CN104209493A - 一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具 - Google Patents

一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具 Download PDF

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一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具，包括塞杆挤压装置、定模具装置、电磁抽芯装置及动模具装置，其中定模具装置内部安装有与其配合在一起的塞杆挤压装置，定模具装置外侧固连有电磁抽芯装置，定模具装置上侧是动模具装置，使用时，将备好的半固态坯料放入已预热的模具腔内，随后下降动模具装置并控制电磁抽芯装置对动模具装置端部夹紧，然后推动塞杆挤压装置完成半固态挤压铸造成形，最后，上升动模具装置，控制电磁抽芯装置缩回，继续上升挤压装置将成形的轴承保持架毛坯件顶出，本发明具有工艺过程简单，成本低，效率高的优点。

Description

一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具
技术领域
本发明涉及一种轴承保持架的成形模具，尤其涉及一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具。
背景技术
轴承保持架是滚动轴承中的一个主要零部件，同时又是轴承中形状最复杂、价格最高的零部件，起着保持滚动体正确运动、改善轴承载荷分配和润滑性能的作用。车辆运行过程中，由于冲击、振动及道岔的影响，保持架随机地承受极大的冲击负荷，在高速运行环境中，一般都采用实体保持架，此时，保持架的形状和性能对轴承的承载能力与使用寿命有重要的影响，加工成本的高低也直接关系到整个轴承的成本，因此，对保持架加工工艺的研究显的尤为重要。
目前的轴承保持架通常采用离心铸造或者其它铸造而成的管坯，经内、外圆多次切削，加工端面和铣兜孔后最终成型，工艺的材料利用率仅有20％，造成了严重的资源浪费。因此，有人提出了一种用液态模锻技术或者叫做挤压铸造的方法制备轴承保持架，其过程是：将一定量的铝合金、黄铜等原材料的熔融金属浇注到保持架模具型腔内，随后合模，实现金属熔体以较低速度和较大流量平稳地充填流动后，施加较高的机械压力使金属熔体在高压条件下凝固并发生少量塑性变形，从而完成保持件的制备。虽然这种方法材料利用率高，但是却避免不了铸造上的夹杂，偏析晶粒粗大，脆性树枝状结晶等缺陷，容易造成废品，远远不能满足行业协会规定的标准要求，而且，液态金属温度高，对模具材料有热熔侵蚀作用，模具材料要求非常严格，因而提高了模具成本，模具寿命也很短，不适合大规模工业化生产。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具，以利用该模具通过挤压铸造工艺制备出综合性能优良的轴承保持架，并提高模具的使用寿命。
为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：
一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具，包括塞杆挤压装置Ⅰ、定模具装置Ⅱ、电磁抽芯装置Ⅲ以及动模具装置Ⅳ，其中定模具装置Ⅱ内部安装有与其配合在一起的塞杆挤压装置Ⅰ，定模具装置Ⅱ外侧固连有电磁抽芯装置Ⅲ，定模具装置Ⅱ上侧是动模具装置Ⅳ，半固态坯料放入塞杆挤压装置Ⅰ、定模具装置Ⅱ组成的模具腔内。
所述塞杆挤压装置Ⅰ包括下液压活塞杆1-1，下液压活塞杆1-1上侧固连有下垫块1-2，下垫块1-2上固连有挤压塞杆1-3。
所述定模具装置Ⅱ包括定模具底座2-1，定模具底座2-1上侧连接有定模具铜套2-2，挤压塞杆1-3与定模具铜套2-2相配合，定模具底座2-1的上侧及定模具铜套2-2的外侧连接由不导磁的不锈钢制备的动模具核心件2-3。
所述电磁抽芯装置Ⅲ包括电磁装置底座3-1，电磁装置底座3-1位于动模具核心件2-3外侧并与其固连在一起，电磁装置底座3-1上侧固连有电磁装置支架3-4，电磁装置支架3-4内分布有电磁螺旋管3-6，同时电磁装置支架3-4内均匀镶嵌有橡胶减震元件3-5，橡胶减震元件3-5内侧均布有耐高温电磁铁3-7，工作时，耐高温电磁铁3-7位于动模具核心件2-3周向分布的槽孔中，且在电磁螺旋管3-6的电磁作用下能够在槽孔中前后移动。
所述动模具装置Ⅳ包括上液压活塞杆4-1，上液压活塞杆4-1下侧固连有上垫块4-3，上垫块4-3上固连有由不导磁的不锈钢制备的保持架型芯4-5，上垫块4-3上还均布有导向杆4-6，保持架型芯4-5、动模具核心件2-3、耐高温电磁铁3-7、挤压塞杆1-3以及定模具铜套2-2组成形成轴承保持架毛坯件5的型腔。
本发明的优点：相对于现有技术，本发明将金属半固态挤压铸造技术应用在滚动轴承保持架的成形方面，并提供了一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具，利用该模具装置可制备出性能优良的轴承保持架，具有工艺过程简单、合理，成本低，效率高的优点。此外，与传统液态挤压铸造相比，利用半固态挤压铸造法成形滚动轴承保持架的优势在于：
(1)浆料温度较低。充型温度一般低于传统液态挤压铸造100～150℃，使金属半固态浆料的表观粘度比液态金属的粘度高于三个数量级，故模具型腔填充时不易发生湍流流动或喷溅，浆料流动很平稳。
(2)半固态浆料具有球状初生固相的固-液混合浆料，浆料内部具有诸多初生球状晶核，使凝固后的铸件的微观组织呈非枝晶球状并且分布均匀。
(3)由于成形温度明显低于传统液态挤压铸造，半固态浆料已释放出一部分结晶潜热，型腔填充时对模具的热冲击负荷作用减小，有利于提高模具使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的三维结构示意图。
图3是本发明的动模具核心件2-3的三维示意图。
图4是本发明的动模具核心件2-3的剖视图。
图5是本发明的电磁抽芯装置Ⅲ的三维结构示意图。
图6是本发明的电磁抽芯装置Ⅲ与动模具核心件2-3装配的三维示意图。
图7是本发明成形的轴承保持架毛坯件5的示意图。
图8是最终的轴承保持架6示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
参照图1与图2，一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具，包括塞杆挤压装置Ⅰ、定模具装置Ⅱ、电磁抽芯装置Ⅲ以及动模具装置Ⅳ，其中定模具装置Ⅱ内部安装有与其配合在一起的塞杆挤压装置Ⅰ，定模具装置Ⅱ外侧固连有电磁抽芯装置Ⅲ，定模具装置Ⅱ上侧是动模具装置Ⅳ，将准备好的半固态坯料放入已预热的塞杆挤压装置Ⅰ、定模具装置Ⅱ组成的模具腔内，随后下降动模具装置Ⅳ并控制电磁抽芯装置Ⅲ对动模具装置Ⅳ端部夹紧，然后推动塞杆挤压装置Ⅰ完成半固态挤压铸造成形，最后，上升动模具装置Ⅳ，控制电磁抽芯装置Ⅲ缩回，并继续上升挤压装置Ⅰ将成形的轴承保持架毛坯5顶出。
参照图1，所述塞杆挤压装置Ⅰ包括下液压活塞杆1-1，下液压活塞杆1-1上侧通过第一螺栓1-4固连有下垫块1-2，下垫块1-2上通过第一螺栓1-4固连有挤压塞杆1-3，挤压塞杆1-3的更换可通过拆装第一螺栓1-4方便的完成。
参照图1、图3及图4，所述定模具装置Ⅱ包括定模具底座2-1，定模具底座2-1上侧连接有定模具铜套2-2，挤压塞杆1-3与定模具铜套2-2相配合，定模具底座2-1的上侧及定模具铜套2-2的外侧连接由不导磁的不锈钢制备的动模具核心件2-3，动模具核心件2-3通过第二螺栓2-4与定模具底座2-1固连在一起。
参照图1及图5，所述电磁抽芯装置Ⅲ包括电磁装置底座3-1，电磁装置底座3-1位于动模具核心件2-3外侧并通过第三螺栓3-2与其固连在一起，电磁装置底座3-1上侧通过第四螺栓3-3固连有电磁装置支架3-4，电磁装置支架3-4内分布有电磁螺旋管3-6，同时电磁装置支架3-4内均匀镶嵌有十二个橡胶减震元件3-5，橡胶减震元件3-5内侧均布有十二个耐高温电磁铁3-7，工作时，耐高温电磁铁3-7位于动模具核心件2-3周向分布的槽孔中，且在电磁螺旋管3-6的电磁作用下能够在槽孔中前后移动。
参照图1，所述动模具装置Ⅳ包括上液压活塞杆4-1，上液压活塞杆4-1下侧通过第五螺栓4-2固连有上垫块4-3，上垫块4-3上通过第六螺栓4-4固连有由不导磁的不锈钢制备的保持架型芯4-5，上垫块4-3上还均布有导向杆4-6，在动模具装置Ⅳ下降过程中实现准确定位功能，推动挤压塞杆1-3将坯料挤压到由保持架型芯4-5、动模具核心件2-3、耐高温电磁铁3-7、挤压塞杆1-3以及定模具铜套2-2组成的型腔内形成轴承保持架毛坯件5。
本发明的工作原理为：首先，对该模具进行预热；接着，将备好的半固态坯料放入挤压塞杆1-3和定模具铜套2-2组成的模具腔内，并迅速下降由上液压活塞杆4-1、上垫块4-3以及保持架型芯4-5组成的动模具装置Ⅳ进行合模，同时给电磁抽芯装置Ⅲ的电磁螺旋管3-6通电，使电磁螺旋管3-6产生的电磁场与耐高温电磁铁3-7的电磁场间产生相互排斥的作用力，则位于动模具核心件2-3内的耐高温电磁铁3-7将向前运动并夹紧动模具装置Ⅳ的保持架型芯4-5；随后，推动挤压塞杆1-3将坯料挤压到由保持架型芯4-5、动模具核心件2-3、耐高温电磁铁3-7、挤压塞杆1-3以及定模具铜套2-2组成的型腔内形成轴承保持架毛坯件5，持续保压直至轴承保持架毛坯件5冷却凝固；然后，上升动模具装置Ⅳ进行分模，并通过给电磁抽芯装置Ⅲ的电磁螺旋管3-6通反向电流，使电磁螺旋管3-6产生的电磁场与耐高温电磁铁3-7的电磁场间产生相互吸引的作用力，则在该电磁作用下，位于动模具核心件2-3内的耐高温电磁铁3-7将向后运动被吸附在镶嵌有橡胶减震元件3-5的电磁装置支架3-4内侧，从而完成抽芯，同时耐高温电磁铁3-7将退出轴承保持架毛坯件5并在上面形成兜孔5-1；最后，上升挤压塞杆1-3将轴承保持架毛坯件5顶出，并对其进行少量的机加工即可形成最终的轴承保持架6，如图1、图6、图7及图8所示。

Claims (5)

1.一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具，包括塞杆挤压装置(Ⅰ)、定模具装置(Ⅱ)、电磁抽芯装置(Ⅲ)以及动模具装置(Ⅳ)，其特征在于：定模具装置(Ⅱ)内部安装有与其配合在一起的塞杆挤压装置(Ⅰ)，定模具装置(Ⅱ)外侧固连有电磁抽芯装置(Ⅲ)，定模具装置(Ⅱ)上侧是动模具装置(Ⅳ)，半固态坯料放入塞杆挤压装置(Ⅰ)、定模具装置(Ⅱ)组成的模具腔内。
2.根据权利要求1所述的一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具，其特征在于：所述塞杆挤压装置(Ⅰ)包括下液压活塞杆(1-1)，下液压活塞杆(1-1)上侧固连有下垫块(1-2)，下垫块(1-2)上固连有挤压塞杆(1-3)。
3.根据权利要求1所述的一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具，其特征在于：所述定模具装置(Ⅱ)包括定模具底座(2-1)，定模具底座(2-1)上侧连接有定模具铜套(2-2)，挤压塞杆(1-3)与定模具铜套(2-2)相配合，定模具底座(2-1)的上侧及定模具铜套(2-2)的外侧连接由不导磁的不锈钢制备的动模具核心件(2-3)。
4.根据权利要求1所述的一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具，其特征在于：所述电磁抽芯装置(Ⅲ)包括电磁装置底座(3-1)，电磁装置底座(3-1)位于动模具核心件(2-3)外侧并与其固连在一起，电磁装置底座(3-1)上侧固连有电磁装置支架(3-4)，电磁装置支架(3-4)内分布有电磁螺旋管(3-6)，同时电磁装置支架(3-4)内均匀镶嵌有橡胶减震元件(3-5)，橡胶减震元件(3-5)内侧均布有耐高温电磁铁(3-7)，工作时，耐高温电磁铁(3-7)位于动模具核心件(2-3)周向分布的槽孔中，且在电磁螺旋管(3-6)的电磁作用下能够在槽孔中前后移动。
5.根据权利要求1所述的一种滚动轴承保持架的电磁抽芯式半固态挤压铸造模具，其特征在于：所述动模具装置(Ⅳ)包括上液压活塞杆(4-1)，上液压活塞杆(4-1)下侧固连有上垫块(4-3)，上垫块(4-3)上固连有由不导磁的不锈钢制备的保持架型芯(4-5)，上垫块(4-3)上还均布有导向杆(4-6)，保持架型芯(4-5)、动模具核心件(2-3)、耐高温电磁铁(3-7)、挤压塞杆(1-3)以及定模具铜套(2-2)组成形成轴承保持架毛坯件(5)的型腔。
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