CN104815861A - 轴承圆锥滚子精密坯件成型的方法及其相应的模具与模具的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工技术领域，具体是一种轴承圆锥滚子精密坯件成型的方法及其相应的模具与模具的制造工艺。包括以下步骤：将棒料加工成圆柱形料件；在所述圆柱形料件的一端进行倒角形成带有圆锥台的料件；将带有圆锥台的料件依次进行抛光、清洗、烘干；将带有圆锥台的料件的锥台端放入挤压模具的凹模锥型腔，之后进行冲压成型获得精密坯件。本发明不仅可以加工直径在24mm以上的轴承圆锥滚子，而且产量高、节约原材料、精密坯件环带均匀细小，精密坯件外圆金属纤维不被切断，密度最佳且使用寿命长。

Description

轴承圆锥滚子精密坯件成型的方法及其相应的模具与模具的制造工艺

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体是一种轴承圆锥滚子精密坯件成型的方法及其相应的模具与模具的制造工艺。

背景技术

现有技术中，轴承圆锥滚子大头直径为24mm以下的坯件成型是采用Z31-31、Z31-13冷镦机加工而成，此类设备加工出的坯件由于机床结构的同轴度偏差，料件没有倒角，所以加工出的坯件环带很不均匀；上述设备不能加工直径大于24mm的圆锥滚子，直径大于24mm的圆锥滚子有史以来采用车加工成型，车加工成型不仅产量低、浪费原材料，而且加工出的圆锥滚子密度松弛、外圆金属纤维被切断。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种加工轴承圆锥滚子环带均匀细小的轴承圆锥滚子精密坯件成型的方法。

为解决上述技术问题，本发明一种轴承圆锥滚子精密坯件成型的方法，所述的精密是指圆锥滚子的同轴度小于0.03mm，所述成型是指冷挤压成型。其包括以下步骤：

(一)、将棒料加工成圆柱形料件；

(二)、在所述圆柱形料件的一端加工与凹模锥型腔锥度度数相同的倒角形成带有圆锥台的料件；

(三)、将带有圆锥台的料件依次进行抛光、清洗、烘干；

(四)、将带有圆锥台的料件的锥台端放入挤压模具的凹模锥型腔，圆锥台的外圆与锥型腔内壁相贴合且逢中，之后进行冲压成型获得轴承圆锥滚子的坯件并环带均匀。

一种实施步骤(四)的挤压模具，其包括上模板、下模板、上垫 板、下垫板、导套、导柱、凸模组件及凹模组件，所述凸模组件包括凸模及上模一层套件，所述凹模组件包括型芯，该型芯上设置锥型腔。

一种实施步骤(四)的挤压模具，其包括上模及下模，所述上模包括上模一层套件、上模二层套件、凸模；下模包括下模一层套件、下模二层套件、型腔壳体、型芯、承重块、成型件、顶料件及垫块；下模二层套件、型腔壳体上方形成导向槽。

一种实施步骤(四)的挤压模具，其包括上模及下模，上模包括上模一层套件、上模二层套件、凸模，下模包括下模一层套件、下模二层套件、型腔壳体、型芯、承重块、成型件、顶料件及垫块；上模二层套件下端设置导向槽。

所述的挤压模具的制造工艺，其包括以下步骤：

a、导柱及导套留研量，单研后进行互研，达到紧滑合，将导柱、导套分别过盈压入上、下模板；

b、在凸模下端设置与凹模锥型腔深度相同的圆锥体定位件，圆锥体定位件具有锥度且与锥型腔锥度度数相同，圆锥体定位件下端具有外圆弧且该外圆弧与锥型腔底部内圆弧数值相同，圆锥体定位件大头直径比锥型腔孔口直径大1mm；

c、将组装好并敲上定位销钉的下模放入液压机中，凸模组件放在凹模组件上方，圆锥体定位件落入锥型腔且与之贴合，再放入上垫板、上模板，带上螺栓，上模板上方放一垫块，启动液压机将模具压紧，再将上模的螺栓拧紧；

d、操作液压机脱离模具，将上模取出，加工定位销孔并研定位销孔；

e、松开上模螺栓，取出凸模组件将圆锥体定位件割掉并磨平；

f、将凸模组件放入电加工设备，找正并加工凸模下端型面；

g、将加工好型面的凸模组件与上垫板、上模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧，上、下模合起。

所述的挤压模具的制造工艺，其包括以下步骤：

(1)、夹上、下模一层套件的大端面，磨内孔后磨小端面，以小 端面为基准磨大端面；

(2)、夹上、下模二层套件的大端面，磨内孔后磨外圆，磨小端面，以小端面为基准磨大端面；

(3)、夹型腔壳体的大端面，磨内孔后磨外圆，磨小端面，以小端面为基准磨大端面；

(4)、上模一层套件、上模二层套件、凸模组装成凸模组件，凸模组件、上垫板、上模板组装成上模；下模一层套件、下模二层套件、型腔壳体、型芯、垫块、成型件及承重块组装成凹模组件；凹模组件、顶料件、下垫板、下模板组装成下模，下模二层套件、型腔壳体上方形成导向槽；

(5)、凸模组件与上垫板、上模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧，凹模组件与顶料件、下垫板、下模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧；

(6)、上模二层套件外圆直径为150.01mm，下模二层套件导向槽内圆直径为149.99mm；

(7)、上模二层套件有外圆弧，下模二层套件有内圆弧，将上模放在下模上方，外圆弧、内圆弧合上形成含口，进行互研至上模落底达到紧滑合。

所述的挤压模具的制造工艺，其包括以下步骤：

(Ⅰ)、夹上、下模一层套件的大端面，磨内孔后磨小端面，以小端面为基准磨大端面；

(Ⅱ)、夹上、下模二层套件的大端面，磨内孔后磨外圆，磨小端面，以小端面为基准磨大端面；

(Ⅲ)、夹型腔壳体的大端面，磨内孔后磨外圆，磨小端面，以小端面为基准磨大端面；

(Ⅳ)、上模一层套件、上模二层套件、凸模组装成凸模组件，凸模组件、上垫板、上模板组装成上模；下模一层套件、下模二层套件、型腔壳体、型芯、垫块、成型件及承重块组装成凹模组件，凹模组件、顶料件、下垫板、下模板组装成下模；上模二层套件下端设置导向槽；

(Ⅴ)、凸模组件与上垫板、上模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧，凹模组件与顶料件、下垫板、下模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧；

(Ⅵ)、上模二层套件导向槽内圆直径为159.99mm，下模二层套件外圆直径为160.01mm；

(Ⅶ)、上模二层套件有内圆弧，下模二层套件有外圆弧，将上模放在下模上方，内圆弧、外圆弧合上形成含口，进行互研至上模落底达到紧滑合。

本发明具有产量高的优点，每个班1人1机，生产量达4000件；节约原材料，若以型号为30318的轴承圆锥滚子为例，坯件上端大头直径为27.55mm，长度32mm，下端小头直径为25.32mm。原来采用直径为28mm的棒料经车加工而成，每件需要使用35mm长的棒料，用料169g，本发明加工方法用料134g，每加工一件坯件节约35g，生产一亿件节约材料3500吨；加工出的精密坯件密度佳且环带均匀；加工出的精密坯件外圆金属纤维不被切断，使用寿命长，本发明冷挤压成型的方法对于直径为24mm以上的圆锥滚子坯件加工是一场工艺革命，对轴承圆锥滚子生产的发展起到了很大的推动作用，具有突出的实质性特点和显著的进步。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明中第一种实施方式的挤压模具的结构示意图；

图2为本发明中第二种实施方式的挤压模具的结构示意图；

图3为本发明中第二种实施方式的挤压模具的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术 方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决上述技术问题，本发明一种轴承圆锥滚子精密坯件成型的方法，其包括以下步骤：

(一)、将棒料加工成圆柱形料件；

(二)、在所述圆柱形料件的一端加工与凹模锥型腔锥度度数相同的倒角形成带有圆锥台的料件；对于大头端直径大于28mm以下的圆锥滚子坯件倒角长度为3mm-5mm，大头端直径大于28mm以上的圆锥滚子坯件倒角长度适当加长2mm-3mm。

(三)、将带有圆锥台的料件依次进行抛光、清洗、烘干；

(四)、将带有圆锥台的料件的锥台端放入挤压模具的凹模锥型腔，圆锥台的外径与锥型腔内壁相贴合且逢中，之后进行冲压成型获得轴承圆锥滚子的坯件，该坯件的环带均匀。本发明加工的圆柱形料件的重量偏差可控在1克左右，圆锥滚子的环带均匀细小。

如图1所示，本发明第一种实施方式的挤压模具，其包括上模板11、下模板12、上垫板13、下垫板14、导套、导柱、凸模组件及凹模组件，所述凸模组件包括凸模15及上模一层套件16，所述凹模组件包括型芯17，该型芯17上设置锥型腔171。所述的挤压模具的制造工艺，其包括以下步骤：

a、导柱及导套留研量，单研后进行互研，达到紧滑合，将导柱、导套分别过盈压入上、下模板；上、下模板按常规加工，导柱与导套间的间隙为0.003mm-0.004mm，导套高出上模板上方0.1mm，导柱高出下模板下方0.1mm，用高于导柱、导套的垫块垫着上、下模板将高出的0.1mm磨掉与上、下模板接平；

b、在凸模下端设置与凹模锥型腔深度相同的圆锥体定位件，圆锥体定位件具有锥度且与锥型腔锥度度数相同，圆锥体定位件下端具有外圆弧且该外圆弧与锥型腔底部内圆弧数值相同，圆锥体定位件大头 直径比锥型腔孔口直径大1mm，使圆锥体定位件下端面与锥型腔的底部有空间，整个锥面与锥型腔内壁稳定地贴合；

c、将组装好并敲上定位销钉的下模放入液压机中，凸模组件放在凹模组件上方，圆锥体定位件落入锥型腔且与之贴合，再放入上垫板、上模板，带上螺栓，为了防止拧紧螺栓时产生位移，在上模板上方放一垫块，启动液压机将模具压紧，再将上模的螺栓拧紧；上、下模的同轴度理论上为零；

d、操作液压机脱离模具，将上模取出，加工定位销孔并研定位销孔；

e、松开上模螺栓，取出凸模组件将圆锥体定位件割掉并磨平；

f、将凸模组件放入电加工设备，找正并加工凸模下端型面；偏移量0.003mm-0.004mm，用电极加工凸模型面至合格；

g、将加工好型面的凸模组件与上垫板、上模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧，上、下模合起。

以上所述中，导柱与导套间的间隙为0.003mm-0.004mm，加工凸模型面的偏移量为0.003mm-0.004mm，导柱与导套间的最大间隙0.004mm加上凸模加工型面最大偏移量0.004mm为0.008mm，不到0.01mm，即使存在其他意想不到的误差因素，那么也可以达到加工出的轴承圆锥滚子同轴度小于0.03mm。

如图2所示，本发明第二种实施方式的挤压模具，其包括上模及下模，所述上模包括上模一层套件21、上模二层套件22、凸模23；下模包括下模一层套件24、下模二层套件25、型腔壳体26、型芯27、承重块28、成型件29、顶料件4及垫块5；下模二层套件25、型腔壳体26上方形成导向槽。所述的挤压模具的制造工艺，其包括以下步骤：

(1)、夹上、下模一层套件的大端面，磨内孔后磨小端面，以小端面为基准磨大端面；内孔与两端面垂直度小于0.01mm；

(2)、夹上、下模二层套件的大端面，磨内孔后磨外圆，磨小端面，以小端面为基准磨大端面；内孔与外圆的同轴度小于0.01mm，内孔与两端面的垂直度小于0.01mm；

(3)、夹型腔壳体的大端面，磨内孔后磨外圆，磨小端面，以小端面为基准磨大端面；内孔与外圆的同轴度小于0.01mm，内孔与两端面垂直度小于0.01mm；

(4)、上模一层套件、上模二层套件、凸模组装成凸模组件，凸模组件、上垫板、上模板组装成上模；下模一层套件、下模二层套件、型腔壳体、型芯、垫块、成型件及承重块组装成凹模组件；凹模组件、顶料件、下垫板、下模板组装成下模，下模二层套件、型腔壳体上方形成导向槽；

(5)、凸模组件与上垫板、上模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧，凹模组件与顶料件、下垫板、下模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧；

(6)、上模二层套件外圆直径为150.01mm，下模二层套件导向槽内圆直径为149.99mm；

(7)、上模二层套件有外圆弧，下模二层套件有内圆弧，将上模放在下模上方，外圆弧、内圆弧合上形成含口，进行互研至上模落底达到紧滑合。

如图3所示，本发明第三种实施方式的挤压模具，其包括上模及下模，上模包括上模一层套件31、上模二层套件32、凸模33，下模包括下模一层套件34、下模二层套件35、型腔壳体36、型芯37、承重块38、成型件39、顶料件6及垫块7；上模二层套件32下端设置导向槽。所述的挤压模具的制造工艺，其包括以下步骤：

(Ⅰ)、夹上、下模一层套件的大端面，磨内孔后磨小端面，以小端面为基准磨大端面；内孔与两端面垂直度小于0.01mm；

(Ⅱ)、夹上、下模二层套件的大端面，磨内孔后磨外圆，磨小端面，以小端面为基准磨大端面；内孔与外圆的同轴度小于0.01mm，内孔与两端面垂直度小于0.01mm；

(Ⅲ)、夹型腔壳体的大端面，磨内孔后磨外圆，磨小端面，以小端面为基准磨大端面；内孔与外圆的同轴度小于0.01mm，内孔与两端面垂直度小于0.01mm；

(Ⅳ)、上模一层套件、上模二层套件、凸模组装成凸模组件，凸模组件、上垫板、上模板组装成上模；下模一层套件、下模二层套件、型腔壳体、型芯、垫块、成型件及承重块组装成凹模组件，凹模组件、顶料件、下垫板、下模板组装成下模；上模二层套件下端设置导向槽；

(Ⅴ)、凸模组件与上垫板、上模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧，凹模组件与顶料件、下垫板、下模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧；

(Ⅵ)、上模二层套件导向槽内圆直径为159.99mm，下模二层套件外圆直径为160.01mm；

(Ⅶ)、上模二层套件有内圆弧，下模二层套件有外圆弧，将上模放在下模上方，内圆弧、外圆弧合上形成含口，进行互研至上模落底达到紧滑合。

本发明具有产量高的优点，每个班1人1机，生产量达4000件；节约原材料，若以型号为30318的轴承圆锥滚子为例，坯件上端大头直径为27.55mm，长度32mm，下端小头直径为25.32mm。原来采用直径为28mm的棒料经车加工而成，每件需要使用35mm长的棒料，用料169g，本发明加工方法用料134g，每加工一件坯件节约35g，生产一亿件节约材料3500吨；加工出的坯件密度佳且环带均匀细小；加工出的坯件外圆金属纤维不被切断，增强滚子的质量，使用寿命长，本发明的模具制造均采用过盈热压装配增加模具的强度，模具经久耐用，本发明冷挤压成型的轴承圆锥滚子精密坯件给生产精密圆锥滚子轴承创造了条件，本发明的冷挤压技术对于直径为24mm以上的圆锥滚子坯件加工是一场工艺革命，对轴承圆锥滚子生产的发展起到了很大的推动作用，具有突出的实质性特点和显著的进步。

Claims (7)

1.一种轴承圆锥滚子精密坯件成型的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(一)、将棒料加工成圆柱形料件；

(二)、在所述圆柱形料件的一端加工与凹模锥型腔锥度度数相同的倒角形成带有圆锥台的料件；

(三)、将带有圆锥台的料件依次进行抛光、清洗、烘干；

(四)、将带有圆锥台的料件的锥台端放入挤压模具的凹模锥型腔，之后进行冲压成型获得轴承圆锥滚子的坯件。

2.一种在权利要求1中实施步骤(四)的挤压模具，其特征在于：包括上模板(11)、下模板(12)、上垫板(13)、下垫板(14)、导套、导柱、凸模组件及凹模组件，所述凸模组件包括凸模(15)及上模一层套件(16)，所述凹模组件包括型芯(17)，该型芯(17)上设置锥型腔(171)。

3.一种在权利要求1中实施步骤(四)的挤压模具，其特征在于：包括上模及下模，所述上模包括上模一层套件(21)、上模二层套件(22)、凸模(23)；下模包括下模一层套件(24)、下模二层套件(25)、型腔壳体(26)、型芯(27)、承重块(28)、成型件(29)、顶料件(4)及垫块(5)；下模二层套件(25)、型腔壳体(26)上方形成导向槽。

4.一种在权利要求1中实施步骤(四)的挤压模具，其特征在于：包括上模及下模，上模包括上模一层套件(31)、上模二层套件(32)、凸模(33)，下模包括下模一层套件(34)、下模二层套件(35)、型腔壳体(36)、型芯(37)、承重块(38)、成型件(39)、顶料件(6)及垫块(7)；上模二层套件(32)下端设置导向槽。

5.根据权利要求2所述的挤压模具的制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：

a、导柱及导套留研量，单研后进行互研，达到紧滑合，将导柱、导套分别过盈压入上、下模板；

b、在凸模下端设置与凹模锥型腔深度相同的圆锥体定位件，圆锥体定位件具有锥度且与锥型腔锥度度数相同，圆锥体定位件下端具有外圆弧且该外圆弧与锥型腔底部内圆弧数值相同，圆锥体定位件大头直径比锥型腔孔口直径大1mm；

c、将组装好并敲上定位销钉的下模放入液压机中，凸模组件放在凹模组件上方，圆锥体定位件落入锥型腔且与之贴合，再放入上垫板、上模板，带上螺栓，上模板上方放一垫块，启动液压机将模具压紧，再将上模的螺栓拧紧；

d、操作液压机脱离模具，将上模取出，加工定位销孔并研定位销孔；

e、松开上模螺栓，取出凸模组件将圆锥体定位件割掉并磨平；

f、将凸模组件放入电加工设备，找正并加工凸模下端型面；

g、将加工好型面的凸模组件与上垫板、上模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧，上、下模合起。

6.根据权利要求3所述的挤压模具的制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、夹上、下模一层套件的大端面，磨内孔后磨小端面，以小端面为基准磨大端面；

(2)、夹上、下模二层套件的大端面，磨内孔后磨外圆，磨小端面，以小端面为基准磨大端面；

(3)、夹型腔壳体的大端面，磨内孔后磨外圆，磨小端面，以小端面为基准磨大端面；

(4)、上模一层套件、上模二层套件、凸模组装成凸模组件，凸模组件、上垫板、上模板组装成上模；下模一层套件、下模二层套件、型腔壳体、型芯、垫块、成型件及承重块组装成凹模组件；凹模组件、顶料件、下垫板、下模板组装成下模，下模二层套件、型腔壳体上方形成导向槽；

(5)、凸模组件与上垫板、上模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧，凹模组件与顶料件、下垫板、下模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧；

(6)、上模二层套件外圆直径为150.01mm，下模二层套件导向槽内圆直径为149.99mm；

(7)、上模二层套件有外圆弧，下模二层套件有内圆弧，将上模放在下模上方，外圆弧、内圆弧合上形成含口，进行互研至上模落底达到紧滑合。

7.根据权利要求4所述的挤压模具的制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(Ⅰ)、夹上、下模一层套件的大端面，磨内孔后磨小端面，以小端面为基准磨大端面；

(Ⅱ)、夹上、下模二层套件的大端面，磨内孔后磨外圆，磨小端面，以小端面为基准磨大端面；

(Ⅲ)、夹型腔壳体的大端面，磨内孔后磨外圆，磨小端面，以小端面为基准磨大端面；

(Ⅳ)、上模一层套件、上模二层套件、凸模组装成凸模组件，凸模组件、上垫板、上模板组装成上模；下模一层套件、下模二层套件、型腔壳体、型芯、垫块、成型件及承重块组装成凹模组件，凹模组件、顶料件、下垫板、下模板组装成下模；上模二层套件下端设置导向槽；

(Ⅴ)、凸模组件与上垫板、上模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧，凹模组件与顶料件、下垫板、下模板用螺栓连接，敲上定位销钉后再将螺栓拧紧；

(Ⅵ)、上模二层套件导向槽内圆直径为159.99mm，下模二层套件外圆直径为160.01mm；

(Ⅶ)、上模二层套件有内圆弧，下模二层套件有外圆弧，将上模放在下模上方，内圆弧、外圆弧合上形成含口，进行互研至上模落底达到紧滑合。