CN105013873B - 用于薄壁卡环的整型治具及其整型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于薄壁卡环的整型治具，包括上模板、下模板、第一挤孔凸模、第二挤孔凸模、第一定位钉、第二定位钉、导柱导套装置以及外环定位装置，其中，上模板和下模板相对设置，二者通过导柱导套装置进行定位，第一挤孔凸模或第二挤孔凸模替换固定于上模板上以对薄壁卡环进行挤压整型，第一定位钉或第二定位钉替换固定于下模板上以对薄壁卡环进行定位，外环定位装置包括安装于下模板上且相对于其可转动的偏心轮，偏心轮的安装位置可调整；第一挤孔凸模包括第一本体以及多个第一挤压部；第二挤孔凸模包括第二本体、多个用于对薄壁卡环的齿部进行限位的限位部以及第二挤压部。本发明提出的整型治具，对薄壁卡环整型的过程简单方便。

Description

用于薄壁卡环的整型治具及其整型方法

技术领域

本发明涉及整型治具技术领域，尤其涉及一种用于薄壁卡环的整型治具及其整型方法。

背景技术

薄壁卡环为一种汽车零部件，其内圈带有同心的多个均匀分布的齿，外圈为圆形，壁薄，需进行碳氮共渗淬火热处理。由于其在使用过程中主要靠内圈齿部定位，因此对内圈齿根圆直径有很严的要求，而其他尺寸公差范围较大。

然而，对薄壁卡环进行碳氮共渗淬火热处理处理后，会产生变形而导致齿根圆直径超差。现有的对齿根圆直径小的零件可在热处理后增加挤孔或磨内孔工序，而齿根圆直径大的零件只能报废处理。如果采用先渗碳空冷后利用控制变形工装淬火，则零件热处理硬度和质量稳定性难保证。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于薄壁卡环的整型治具及其整型方法，旨在方便对齿部尺寸超差的薄壁卡环进行整型。

为实现上述目的，本发明提供一种用于薄壁卡环的整型治具，包括上模板、下模板、第一挤孔凸模、第二挤孔凸模、第一定位钉、第二定位钉、导柱导套装置以及外环定位装置，其中，

所述上模板和下模板相对设置，二者通过所述导柱导套装置进行定位，所述第一挤孔凸模或第二挤孔凸模替换固定于所述上模板上以对薄壁卡环进行挤压整型， 所述第一定位钉或第二定位钉替换固定于所述下模板上以对薄壁卡环进行定位，所述外环定位装置包括安装于所述下模板上且相对于其可转动的偏心轮，所述偏心轮的安装位置可调整；

所述第一挤孔凸模包括第一本体以及多个用于与薄壁卡环的齿部接触以对其进行挤压的第一挤压部，所述第一挤压部的数量与薄壁卡环的齿部数量相等；

所述第二挤孔凸模包括第二本体、多个用于对薄壁卡环的齿部进行限位的限位部，以及多个用于对薄壁卡环的非齿部内圆弧部进行挤压的第二挤压部，所述限位部和第二挤压部的数量均与薄壁卡环的齿部数量相等；

当薄壁卡环的齿根圆直径小于标准直径下限时，所述偏心轮安装于所述下模板的第一定位孔上，通过所述偏心轮和第一定位钉将薄壁卡环定位后，所述上模板向下运动以带动所述第一挤孔凸模挤压薄壁卡环的齿部；

当薄壁卡环的齿根圆直径大于标准直径上限时，所述偏心轮安装于所述下模板的第二定位孔上，通过所述偏心轮和第二定位钉将薄壁卡环定位后，所述上模板向下冲压以带动所述第二挤孔凸模挤压薄壁卡环的非齿部内圆弧部，所述限位部与薄壁卡环的齿部对应设置以阻止其尺寸超差。

优选地，所述外环定位装置还包括手柄、转动轴以及轴套，所述转动轴固定于所述下模板上，所述轴套套设于所述转动轴上，所述偏心轮套设于轴套上且与其固定连接，所述手柄通过紧固件与偏心轮固定连接。

优选地，所述第一定位钉和第二定位钉均设置有两个。

优选地，所述第二挤压部和限位部均为上宽下窄结构，所述第一挤压部为上宽下窄结构以对薄壁卡环的齿部进行导向挤压。

本发明进一步提出一种基于上述的整型治具的整型方法，包括以下步骤：

使用通止规分检薄壁卡环的齿根圆直径，将其筛分为薄壁卡环的齿根圆直径偏大和偏小两类；

当薄壁卡环的齿根圆直径小于标准直径下限时，在整型治具上安装第一定位钉和第一挤孔凸模，将薄壁卡环放置于下模板上并通过第一定位钉和偏心轮对其进行定位后，上模板向下运动带动第一挤孔凸模向下运动，第一挤压部与薄壁卡环的齿部接触，通过多个第一挤压部对薄壁卡环的齿部进行挤压，使其齿部的齿根圆直径涨大到标准直径范围内；

当薄壁卡环的齿根圆直径大于标准直径上限时，在整型治具上安装第二定位钉和第二挤孔凸模，将薄壁卡环放置于下模板上通过第二定位钉和偏心轮对其进行定位后，上模板向下运动带动第二挤孔凸模向下运动，第二挤压部与薄壁卡环的非齿部内圆弧部接触，通过多个第二挤压部对薄壁卡环非齿部内圆弧部进行挤压，使其非齿部内圆弧部向外局部涨大的同时其齿部向圆心收缩，以减小齿根圆直径到标准直径范围内；

对挤压后的薄壁卡环进行自然时效处理。

优选地，在对小于标准直径下限的薄壁卡环进行定位时，将薄壁卡环的一个齿部放置于两个第一定位钉之间，转动偏心轮使其顶紧于薄壁卡环的非齿部外圆弧部。

优选地，在对大于标准直径下限的薄壁卡环进行定位时，将薄壁卡环的一个齿部放置于两个第二定位钉之间，转动偏心轮使其顶紧于薄壁卡环的非齿部外圆弧部。

本发明提出的整型治具，对碳氮共渗淬火变形后的齿根圆直径偏大和偏小的薄壁卡环通过挤孔的方法得到合格的零件，避免了因齿根圆直径大需报废处理的情况，提高了产品合格率，其整型方便简单方便。另外，传统挤孔方法为挤孔凸模与零件内孔形状相似的整体挤压方法。而本发明中针对零件齿部尺寸状态的不同，采用局部挤压的方法，具体为对齿根圆直径小的薄壁卡环挤孔是指利用第一挤孔凸模对多个齿部进行挤压，使齿部齿根圆直径涨大到合格范围；对齿根圆直径大的薄壁卡环挤孔是指利用第二挤孔凸模对多个非齿部内圆弧部进行局部挤压，使非齿部内圆弧向外局部涨大的同时引起齿部向圆心收缩，因而可使齿根圆直径降低到合格范围。同时，针对齿根圆直径偏大和偏小的两种状态的薄壁卡环，因其在挤孔过程中变形区域不一样，故分别设计了对应的定位钉和偏心轮的顶紧区域，避免在对薄壁卡环定位时导致其变形。本发明提出的整型治具，只需将第一挤孔凸模和第一定位钉更换成第二挤孔凸模和第一定位钉，将偏心轮从第一定位孔移入第二定位孔，即可通用于齿根圆直径偏大或偏小的薄壁卡环，提高了通配性，从而降低了夹具的制造成本。

附图说明

图1为本发明用于薄壁卡环的整型治具优选实施例的结构示意图；

图2为使用本发明的整型治具进行整型处理的薄壁卡环的结构示意图；

图3为本发明用于薄壁卡环的整型治具优选实施例在未安装上模板且安装有第一挤孔凸模时的俯视结构示意图；

图4为图3所示的A-A方向的剖视结构示意图；

图5为本发明用于薄壁卡环的整型治具中第一挤孔凸模的结构示意图；

图6为本发明用于薄壁卡环的整型治具优选实施例在未安装上模板且安装有第二挤孔凸模时的俯视结构示意图；

图7为本发明用于薄壁卡环的整型治具中第二挤孔凸模的结构示意图；

图8为本发明用于薄壁卡环的整型方法中使用的通止规的结构示意图。

图中，10-上模板，20-下模板，21-第一定位孔，22-第二定位孔，23-螺钉，24-销钉，30-第一挤孔凸模，31-第一本体，32-第一挤压部，40-第二挤孔凸模，41-第二本体，42-限位部，43-第二挤压部，50-第一定位钉，60-第二定位钉，70-导柱导套装置，80-外环定位装置，81-偏心轮，82-手柄，83-转动轴，84-轴套，85-紧固件，90-薄壁卡环，91-齿部，92-非齿部内圆弧部。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提出一种用于薄壁卡环的整型治具。

参照图1至图7（图3和图6中虚线部分代表薄壁卡环的安装位置），本优选实施例中，用于薄壁卡环的整型治具，包括上模板10、下模板20、第一挤孔凸模30、第二挤孔凸模40、第一定位钉50、第二定位钉60、导柱导套装置70以及外环定位装置80，其中，

上模板10和下模板20相对设置，二者通过导柱导套装置70进行定位，第一挤孔凸模30或第二挤孔凸模40替换固定于上模板10上以对薄壁卡环90进行挤压整型， 第一定位钉50或第二定位钉60替换固定于下模板20上以对薄壁卡环90进行定位，外环定位装置80包括安装于下模板20上且相对于其可转动的偏心轮81，偏心轮81的安装位置可调整；

第一挤孔凸模30包括第一本体31以及多个用于与薄壁卡环90的齿部91接触以对其进行挤压的第一挤压部32，第一挤压部32的数量与薄壁卡环90的齿部91数量相等（本实施例中为三个）；

第二挤孔凸模40包括第二本体41、多个用于对薄壁卡环90的齿部91进行限位的限位部42（本实施例中为三个），以及多个用于对薄壁卡环90的非齿部内圆弧部92进行挤压的第二挤压部43（本实施例中为三个），限位部42和第二挤压部43的数量均与薄壁卡环90的齿部91数量相等；

当薄壁卡环90的齿根圆直径小于标准直径下限时，偏心轮81安装于下模板20的第一定位孔21上，通过偏心轮81和第一定位钉50将薄壁卡环90定位后，上模板10向下冲压以带动第一挤孔凸模30挤压薄壁卡环90的齿部91；

当薄壁卡环90的齿根圆直径大于标准直径上限时，偏心轮81安装于下模板20的第二定位孔22上，通过偏心轮81和第二定位钉60将薄壁卡环90定位后，上模板10向下运动以带动第二挤孔凸模40挤压薄壁卡环90的非齿部内圆弧部92，限位部42与薄壁卡环90的齿部91对应设置以阻止其尺寸超差。

参照图2，本发明以薄壁卡环90设置有三个齿部91为例具体说明。具体地，第一定位钉50和第二定位钉60均设置有两个。第二挤压部43和限位部42均为上宽下窄结构，第一挤压部32为上宽下窄结构以对薄壁卡环90的齿部91进行导向挤压（方便第一挤孔凸模30和第二挤孔凸模40穿过薄壁卡环90）。参照图1，第一挤孔凸模30和第二挤孔凸模40均通过螺钉加销钉固定于上模板10上。第一挤孔凸模30和第二挤孔凸模40上均设有螺纹孔和销钉孔。第一定位钉50和第二定位钉60均可拆卸，根据不同尺寸的薄壁卡环90来灵活选用不同的定位钉。多个限位部42的外缘组成的圆其直径取值为薄壁卡环90的齿根圆直径最小值，以避免挤压时薄壁卡环90时其齿根圆减小到合格范围以下。

进一步地，结合参照图3和图4，外环定位装置80还包括手柄82、转动轴83以及轴套84，转动轴83固定于下模板20上，轴套84套设于转动轴83上，偏心轮81套设于轴套84上且与其固定连接，手柄82通过紧固件85（螺钉）与偏心轮81固定连接。

本实施例中，通过设置手柄82，方便用户转动偏心轮81以对薄壁卡环90进行定位。下模板20上设置有两个定位孔（分别为第一定位孔21和第二定位孔22，对于安装转动轴83），分别对应于两种情况下外环定位装置80的安装需求。

本整型治具的工作原理如下：当薄壁卡环90的齿根圆直径小于标准直径下限时，在整型治具上安装第一定位钉50和第一挤孔凸模30，将薄壁卡环90放置于下模板20上并通过第一定位钉50和偏心轮81对其进行定位后，上模板10向下运动带动第一挤孔凸模30向下运动，第一挤压部32与薄壁卡环90的齿部91接触，通过多个第一挤压部32对薄壁卡环90的齿部91进行挤压，使其齿根圆直径涨大到标准直径范围内。

当薄壁卡环90的齿根圆直径大于标准直径上限时，在整型治具上安装第二定位钉60和第二挤孔凸模40，将薄壁卡环90放置于下模板20上并通过第二定位钉60和偏心轮81对其进行定位后（薄壁卡环90的放置角度需保证第二挤孔凸模40向下运动时其多个限位部42能与薄壁卡环90的齿部91一一相对设置），上模板10向下运动带动第二挤孔凸模40向下运动，第二挤压部43与薄壁卡环90的非齿部内圆弧部92接触，通过多个第二挤压部43对薄壁卡环90的非齿部内圆弧部92进行挤压，使其非齿部内圆弧部92向外局部涨大的同时引起齿部91向圆心收缩，以减小齿根圆直径到标准直径范围内，在挤压的过程中，使每一限位部42的外环侧与薄壁卡环90的齿部91接触，通过限位部42防止对薄壁卡环90的挤压过小使其齿根圆直径偏小。

本发明提出的整型治具，对碳氮共渗淬火变形后的齿根圆直径偏大和偏小的薄壁卡环90通过挤孔的方法得到合格的零件，避免了因齿根圆直径大需报废处理的情况，提高了产品合格率，其整型方便简单方便。另外，传统挤孔方法为挤孔凸模与零件内孔形状相似的整体挤压方法。而本发明中针对零件齿部91尺寸状态的不同，采用局部挤压的方法，具体为对齿根圆直径小的薄壁卡环挤孔是指利用第一挤孔凸模30对多个齿部91进行挤压，使齿部91齿根圆直径涨大到合格范围；对齿根圆直径大的薄壁卡环挤孔是指利用第二挤孔凸模40对多个非齿部内圆弧部92进行局部挤压，使非齿部内圆弧向外局部涨大的同时引起齿部91向圆心收缩，因而可使齿根圆直径降低到合格范围。同时，针对齿根圆直径偏大和偏小的两种状态的薄壁卡环90，因其在挤孔过程中变形区域不一样，故分别设计了对应的定位钉和偏心轮81的顶紧区域，避免在对薄壁卡环90定位时导致其变形。本发明提出的整型治具，只需将第一挤孔凸模30和第一定位钉50更换成第二挤孔凸模40和第一定位钉50，将偏心轮81从第一定位孔21移入第二定位孔22，即可通用于齿根圆直径偏大或偏小的薄壁卡环90，提高了通配性，从而降低了夹具的制造成本。

本发明进一步提出一种用于薄壁卡环的整型方法。

本优选实施例中，一种基于上述的用于薄壁卡环的整型治具的整型方法，包括以下步骤：

使用通止规分检薄壁卡环的齿根圆直径，将其筛分为薄壁卡环的齿根圆直径偏大和偏小两类；

当薄壁卡环的齿根圆直径小于标准直径下限时，在整型治具上安装第一定位钉和第一挤孔凸模，将薄壁卡环放置于下模板上并通过第一定位钉和偏心轮对其进行定位后，上模板向下运动带动第一挤孔凸模向下运动，第一挤压部与薄壁卡环的齿部接触，通过多个第一挤压部对薄壁卡环的齿部进行挤压，使其齿部的齿根圆直径涨大到标准直径范围内；

当薄壁卡环的齿根圆直径大于标准直径上限时，在整型治具上安装第二定位钉和第二挤孔凸模，将薄壁卡环放置于下模板上通过第二定位钉和偏心轮对其进行定位后，上模板向下运动带动第二挤孔凸模向下运动，第二挤压部与薄壁卡环的非齿部内圆弧部接触，通过多个第二挤压部对薄壁卡环非齿部内圆弧部进行挤压，使其非齿部内圆弧部向外局部涨大的同时其齿部向圆心收缩，以减小齿根圆直径到标准直径范围内；

对挤压后的薄壁卡环进行自然时效处理。将挤孔完的薄壁卡环放置一天时间，得到尺寸稳定的薄壁卡环。

通止规的结构参照图8，对碳氮共渗热处理后的薄壁卡环分检齿根圆直径，通止规包括有通端直径T和指端直径Z，T和Z分别为薄壁卡环的齿根圆直径允许的最小值和最大值。当薄壁卡环的齿部能通过通止规T端的，但Z端不能通过的，视为合格零件，转终检即可；当薄壁卡环的齿部不能通过通止规T端的，视为齿根圆直径小的不合格零件；当薄壁卡环的齿部能通过通止规T端的，也能通过Z端的，视为齿根圆直径大的不合格零件。

具体地，在对小于标准直径下限的薄壁卡环进行定位时，将薄壁卡环的一个齿部放置于两个第一定位钉之间，转动偏心轮使其顶紧于薄壁卡环的非齿部外圆弧部。在对大于标准直径下限的薄壁卡环进行定位时，将薄壁卡环的一个齿部放置于两个第二定位钉之间，转动偏心轮使其顶紧于薄壁卡环的非齿部外圆弧部。

本发明提出的整型方法，对碳氮共渗淬火变形后的齿根圆直径偏大和偏小的薄壁卡环通过挤孔的方法得到合格的零件，避免了因齿根圆直径大需报废处理的情况，提高了产品合格率。另外，传统挤孔方法为挤孔凸模与零件内孔形状相似的整体挤压方法。而本发明中针对零件齿部尺寸状态的不同，采用局部挤压的方法，具体为对齿根圆直径小的薄壁卡环挤孔是指利用第一挤孔凸模对多个齿部进行挤压，使齿部齿根圆直径涨大到合格范围；对齿根圆直径大的薄壁卡环挤孔是指利用第二挤孔凸模对多个非齿部内圆弧部进行局部挤压，使非齿部内圆弧向外局部涨大的同时引起齿部向圆心收缩，因而可使齿根圆直径降低到合格范围。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于薄壁卡环的整型治具，其特征在于，包括上模板、下模板、第一挤孔凸模、第二挤孔凸模、第一定位钉、第二定位钉、导柱导套装置以及外环定位装置，其中，

所述上模板和下模板相对设置，二者通过所述导柱导套装置进行定位，所述第一挤孔凸模或第二挤孔凸模替换固定于所述上模板上以对薄壁卡环进行挤压整型， 所述第一定位钉或第二定位钉替换固定于所述下模板上以对薄壁卡环进行定位，所述外环定位装置包括安装于所述下模板上且相对于其可转动的偏心轮，所述偏心轮的安装位置可调整；

所述第一挤孔凸模包括第一本体以及多个用于与薄壁卡环的齿部接触以对其进行挤压的第一挤压部，所述第一挤压部的数量与薄壁卡环的齿部数量相等；

所述第二挤孔凸模包括第二本体、多个用于对薄壁卡环的齿部进行限位的限位部，以及多个用于对薄壁卡环的非齿部内圆弧部进行挤压的第二挤压部，所述限位部和第二挤压部的数量均与薄壁卡环的齿部数量相等；

当薄壁卡环的齿根圆直径小于标准直径下限时，所述偏心轮安装于所述下模板的第一定位孔上，通过所述偏心轮和第一定位钉将薄壁卡环定位后，所述上模板向下运动以带动所述第一挤孔凸模挤压薄壁卡环的齿部；

当薄壁卡环的齿根圆直径大于标准直径上限时，所述偏心轮安装于所述下模板的第二定位孔上，通过所述偏心轮和第二定位钉将薄壁卡环定位后，所述上模板向下冲压以带动所述第二挤孔凸模挤压薄壁卡环的非齿部内圆弧部，所述限位部与薄壁卡环的齿部对应设置以阻止其尺寸超差。

2.如权利要求1所述的用于薄壁卡环的整型治具，其特征在于，所述外环定位装置还包括手柄、转动轴以及轴套，所述转动轴固定于所述下模板上，所述轴套套设于所述转动轴上，所述偏心轮套设于轴套上且与其固定连接，所述手柄通过紧固件与偏心轮固定连接。

3.如权利要求1所述的用于薄壁卡环的整型治具，其特征在于，所述第一定位钉和第二定位钉均设置有两个。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的用于薄壁卡环的整型治具，其特征在于，所述第二挤压部和限位部均为上宽下窄结构，所述第一挤压部为上宽下窄结构以对薄壁卡环的齿部进行导向挤压。

5.一种基于权利要求1至4中任意一项所述的整型治具的整型方法，其特征在于，包括以下步骤：

使用通止规分检薄壁卡环的齿根圆直径，将其筛分为薄壁卡环的齿根圆直径偏大和偏小两类；

当薄壁卡环的齿根圆直径小于标准直径下限时，在整型治具上安装第一定位钉和第一挤孔凸模，将薄壁卡环放置于下模板上并通过第一定位钉和偏心轮对其进行定位后，上模板向下运动带动第一挤孔凸模向下运动，第一挤压部与薄壁卡环的齿部接触，通过多个第一挤压部对薄壁卡环的齿部进行挤压，使其齿部的齿根圆直径涨大到标准直径范围内；

当薄壁卡环的齿根圆直径大于标准直径上限时，在整型治具上安装第二定位钉和第二挤孔凸模，将薄壁卡环放置于下模板上通过第二定位钉和偏心轮对其进行定位后，上模板向下运动带动第二挤孔凸模向下运动，第二挤压部与薄壁卡环的非齿部内圆弧部接触，通过多个第二挤压部对薄壁卡环非齿部内圆弧部进行挤压，使其非齿部内圆弧部向外局部涨大的同时其齿部向圆心收缩，以减小齿根圆直径到标准直径范围内；

对挤压后的薄壁卡环进行自然时效处理。

6.如权利要求5所述的整型方法，其特征在于，在对小于标准直径下限的薄壁卡环进行定位时，将薄壁卡环的一个齿部放置于两个第一定位钉之间，转动偏心轮使其顶紧于薄壁卡环的非齿部外圆弧部。

7.如权利要求5所述的整型方法，其特征在于，在对大于标准直径上限的薄壁卡环进行定位时，将薄壁卡环的一个齿部放置于两个第二定位钉之间，转动偏心轮使其顶紧于薄壁卡环的齿部外圆弧部。