CN105537485A - 转向轴成型模具及成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转向轴成型模具及成型工艺，属于转向轴领域，为解决现有模具和工艺成型腰孔尺寸不稳定、尺寸和质量精度低等问题而设计。本发明转向轴成型模具包括凹模、滑动设置在凹模中心腔内的上冲头和下冲头，转向轴坯件设置在凹模中心腔内且位于上冲头和下冲头之间，上冲头包括上冲头预应力外圈和上冲头模芯，上冲头模芯设置在上冲头预应力外圈的中心腔内且可相对于上冲头预应力外圈进行设定行程浮动，上冲头用于成型转向轴的腰孔。本发明转向轴腰孔成型工艺使用上述成型模具成型转向轴腰孔。本发明转向轴成型模具及成型工艺的上冲头采用分层浮动模芯结构，提高了腰孔成型质量和尺寸的稳定性；成型工艺工序简单、成型效率高。

Description

转向轴成型模具及成型工艺
技术领域
本发明涉及转向轴技术领域，尤其涉及一种转向轴成型模具及使用该转向轴成型模具的转向轴成型工艺。
背景技术
转向轴是汽车转向系统的核心部件，其性能的优劣直接关系着交通和人身安全。转向轴的端部设有用来插装阀芯端部扁头、且可容许阀芯相对转向轴双向转动以打开转向阀的角位移量的腰孔。腰孔宽度的两侧槽壁与竖直轴面设成设定角度，以容许阀芯可双向转动相应的角位移量，从而改变转向阀的泄露通道和泄流量，因此腰孔的上述角度精度要求极高且在后续渗碳淬火过程中极易变形。传统的机加工工艺，腰孔承受扭矩的强度低、浪费材料、效率低下；普通冷锻成型的腰孔质量和尺寸精度不够、需要对位整形、效率低下、容易出错、质量很不稳定。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种腰孔尺寸稳定、质量和尺寸精度高的转向轴成型模具。
本发明的另一个目的在于提出一种工序简单、生产效率高的转向轴成型工艺。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种转向轴成型模具，包括凹模、滑动设置在凹模中心腔内的上冲头和下冲头，所述转向轴坯件设置在凹模中心腔内且位置上冲头和下冲头之间，所述上冲头包括上冲头预应力外圈和上冲头模芯，所述上冲头模芯设置在所述上冲头预应力外圈的中心腔内且可相对于上冲头预应力外圈进行设定行程浮动，所述上冲头用于成型转向轴的腰孔。
进一步的技术方案是，所述上冲头模芯为台阶轴，所述上冲头预应力外圈的中心腔内壁为与台阶轴相适配的台阶结构，所述台阶轴上端台阶的轴向长度小于所述台阶结构上端台阶的轴向长度，所述台阶轴浮动的上限位置为台阶轴上表面与上冲头预应力外圈平齐，所述台阶轴的浮动的下限位置为台阶轴抵靠在台阶结构上。
进一步的技术方案是，所述凹模为三层预应力套结构。
进一步的技术方案是，所述凹模包括凹模预应力外圈、凹模预应力中圈和凹模模芯，所述凹模预应力中圈包括上预应力中圈和下预应力中圈，所述凹模模芯包括凹模上模芯和凹模下模芯。
进一步的技术方案是，所述模具还包括凹模垫块，所述凹模垫块设置在所述凹模下方，用于支撑所述凹模。
一种转向轴成型工艺，包括如下步骤：
步骤1：预处理坯料，成型出转向轴坯件；
步骤2：使用上述的转向轴成型模具对转向轴坯件进行冷压工序，成型所述转向轴的腰孔。
进一步的技术方案是，所述步骤1的预处理包括如下所述步骤：
步骤101：对坯料进行下料；
步骤102：整形处理；
步骤103：使用挤压模具对转向轴坯件进行正挤压，成型转向轴外壁的台阶结构。
进一步的技术方案是，所述步骤101和步骤102之间还包括对下料后的坯件进行退火、抛丸和润滑处理工序。
进一步的技术方案是，所述退火工序为球化退火，所述球化退火包括：
步骤A:加热至720-740℃，保温5-6h；
步骤B：随炉降温至650℃后保温5-6h；
步骤C：再次随炉降温至550℃，出炉空冷却至室温。
进一步的技术方案是，所述润滑处理为采用皂化处理或者使用高分子润滑剂润滑。
本发明的有益效果为：
本发明转向轴成型模具的上冲头采用分层浮动模芯结构，提高了腰孔成型质量和尺寸的稳定性和精度。
本发明转向轴成型工艺工序简单、成型效率高。
附图说明
图1是本发明优选实施例1提供的转向轴成型模具的结构示意图。
图中：
1、凹模；2、上冲头；3、下冲头；4、转向轴坯件；5、凹模垫块；11、凹模预应力外圈；12、凹模预应力中圈；13、凹模模芯；21、上冲头预应力外圈；22、上冲头模芯。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
优选实施例1
本实施例公开一种转向轴成型模具。如图1所示，本实施例转向轴成型模具包括凹模1、滑动设置在凹模1中心腔内的上冲头2和下冲头3，转向轴坯件4设置在凹模1中心腔内且位于上冲头2和下冲头3之间，所述上冲头2包括上冲头预应力外圈21和上冲头模芯22，所述上冲头模芯22设置在所述上冲头预应力外圈21的中心腔内且可相对于上冲头预应力外圈21进行设定行程浮动，所述上冲头2用于成型转向轴的腰孔。优选的，上冲头2的材料为高强度粉末冶金钢，上冲头预应力外圈21内壁和上冲头模芯22外壁进行涂层处理。
其中，所述上冲头模芯22实现浮动的方式不限，只要可相对于上冲头预应力外圈21进行设定行程浮动即可。优选的，所述上冲头模芯22为台阶轴，所述上冲头预应力外圈21的中心腔内壁为与台阶轴相适配的台阶结构，所述台阶轴上端台阶的轴向长度小于所述台阶结构上端台阶的轴向长度，所述台阶轴浮动的上限位置为台阶轴上表面与上冲头预应力外圈21平齐，所述台阶轴的浮动的下限位置为台阶轴抵靠在台阶结构上。
进一步的，所述模具还包括凹模垫块5，所述凹模垫块5设置在所述凹模1下方，用于支撑所述凹模1。
所述凹模1为三层预应力套结构。具体的，所述凹模1包括凹模预应力外圈11、凹模预应力中圈12和凹模模芯13，所述凹模预应力中圈12包括上预应力中圈和下预应力中圈，所述凹模模芯13包括凹模上模芯和凹模下模芯。
本实施例转向轴成型模具的上冲头2采用分层浮动模芯结构，材质选用高强度粉末冶金钢并采用涂层技术，提高了腰孔成型质量和尺寸的稳定性、模具寿命长。
优选实施例2
本实施例公开一种转向轴成型工艺，包括如下步骤：
步骤1：预处理坯料，成型出转向轴坯件4；
步骤2：使用如优选实施例1中所述的转向轴成型模具对转向轴坯件4进行冷压工序，成型所述转向轴的腰孔。
所述步骤1的预处理包括如下所述步骤：
步骤101：对坯料进行下料。对下料后的坯件进行退火、抛丸和润滑处理工序。球化退火处理时，首先温度加热至720-740℃，保温5-6h，然后随炉降至650℃后保温5-6h，之后再次随炉降温至550℃，出炉空冷却至室温。所述润滑处理采用皂化处理或者使用高分子润滑剂润滑。
步骤102：整形处理。
转向轴坯料经整形后，端面与轴线的垂直度公差小于0.10mm，两端面的平行度公差小于0.05mm。
步骤103：使用挤压模具对转向轴坯件4进行正挤压，成型转向轴外壁的台阶结构，且控制转向轴粗端长度公差为在0.10mm以内。
本实施例转向轴成型工艺工序简单、成型效率高。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转向轴成型模具，其特征在于：包括凹模(1)、滑动设置在凹模(1)中心腔内的上冲头(2)和下冲头(3)，转向轴坯件(4)设置在凹模(1)中心腔内且位于上冲头(2)和下冲头(3)之间，所述上冲头(2)包括上冲头预应力外圈(21)和上冲头模芯(22)，所述上冲头模芯(22)设置在所述上冲头预应力外圈(21)的中心腔内且可相对于上冲头预应力外圈(21)进行设定行程浮动，所述上冲头(2)用于成型转向轴的腰孔。
2.根据权利要求1所述的转向轴成型模具，其特征在于：所述上冲头模芯(22)为台阶轴，所述上冲头预应力外圈(21)的中心腔内壁为与台阶轴相适配的台阶结构，所述台阶轴上端台阶的轴向长度小于所述台阶结构上端台阶的轴向长度，所述台阶轴浮动的上限位置为台阶轴上表面与上冲头预应力外圈(21)平齐，所述台阶轴的浮动的下限位置为台阶轴抵靠在台阶结构上。
3.根据权利要求1或2所述的转向轴成型模具，其特征在于：所述凹模(1)为三层预应力套结构。
4.根据权利要求3所述的转向轴成型模具，其特征在于：所述凹模(1)包括凹模预应力外圈(11)、凹模预应力中圈(12)和凹模模芯(13)，所述凹模预应力中圈(12)包括上预应力中圈和下预应力中圈，所述凹模模芯(13)包括凹模上模芯和凹模下模芯。
5.根据权利要求1所述的转向轴成型模具，其特征在于：所述模具还包括凹模垫块(5)，所述凹模垫块(5)设置在所述凹模(1)下方，用于支撑所述凹模(1)。
6.一种转向轴成型工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：预处理坯料，成型出转向轴坯件(4)；
步骤2：使用如权利要求1-5任一所述的转向轴成型模具对转向轴坯件(4)进行冷压工序，成型所述转向轴的腰孔。
7.根据权利要求6所述的转向轴成型工艺，其特征在于：所述步骤1的预处理包括如下所述步骤：
步骤101：对坯料进行下料；
步骤102：整形处理；
步骤103：使用挤压模具对转向轴坯件(4)进行正挤压，成型转向轴外壁的台阶结构。
8.根据权利要求7所述的转向轴成型工艺，其特征在于：所述步骤101和步骤102之间还包括对下料后的坯件进行退火、抛丸和润滑处理工序。
9.根据权利要求8所述的转向轴成型工艺，其特征在于：所述退火工序为球化退火，所述球化退火包括：
步骤A:加热至720-740℃，保温5-6h；
步骤B：随炉降温至650℃后保温5-6h；
步骤C：再次随炉降温至550℃，出炉空冷却至室温。
10.根据权利要求8或9所述的转向轴成型工艺，其特征在于：所述润滑处理为采用皂化处理或者使用高分子润滑剂润滑。
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