CN101439364B - 轮毂锻件花键孔挤孔成形工艺及其专用挤孔模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮毂锻件花键孔挤孔成形工艺，包括如下步骤：一、将棒料毛坯锻造成无孔、实心的预锻件；二、以冲压方式在无孔、实心的预锻件中冲挤出花键孔并将预锻件冲挤出轮毂轮廓，成为尺寸符合要求的成型轮毂。冲挤花键孔的步骤可采用本发明所设计的专用模具在压床下完成。本发明的工艺过程简单、加工产品的质量好、加工效率高、节省材料；本发明的专用挤孔模具结构简单、加工精度高。本发明非常适合在汽车轮毂，特别是小型汽车轮毂加工时使用。
Description
技术领域
本发明涉及锻造工艺领域，具体地指一种轮毂锻件花键孔挤孔成形工艺及其专用挤孔模具。
背景技术
一般锻件的通孔都是采用锻压的方式，经过预锻和终锻两个工步将棒料毛坯锻压成为带盲孔的预锻件，然后经过冲压，将盲孔穿透成为成品。在这种工艺方案中，经预锻和终锻后的预锻件其盲孔的未穿透连皮部分的厚度在5mm～12mm，这部分连皮在冲压穿孔过程中被冲掉。预留5mm～12mm连皮的目的是为了减小冲压力，且冲压穿孔时锻件的外形尺寸基本保持不变。
但是，这样的锻造工艺一般只能用来加工孔径较大的锻件，对于汽车轮毂，特别是小型车的轮毂的加工时，由于轮毂上的花键孔直径小(Φ20mm～25mm)、深度大(75mm～120mm)，用上述工艺方法很难锻造成形。通常是先将棒料毛坯锻成没有孔的实心锻件，然后采用冷加工的工艺，将花键孔加工出来。这种工艺方案材料利用率低，成本高，而且效率十分低下。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术存在的不足，提出一种轮毂锻件花键孔挤孔成形工艺，达到高效的，节材，低成本的目的，并为实现上述工艺，提出了一种专用于该工艺的挤孔模具。
针对上述目的，本发明所设计的轮毂锻件花键孔挤孔成形工艺包括如下步骤：
一、将棒料毛坯锻造成无孔、实心的预锻件；
二、以冲压方式在无孔、实心的预锻件中冲挤出花键孔并将预锻件冲挤出轮毂轮廓，成为尺寸符合要求的成型轮毂。
本发明所设计的挤孔模具包括底部内腔与成型轮毂上半部形状相匹配的上模、顶部内腔与成型轮毂下半部形状相匹配的下模和挤孔冲头；所述下模两侧固定安装有竖直的导柱，上模两侧开设有与之配合的导向孔，所述上模套装在导柱上，所述挤孔冲头固定安装在上模底部，所述下模中部开设有与挤孔冲头相对应并且形状与之匹配的限位孔。
进一步地，所述上模包括自上而下依次固连的上底座、挤孔模板和底部内腔与成型轮毂上半部形状匹配的挤孔顶出器，所述挤孔冲头固定安装在上底座的底部并穿透挤孔模板和挤孔顶出器。
更进一步地，所述下模包括自下而上依次固连的下底座和顶部内腔与成型轮毂下半部形状相匹配的挤孔凹模，所述挤孔凹模内嵌置有与成型轮毂底部形状匹配的挤孔座镶块。
本发明的优点在于：本工艺采用挤孔方式加工，在保证了产品的尺寸精度的同时，制成的成型轮毂材料密实，产品强度有了很大提高；以正挤压方式在无孔、实心的预锻件中挤出花键孔，挤孔的同时，金属同向流动，使锻件的高度尺寸增大，最终成为尺寸符合要求的轮毂锻件，因此能够保证花键孔加工一次成型，生产效率高，采用原有机加工的方法，加工一个轮毂需耗时2～3分钟，而采用本工艺，只需1～2秒钟，效率提高几十倍；同时，采用本工艺还能极大地节约材料，采用挤孔工艺，挤出的芯料长度只有20mm～27mm，体积只有原有机加工方式所产生的铁屑体积的1/4～1/5。配合本工艺的挤孔模具使得孔径尺寸较小的汽车轮毂的花键孔能够采用普通的压床快速成形出来；同时，由于解决了挤孔模具的寿命问题，使得该工艺能够高效，低成本的运行。
附图说明
图1为轮毂预、终锻锻件模具的结构示意图；
图2为轮毂挤孔专用模具的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
如附图所示，本发明所述的轮毂锻件花键孔挤孔成形工艺，包括如下步骤：
一、将棒料毛坯锻造成无孔、实心的锻件2。
二、以冲压方式在无孔、实心的预锻件2中冲挤出花键孔并将预锻件2冲挤出轮毂轮廓，成为尺寸符合要求的成型轮毂3。
所述步骤一在预终锻模具1中进行，通常经过预锻和终锻两个过程，将棒料毛坯锻造成为外轮廓与成型轮毂3基本相同的无孔、实心的预锻件2。所述步骤二采用正挤压方式在实心锻件2中冲挤出花键孔，挤孔的同时，锻件的高度尺寸增大，最终成为尺寸符合要求的轮毂锻件3。这一过程需要借助冲压设备来实现，一般采用压床。为了保证挤孔后得到的成型轮毂3的尺寸符合要求，在冲压挤孔时，一般还需要在冲压设备上装配挤孔模具。
为了保证在步骤二中，预锻件2在挤孔时能较好地成型。所述步骤二中，在挤孔过程中预锻件2的温度控制在900℃～1100℃。在该温度区间内，金属具有较好的塑性，能够保证在冲压挤孔时预锻件2处于最好的加工性能。
在上述两个步骤中，有如下关键技术要素：首先，需要确定预锻件2的高度，它直接影响到挤孔后得到的成型轮毂3高度尺寸能否满足图纸要求；其次，合理的挤孔模具结构，它直接影响到模具的使用寿命。所述步骤二中以正挤压方式在无孔、实心的预锻件2中挤出花键孔时，金属会发生同向流动，锻件的高度尺寸会增大。如果利用挤孔模具强行使得预锻件2挤孔时形状不变，那么不但加工难度大、加工设备的损耗大，加工出来的产品质量也很差，容易出现裂痕、断裂等。因此，以上控制预锻件2尺寸和模具结构的技术要素决定了此工艺制造出的产品的质量。根据试验和计算得出，在所述锻造成型后的预锻件2的高度h1比成型轮毂3的高度h2小8mm～10mm时，加工出的成型轮毂3尺寸和质量均符合要求。
由于冲压设备较大，而轮毂较小，为了使得步骤二的加工方式能得以实现，本发明还设计了专用于步骤二的挤孔模具，所述挤孔模具包括底部内腔与成型轮毂3上半部形状相匹配的上模4、顶部内腔与成型轮毂3下半部形状相匹配的下模5和挤孔冲头8；所述下模5两侧固定安装有竖直的导柱6，上模4两侧开设有与之配合的导向孔7，所述上模4套装在导柱6上，所述挤孔冲头8固定安装在上模4底部。所述上模4装配在冲压设备的冲压活动端，下模5装配在冲压设备的工作台上，所述下模5中部开设有与挤孔冲头8相对应并且形状与之匹配的限位孔。一般选用压床作为冲压设备，上模4通过燕尾榫与压床滑块相连，而下模5通过压板与压床工作台固定。在步骤二中，预锻件2放置在下模5中，启动冲压设备带动上模4和挤孔冲头8，在预锻件2上冲挤出花键孔。在冲挤花键孔的同时，利用冲挤过程中的形变，在内腔与成型轮毂3形状相匹配的上模4和下模5的限制下，使预锻件2冲挤成型，成为尺寸符合要求的成型轮毂3。由于有下模5中部所设限位孔的限制，在打孔过程中，挤孔冲头8的运行轨迹能够保持一定，不会发生偏移，保证了打孔的精度，同时也避免了事故。
为了便于加工和维护，所述上模4包括由自上而下依次固连的上底座9、挤孔模板11和底部内腔与成型轮毂3上半部形状匹配的挤孔顶出器12组成。所述挤孔冲头8固定安装在上底座9的底部并穿透挤孔模板11和挤孔顶出器12。所述下模5包括由自下而上依次固连的下底座10和顶部内腔与成型轮毂3下半部形状相匹配的挤孔凹模13组成。所述挤孔凹模13内嵌置有与成型轮毂3底部形状匹配的挤孔座镶块14，所述挤孔凹模13和挤孔座镶块14上均开设有与挤孔冲头8相配合并且形状与之匹配的限位孔。上述各部件之间紧密固连，以保证在挤孔过程中，模具各个部件精密运行，保证加工尺寸的精确，避免发生事故。所述挤孔模板11和挤孔顶出器12以及所述挤孔凹模13和下底座10之间可采用螺栓或者螺栓配合压环等方式固定连接。其余部件之间紧密贴合。冲压挤孔的过程冲击力很强，对挤孔模具的损耗很大，采用上述结构后，不但能够很好地使挤孔冲头8被挤孔模板11、挤孔顶出器12等部件套住，得到保护，不至于弯折；同时，将上模4和下模5分解为多个部件，在挤孔模具损坏后，可以针对损坏的部件进行更换，不但能节省维护成本，也能提高维护效率。加工制造挤孔模具时，分解成为多个部件分别加工制造，而后装配，也能极大地减小加工制造难度。相比制作与形状无规则的上模4和下模5相匹配的模具直接浇铸制造的方式，分解为多个部件分别加工制造难度更低、效率更高。
为了更好地保护挤孔冲头8，使得挤孔冲头8与上底座9连接更加紧密，所述挤孔冲头8顶部外侧套装有挤孔冲头座15。为了更好地保护导柱6，使得导柱6与导向孔7接触更加紧密，所述导向孔7内安装设置有中空的导套16，导柱6穿设在导套16内。
为了使挤孔模具在挤孔后更好地复位，所述挤孔模具还包括有一复位机构，所述复位机构包括一对底部为沉头的拉杆17和套装在拉杆17上的弹簧18。所述下底座10上开设有与拉杆17的底部沉头相匹配的凸形限位孔19，所述拉杆17穿设在下底座10上，底部沉头嵌入凸形限位孔19中，拉杆17顶部固定在上底座9底部；所述弹簧18设置在挤孔模板11和下底座10之间，弹簧18两端分别与挤孔模板11和下底座10接触相连。拉杆17顶部可采用焊接或螺栓连接的方式与上底座9固定。挤孔时，冲压设备带动上底座9下压打孔，由于拉杆17可在凸形限位孔19中自由滑动，能保证下压过程能够完成。当挤孔过程结束后，弹簧18复位，将挤孔模板11推回初始位置，使得整个挤孔模具复位。由于拉杆17的沉头有凸形限位孔19的限制，因此复位时，上模4和下模5之间不会脱离。
Claims (9)
1.一种轮毂锻件花键孔挤孔成形工艺，其特征在于包括如下步骤：
一，将毛坯件锻造成无孔、实心的预锻件(2)；
二，以冲压方式在无孔、实心的预锻件(2)中冲挤出花键孔并将预锻件(2)冲挤出轮毂轮廓，成为尺寸符合要求的成型轮毂(3)。
2.根据权利要求1所述轮毂锻件花键孔挤孔成形工艺，其特征在于：在步骤二中预锻件(2)的温度控制在900～1100℃。
3.根据权利要求1或2所述轮毂锻件花键孔挤孔成形工艺，其特征在于：在步骤一中，所述成型后预锻件(2)的高度h1比成型轮毂(3)的高度h2小3～5mm。
4.一种专用于权利要求1的挤孔模具，其特征在于：所述挤孔模具包括底部内腔与成型轮毂(3)上半部形状相匹配的上模(4)、顶部内腔与成型轮毂(3)下半部形状相匹配的下模(5)和挤孔冲头(8)；所述下模(5)两侧固定安装有竖直的导柱(6)，上模(4)两侧开设有与之配合的导向孔(7)，所述上模(4)套装在导柱(6)上，所述挤孔冲头(8)固定安装在上模(4)底部，所述下模(5)中部开设有与挤孔冲头(8)相对应并且形状与之匹配的限位孔。
5.根据权利要求4所述的挤孔模具，其特征在于：所述上模(4)包括自上而下依次固连的上底座(9)、挤孔模板(11)和挤孔顶出器(12)，所述挤孔顶出器(12)的底部内腔与成型轮毂(3)上半部形状匹配，所述挤孔冲头(8)固定安装在上底座(9)的底部并穿透挤孔模板(11)和挤孔顶出器(12)。
6.根据权利要求4所述的挤孔模具，其特征在于：所述下模(5)包括自下而上依次固连的下底座(10)和挤孔凹模(13)，所述挤孔凹模(13)的顶部内腔与成型轮毂(3)下半部形状相匹配，所述挤孔凹模(13)内嵌置有与成型轮毂(3)底部形状匹配的挤孔座镶块(14)，所述挤孔凹模(13)和挤孔座镶块(14)上均开设有与挤孔冲头(8)相配合并且形状与之匹配的限位孔。
7.根据权利要求4所述的挤孔模具，其特征在于：所述挤孔冲头(8)顶部外侧套装有挤孔冲头座(15)。
8.根据权利要求4所述的挤孔模具，其特征在于：所述导向孔(7)内安装设置有中空的导套(16)，导柱(6)穿设在导套(16)内。
9.根据权利要求4～8任意一项所述的挤孔模具，其特征在于：所述挤孔模具还包括有一复位机构，所述复位机构包括一对底部为沉头的拉杆(17)和套装在拉杆(17)上的弹簧(18)；所述下底座(10)上开设有与拉杆(17)的底部沉头相匹配凸形限位孔孔(19)，所述拉杆(17)穿设在下底座(10)上，底部沉头嵌凸形限位孔孔(19)中，拉杆(17)顶部固定在上底座(9)底部；所述弹簧(18)设置在挤孔模板(11)和下底座(10)之间，弹簧(18)两端分别与挤孔模板(11)和下底座(10)接触相连。
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