凸缘一侧）17～19毫米处（此为待弯曲成颈部根底的弯角处）车削加工一圆弧半径为3～4毫米的圆弧工艺槽，绕成圆筒一周圈，槽圆周圈面与成圆筒轴线垂直。

6.予翻边工序，将锥面圆锥角90°～170°最佳值为150°～160°锥体冲头对准成圆筒端部外侧带有圆弧工艺槽那端的内孔中心，沿轴线方向冲压，使成圆筒端口内孔外翻成喇叭口状锥筒，其锥筒圆锥角与锥体冲头圆锥角相同。

7.平边工序，将带有凹槽的冲头（凹槽为圆柱面与凹槽底平面垂直）凹模口对准喇叭口状锥筒冲头，使锥筒外翻成筒体侧缘。

8.正圆工序，用对开凹面成圆柱体的凹模，环抱冲压翻有止推边侧缘的卷筒体，使筒体连同止推边上的缝隙合拢。

正圆工序终了，翻边即告完成。再经点焊筒缝及切削加工翻边后的卷筒体的内外形到规定尺寸即为成品。

Claims (10)

1、一种冷冲压双金属卷筒轴套翻边工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：

（1）冲裁工序，所落板料的平面图形是：止推边接缝处无缺口或无扇面状缺口的翻边轴套立体形状的平面展开图形，可描述为等腰梯形的上底边（小底边）与方形（或长方形）一边吻合而成，

（2）予弯工序，是将上述冲裁好的板料予弯成横截面为凹型，即将板料待卷接缝的两条边的部分，相对称的对弯成圆弧状，其最佳圆弧形状为：圆弧半径为成圆工序中成圆筒截面圆的半径，圆弧长度各为1/4成圆筒截面圆的弧长，

（3）深弯工序，是将予弯工序中弯成横截面为凹型的板料平展部分，弯曲成圆弧状，板料经此工序后成为横截面为U型开缝筒，

（4）成圆工序，是将深弯工序得到的横截面成U型开缝筒冲压成有缝圆柱形筒体，冲压所用的凹面为圆柱面的对开凹模，其中一凹模的凹面上有一个保护卷筒接缝间隙的突出于凹面的带稍长条方键，

（5）切削圆弧工艺槽工序，是在上述有缝圆柱形筒体的外壁待弯曲的颈根处，加工一周圈圆弧状工艺槽，

（6）予翻边工序，将有缝圆柱形筒体外壁带有圆弧状工艺槽的端部冲压，使筒端部内孔外翻成为喇叭口状圆锥筒，其圆锥角为90°～170°，最佳圆锥角为150°～160°，

（7）平边工序，将带有凹槽的冲头对准喇叭状圆锥口冲压，使圆锥筒外翻成为卷筒体侧缘，其凹槽冲头的凹槽侧面为圆柱面，且与槽底平面垂直，

（8）正圆工序，用对开凹模环抱冲压平边工序后得到的筒体，使筒体及端部侧缘（止推边）缝隙合缝。

2、按权利要求1所述的冷冲压工艺步骤，其特征在于所制得的双金属卷筒单端或两端带止推边轴套的止推边上，其接缝处无缺口或无扇面状缺口。