CN104275427A - 一种多台阶轴类件多个工位模具制造方法 - Google Patents

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    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
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Abstract

本发明公开了一种多台阶轴类件多个工位模具制造方法。该发明采用了多工位锻压模具设计方法和原则，设计出了多台阶轴五个工位锻压模具。该多工位锻压模具设计方法能顺利成形各种外形细长单一的锻压轴件。基于挤压减径的工艺知识，制定出多台阶轴的五工位冷精锻工步图，计算并确定了工艺参数，设计出了多台阶轴五工位锻压模具。内容包括减径挤压模具结构设计和多工位模具结构设计。多台阶轴多个工位锻压模具具有产品质量高、材料利用率高和生产效率高等优点，适合大批量生产。

Description

一种多台阶轴类件多个工位模具制造方法
技术领域
本发明涉及一种多台阶轴类件多个工位模具设计方法。采用了多工位锻压模具设计方法和原则，设计出了多台阶轴五个工位锻压模具
背景技术
现有的轴类件是轿车变速箱的关键零件，品种多、数量大，有实心阶梯轴、空心阶梯轴、花键轴、中间法兰轴、环杆轴等。随着我国轿车工业的快速发展，轿车产量逐步增加，对变速箱轴件的总需求量越来越大。轿车变速箱轴类件的外形结构特点较为单一，一是细而长且台阶多；二是质量要求很高。目前，国内轴类件典型的生产工艺有4种：（1）直接采用圆柱坯料进行车削加工，成形零件的尺寸精度和表面粗糙度要求都很高，但车削加工存在坯料金属纤维流线被切断而降低了零件强度、材料利用率低，能源与工时消耗较大等不足；（2）在模锻锤或热模锻压力机上模锻，其工艺路线一般为：锻造，车削，铣削，磨削，采用这种工艺加工的零件精度低，材料利用率和生产效率低；（3）采用楔横轧工艺，这种工艺非常适合于生产多台阶轴类件，其优点是材料利用率相对较高、生产效率高，但毛坯还需粗车，且强度没有用冷精锻工艺加工的零件高，适应不了汽车向轻量化和节能，节材方向发展的目标；（4）用多工位锻压模具的工艺方案加工，加工效率高，锻件毛坯精度高，直接可以进行精加工，零件强度高，可以减少变速器的重量。
近年来，德国采用高效率的多工位冷精锻工艺成功生产该类零件。目前，国内轻型车、微型车变速器轴类件大多采用楔横轧工艺加工，中高档轿车变速器的轴类件是采用冷精锻的工艺加工，但加工效率和精度与国际上的先进水平相比还有很大的差距，瞄准国际先进水平，自主开发轴类件多工位冷精锻工艺，对于我国汽车工业的发展，具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提出一种多台阶轴类件多个工位模具设计方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种多台阶轴类件多个工位模具设计方法，采用了多工位锻压模具设计方法和原则，设计出了多台阶轴五个工位锻压模具。该多工位锻压模具设计方法能顺利成形各种外形细长单一的锻压轴件。基于挤压减径的工艺知识，制定出多台阶轴的五工位冷精锻工步图，计算并确定了工艺参数，设计出了多台阶轴五工位锻压模具。内容包括减径挤压模具结构设计和多工位模具结构设计。
一减径挤压凹模结构设计
为了便于模具设计制造、调试和维修，采用组合式凹模结构如图1所示，组合凹模的参数确定如下。模膛径工作带直径d等于工件缩径后的直径；工作带宽度等于h＝1～2mm，直径d较小时取小值，直径d较大时取大值。工作带与锥形模膛必须圆弧过渡；d1＝d+0.5～1.0；凹模导料筒直径d0＝毛坯直径+0.2；凹模内圈外径；d2＝(1.8～2)d0；凹模外圈外径：d3＝(1.8～2)d2；凹模高度：H根据工件高度确定；内，外圈半径过盈系数：β＝0.003～0.005。
二，多工位模具结构设计
图2所示为轴件五工位模具示意图，此模具安装在多工位压力机上，使用多工位机械手实现自动化生成。
多工位模具设计要点如下：
模具的闭合高度应按工步图中长度尺寸最大的工步图轴向来确定；各个单位模具的分模面应选择在同一个水平面，以便于机械手的设计，制造和使用；相邻单位模具中心线间的距离应保持严格的一致，其位置尺寸精度应大于或等于机械手的水平位移精度；下模膛的深度应大于上模膛的深度，以便于工件落入下模膛后，定位准确；模具应设计为组合结构，主要由上下底板、模具单元、上下顶出机构及定位与紧固件组成，且单元模具的外形尺寸应相同，以便于设计，制造和使用维修。
附图说明
图1是本发明缩径挤压模具示意图，
图2是五工位锻压模具设计的示意图，
图3是具体实施方式1的五步工位图。
具体实施方式
实施例1：一种多台阶轴类件多个工位模具设计方法，该发明采用了多工位锻压模具设计方法和原则，设计出了多台阶轴五个工位锻压模具，其特征在于该多工位锻压模具设计方法能顺利成形各种外形细长单一的锻压轴件，基于挤压减径的工艺知识，制定出多台阶轴的五工位冷精锻工步图，计算并确定了工艺参数，设计出了多台阶轴五工位锻压模具，内容包括减径挤压模具结构设计和多工位模具结构设计。图3为某轴零件的五工位图，材料为20CrMoH。
表1工艺参数计算结果
采用专用软件对各工步的成形过程进行有限元模拟，设定的模拟条件与实际生产条件基本一致。凸模挤压速度为20mm·s-1，各工步的成形过程中，变形均与稳定。只有缩径部分和镦粗部分发生了塑性变形，其他部分未发生变形，仅仅做刚性平移。表明所制定的工艺方案是合理可行的。

Claims (1)

1.一种多台阶轴类件多个工位模具制造方法，采用多工位锻压模具设计方法，设计出多台阶轴五个工位锻压模具，其特征在于通过该多工位锻压模具设计方法成形各种外形细长单一的锻压轴件，基于挤压减径的工艺，制定出多台阶轴的五工位冷精锻工步图，计算并确定了工艺参数，设计出多台阶轴五工位锻压模具，内容包括减径挤压模具结构设计和多工位模具结构设计，减径挤压凹模结构设计采用组合式凹模结构，凹模结构的各参数根据挤压成形原理和工步设计及成形力确定，多工位模具结构设计如下：，包括按工步图中长度尺寸最大的工步图轴向来确定模具的闭合高度；各个单位模具的分模面选择在同一个水平面，；相邻单位模具中心线间的距离应保持严格的一致，其位置尺寸精度应大于或等于机械手的水平位移精度；下模膛的深度应大于上模膛的深度，以便于工件落入下模膛后，定位准确；模具应设计为组合结构，主要由上下底板、模具单元、上下顶出机构及定位与紧固件组成，且单元模具的外形尺寸应相同。
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