CN104324970A - 一种滚动轴承保持架电磁径向冲击式半固态挤压模具 - Google Patents

一种滚动轴承保持架电磁径向冲击式半固态挤压模具 Download PDF

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Abstract

一种滚动轴承保持架电磁径向冲击式半固态挤压模具，包括塞杆挤压装置、定模具装置、电磁径向冲击装置及动模具装置，其中定模具装置内部配合有塞杆挤压装置，定模具装置外侧固连有电磁径向冲击装置，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合模，由塞杆挤压装置挤压半固态坯料进行充型，保压并成形出第一轴承保持架，然后，开启电磁径向冲击装置对第一轴承保持架进行径向电磁冲击并成形出第二轴承保持架，最后，上升动模具装置分模，并上升挤压装置将第二轴承保持架顶出，本发明具有工艺简单，成形效率高的优点。

Description

一种滚动轴承保持架电磁径向冲击式半固态挤压模具
技术领域
本发明属于轴承保持架加工领域，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电磁径向冲击式半固态挤压模具。
背景技术
滚动轴承主要由外圈、内圈、滚珠及保持架组成，保持架是保持滚珠在轴承中的相对位置的一个关键零件，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，因此，对保持架加工工艺的研究显的尤为重要。
目前的轴承保持架的主要成形工艺分为：(1)挤压法，包括冷挤压、热挤压、温挤压和等温挤压四种方法，其中冷挤压法制备保持架过程中，模具所承受的应力远比一般冲压模大，使得冷挤压模具的寿命远低于冲压模，此外，由于冷挤压毛坯的变形抗力大，需要大吨位的压力机；采用热挤压法时，由于坯料必须加热至热锻温度进行挤压，常伴有较严重的氧化和脱碳等加热缺陷，影响了保持架成形件的尺寸精度和表面粗糙度；采用温挤压时，因毛坯温度与模具温度不一致，导致变形不均匀，使制件存在残余应力，将降低保持架的成形精度；热挤压法可大大提高变形的均匀性，减少制品的残余应力，但加工直径较大的保持架时仍需要大吨位的压力机。(2)铸造法，包括离心铸造法、压铸法、挤压铸造法三种方法。其中，离心铸造法存在劳动条件差，生产率低，特别是材料利用率只有20％～30％，大量的贵重金属被变成切屑而浪费掉等缺点；压铸法存在压铸速度快，制备的保持件内部易产生缩松、缩孔等缺陷，影响保持架的质量性能的缺点；挤压铸造法中液态金属的高温会促使模具寿命降低，特别是对于黑色金属的挤压铸造。(3)焊接法。焊接法的缺点在于保持架的焊接处易腐蚀，质量不易保证，不能用于高温高压场合。(4)塑铸法。由于塑料本身所存在的热变形、老化和脆裂等缺点，以及保持架结构和塑注工艺上的一些问题，使塑铸保持架的应用受到限制。
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电磁径向冲击式半固态挤压模具，以利用该模具通过半固态连铸连锻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电磁径向冲击式半固态挤压模具，包括塞杆挤压装置Ⅰ、定模具装置Ⅱ、电磁径向冲击装置Ⅲ以及动模具装置Ⅳ，其中，定模具装置Ⅱ内部配合有塞杆挤压装置Ⅰ，定模具装置Ⅱ外侧固连有电磁径向冲击装置Ⅲ，定模具装置Ⅱ上侧是动模具装置Ⅳ，半固态坯料放入由塞杆挤压装置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的外侧连接有由不导磁的不锈钢制成的动模具第一核心件2-3，动模具第一核心件2-3与定模具底座2-1固连在一起，动模具第一核心件2-3的上侧固连有由不导磁的不锈钢制成的动模具第二核心件2-5。
所述电磁径向冲击装置Ⅲ包括电磁径向冲击装置底座3-1，电磁径向冲击装置底座3-1位于动模具第一核心件2-3外侧并与其固连在一起，电磁径向冲击装置底座3-1上侧外部固连有电磁装置外圈3-3，电磁装置外圈3-3内侧是绝缘绝热填充物3-4，绝缘绝热填充物3-4内部分布有电磁螺旋管3-5，绝缘绝热填充物3-4的内侧是集磁器3-6，集磁器3-6的内侧安装在动模具第一核心件2-3和动模具第二核心件2-5之间的卡槽中。
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下侧通固连有上垫块4-2，上垫块4-2上固连有由不导磁的不锈钢制成的保持架型芯4-3，且上垫块4-2上还均布有导向杆4-6，保持架型芯4-3、动模具第一核心件2-3、第二核心件2-5及集磁器3-6组成形成第一轴承保持架5的型腔。
本发明包含以下有益效果：
(1)相对于现有技术，本发明将金属半固态连铸连锻技术应用在滚动轴承保持架的成形方面，特别是采用了金属的半固态挤压和径向电磁冲击两种方式分别来完成了连铸连锻工艺所要求的“先低压充型，后高压补缩”，并提供了一种滚动轴承保持架电磁径向冲击式半固态挤压模具，利用该模具装置可制备出性能优良的滚动轴承保持架，具有工艺过程简单，成本低，效率高的特点。
(2)本发明的塞杆挤压装置Ⅰ中设有可方便更换的挤压塞杆1-3，同时定模具装置Ⅱ中设有方便更换的定模具铜套2-2，可防止在半固态坯料的挤压过程中，坯料的接触面因高温易损而不易更换的问题。
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是本发明的定模具装置Ⅱ的三维示意图。
图4是本发明的动模具第一核心件2-3的三维示意图。
图5是本发明的电磁径向冲击装置Ⅲ的剖视放大图。
图6是本发明的电磁径向冲击装置Ⅲ的工作原理示意图。
图7是本发明的集磁器3-6的三维示意图。
图8是本发明的动模具装置Ⅳ的三维示意图。
图9是本发明成形的第一轴承保持架5的三维示意图。
图10是本发明成形的第二轴承保持架6的三维示意图。
图11是最终的轴承保持架10的示意图。
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、图2，一种滚动轴承保持架电磁径向冲击式半固态挤压模具，包括塞杆挤压装置Ⅰ、定模具装置Ⅱ、电磁径向冲击装置Ⅲ以及动模具装置Ⅳ，其中，定模具装置Ⅱ内部配合有塞杆挤压装置Ⅰ，定模具装置Ⅱ外侧固连有电磁径向冲击装置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由塞杆挤压装置Ⅰ、定模具装置Ⅱ组成的模具腔内，随后下降动模具装置Ⅳ进行合模，由塞杆挤压装置Ⅰ挤压半固态坯料进行充型并保压，即成形出第一轴承保持架5，然后，开启电磁径向冲击装置Ⅲ对第一轴承保持架5进行径向电磁冲击，从而成形出第二轴承保持架6，最后，上升动模具装置Ⅳ进行分模，并继续上升挤压装置Ⅰ将第二轴承保持架6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的外侧连接有由不导磁的不锈钢制成的动模具第一核心件2-3，动模具第一核心件2-3通过第二螺栓2-4与定模具底座2-1固连在一起，动模具第一核心件2-3的上侧通过第三螺栓2-6固连有由不导磁的不锈钢制成的动模具第二核心件2-5。
参照图1、图5及图7，所述电磁径向冲击装置Ⅲ包括电磁径向冲击装置底座3-1，电磁径向冲击装置底座3-1位于动模具第一核心件2-3外侧并通过第四螺栓3-2与其固连在一起，电磁径向冲击装置底座3-1上侧外部固连有电磁装置外圈3-3，电磁装置外圈3-3内侧是绝缘绝热填充物3-4，绝缘绝热填充物3-4内部分布有电磁螺旋管3-5，绝缘绝热填充物3-4的内侧是集磁器3-6，集磁器3-6的内侧安装在动模具第一核心件2-3和动模具第二核心件2-5之间的卡槽中。
参照图1及图8，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4-4固连有上垫块4-2，上垫块4-2上通过第六螺栓4-5固连有由不导磁的不锈钢制成的保持架型芯4-3，且上垫块4-2上还均布有四个导向杆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4-3、动模具第一核心件2-3、第二核心件2-5及集磁器3-6组成的型腔内形成第一轴承保持架5。
本发明的工作原理为：
首先，对该模具装置进行预热；接着，将准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4-2以及保持架型芯4-3组成的动模具装置Ⅳ进行合模；随后，推动挤压塞杆1-3将坯料挤压到由保持架型芯4-3、动模具第一核心件2-3、第二核心件2-5及集磁器3-6组成的型腔内形成第一轴承保持架5并持续保压；然后，给电磁径向冲击装置Ⅲ的电磁螺旋管3-5通入震荡而衰减的脉冲电流，使其通过集磁器3-6的作用在第一轴承保持架5上瞬间产生幅值巨大的脉冲磁场力，从而将第一轴承保持架5改变为第二轴承保持架6，第二轴承保持架6上的兜孔6-1就是由幅值巨大的脉冲磁场力的作用而产生的；最后，上升挤压塞杆1-3将第二轴承保持架6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7，如图1、图9、图10及图11所示。
本发明中电磁径向冲击装置Ⅲ的详细工作原理为：如图5及图6所示，以给电磁径向冲击装置Ⅲ的电磁螺旋管3-5通入如图所示逆时针方向的震荡而衰减的脉冲电流3-7为例进行说明，当通入逆时针的脉冲电流3-7时，在电磁螺旋管3-5上将产生脉冲磁场，同时将在集磁器3-6上感应出由外壁流向内壁的感应电流3-8，相应的在第一轴承保持架5上会产生感应电流3-9，由于集磁器3-6的特殊结构则大量的磁力线将被约束在第一轴承保持架5与集磁器工作区3-6-2之间的间隙内，而分布第一轴承保持架5与集磁器非工作区3-6-1之间的磁力线很少。在磁力线的扩张作用下，第一轴承保持架5与集磁器工作区3-6-2对应的部分将瞬间受到幅值巨大的脉冲磁场力作用，在该电磁力作用下，第一轴承保持架5-5与集磁器工作区3-6-2对应的部分的半固态坯料将被向四周快速挤压，从而形成具有兜孔6-1的第二轴承保持架6。

Claims (5)

1.一种滚动轴承保持架电磁径向冲击式半固态挤压模具，包括塞杆挤压装置(Ⅰ)、定模具装置(Ⅱ)、电磁径向冲击装置(Ⅲ)以及动模具装置(Ⅳ)，其特征在于：定模具装置(Ⅱ)内部配合有塞杆挤压装置(Ⅰ)，定模具装置(Ⅱ)外侧固连有电磁径向冲击装置(Ⅲ)，定模具装置(Ⅱ)上侧是动模具装置(Ⅳ)，半固态坯料放入由塞杆挤压装置(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电磁径向冲击式半固态挤压模具，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电磁径向冲击式半固态挤压模具，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)的外侧连接有由不导磁的不锈钢制成的动模具第一核心件(2-3)，动模具第一核心件(2-3)与定模具底座(2-1)固连在一起，动模具第一核心件(2-3)的上侧固连有由不导磁的不锈钢制成的动模具第二核心件(2-5)。
4.根据权利要求1所述的一种滚动轴承保持架电磁径向冲击式半固态挤压模具，其特征在于：所述电磁径向冲击装置(Ⅲ)包括电磁径向冲击装置底座(3-1)，电磁径向冲击装置底座(3-1)位于动模具第一核心件(2-3)外侧并与其固连在一起，电磁径向冲击装置底座(3-1)上侧外部固连有电磁装置外圈(3-3)，电磁装置外圈(3-3)内侧是绝缘绝热填充物(3-4)，绝缘绝热填充物(3-4)内部分布有电磁螺旋管(3-5)，绝缘绝热填充物(3-4)的内侧是集磁器(3-6)，集磁器(3-6)的内侧安装在动模具第一核心件(2-3)和动模具第二核心件(2-5)之间的卡槽中。
5.根据权利要求1所述的一种滚动轴承保持架电磁径向冲击式半固态挤压模具，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)下侧通固连有上垫块(4-2)，上垫块(4-2)上固连有由不导磁的不锈钢制成的保持架型芯(4-3)，且上垫块(4-2)上还均布有导向杆(4-6)，保持架型芯(4-3)、动模具第一核心件(2-3)、第二核心件(2-5)及集磁器(3-6)组成形成第一轴承保持架(5)的型腔。
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