CN108080434B - 一种阶梯深孔轴类零件的加工方法及冲压模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阶梯深孔轴类零件的加工方法及冲压模具，其中该方法通过选用管料作为坯料，加热，然后冲压等到预制件，通过精加工该预制件即可得到带有阶梯深孔轴类零件。这样相对于选用圆钢作为原料加工阶梯深孔，预加件只需在已有底孔的条件下进行扩孔，镗孔等加工即可，这样可以避免直接在圆钢上钻深孔，极大的降低了加工难度，避免了深孔钻孔作业。同时本发明还提供了与该加工方法配合使用的冲压模具。

Description

一种阶梯深孔轴类零件的加工方法及冲压模具

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体的说涉及一种阶梯深孔轴类零件的加工方法及冲压模具。

背景技术

深孔，是指孔深与直径之比大于5的孔。对于如图1所示的阶梯深孔轴类零件在加工时通常选用圆钢做为坯料，先加工阶梯深孔的小孔然后再加工阶梯深孔大孔。加工时采用钻孔、铰孔的方式进行加工，这样加工，刀具损耗大、加工效率低、存在排屑难，不易冷却的缺点。由于孔径小且孔深，钻头悬臂长，刚性差容易钻头折断，这样不仅会使加工出的产品的同轴度差，严重的甚至会报废零件。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：如何提供一种阶梯深孔轴类零件的加工方法及冲压模具，用以降低轴类零件中阶梯深孔的加工难度。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案。

一种阶梯深孔轴类零件的加工方法，用于加工带阶梯深孔的轴类零件，包括以下步骤：

A选用管料作为坯料；

B加热所述坯料的一段，所述加热段对应覆盖轴类零件中阶梯深孔的小孔段；

C使用成型模具冲压加热后的所述坯料，所述成型模具具有一成型模腔，所述成型模腔具有相互连接的第一圆柱腔段和第二圆柱腔段，所述第一圆柱腔段和第二圆柱腔段同轴设置，所述第二圆柱腔段内径大于所述第一圆柱腔段内径，所述第二圆柱腔段内径与所述坯料的外径相匹配，所述第一圆柱腔段的长度大于等于所述轴类零件中阶梯深孔的小孔段深度，所述第一圆柱腔段的内径大于等于所述轴类零件的外径；将所述坯料伸入所述成型模腔中并进行冲压，使得所述坯料上对应轴类零件的小孔段的部位被冲压伸入所述第一圆柱腔段中挤压成型；

D冲压成型后，脱模，冷却，精加工冲压后的所述坯料，得到尺寸合格的轴类零件。

这样，通过选用管料作为坯料进行加工，通过加热冲压得到一个预制件，精加工该预制件即可得到尺寸合格带有阶梯深孔的轴类零件。这样相对于选用圆钢作为原料加工阶梯深孔轴类零件，预加件只需在已有底孔的条件下进行扩孔，镗孔等加工即可，这样可以避免直接在圆钢上钻深孔，极大的降低了加工难度，避免了深孔钻孔作业。其中第二圆柱腔段内径与所述坯料的外径相匹配，指所述坯料可与中模滑配，避免挤压时坯料径向膨胀，具体第二圆柱腔段内径等于或微大于坯料的外径。

作为优选，所述步骤A中所述坯料的内径大于所述轴类零件中阶梯深孔的小孔段内径，小于等于所述阶梯深孔的大孔段内径，所述坯料的外径大于等于所述轴类零件的外径，所述坯料在长度方向留有加工余量。

这样，在实际加工生产中，该方法多用于轴径不超过20mm的轴类零件的加工，故选用坯料时，管件坯料外径一般大于成品零件外径3-5mm，内径以阶梯深孔大孔内径为准，一般小于大孔内径0.5mm，长度方向上一般留有5-8mm的加工余量。该加工余量的设置一是避免浪费材料，二是可以减少后续的加工量。

作为优选，所述坯料的加热段的端部的外周位置倒有斜角。

这样，斜角的设置防止加热后冲压时，该加热段的端部的外周部位崩坏。相应的斜角可以起到一定导向的作用。实际中斜角的大小一般为C1-C3。

作为优选，所述步骤C中所述的成型模具包括上模和中模，所述第一圆柱腔段设置在所述上模上，所述第二圆柱腔段设置在所述中模上，所述中模包括左中模和右中模，所述第二圆柱腔段贯穿所述中模，所述左中模具有第一模腔，所述右中模具有第二模腔，所述左中模与所述右中模合模，围合形成所述第二圆柱腔段，所述第二圆柱腔段的长度小于等于所述轴类零件中阶梯深孔大孔段深度。

这样，上中模分开设置首先是便于加工制造。具体上模为板状，左中模和右中模的均为柱状。将坯料的竖向放置，其加热段朝上设置，中模竖向设置，将左中模与右中模与坯料的外周面贴合、夹紧，中模的高度小于等于轴类零件中大孔段深度，通过上模挤压坯料的加热段，上模的第一圆柱腔位于竖直方向，第一圆柱腔与坯料共轴线，下压上模使得上模下端与中模上端相抵完成冲压。其中上模由油压机带动。

作为优选，所述上模上设置有锥形孔，所述锥形孔与所述第一圆柱腔段相连，所述锥形孔与所述第一圆柱腔段共轴线，所述锥形孔的大端直径与所述第二圆柱腔段内径相同，所述锥形孔的小端直径与所述第一圆柱腔段的内径相同，所述锥形孔大端贯穿所述上模与所述中模连接一侧的端面。

这样，锥形孔的锥面具有一定导向作用，压缩坯料加热段外周使得加热段的坯料沿该锥面导入第一圆柱腔中，挤压变形，避免了第一圆柱腔直接挤压产生切割，确保坯料被压缩的一端的内径变小。

作为优选，还包括下模，所述下模上表面为一水平定位面，所述下模上设置有定位芯轴，所述定位芯轴垂直所述水平定位面向上设置，所述定位芯轴直径小于等于所述坯料内径，所述定位芯轴伸出所述下模的高度大于所述第二圆柱腔段的长度，小于等于所述轴类零件中阶梯深孔大孔段深度，所述定位芯轴的上表面为一水平面。

这样，定位芯轴的设定，可以方便定位坯料，在挤压孔时，加强坯料的刚性，减小变形量，防止出现弯曲现象。在挤压平底孔时，芯轴起支撑的作用，可以使底部冲压成平底。

作为优选，所述定位芯轴的上表面设置一成型芯轴，所述成型芯轴垂直所述定位芯轴的上表面并与之同轴设置，所述成型芯轴的外径小于等于所述轴类零件中阶梯深孔的小孔段的内径，所述成型芯轴的长度大于等于所述阶梯深孔的小孔段深度。

这样，成型芯轴的设置可以在冲压时，确保被挤压的一端内径不会弯曲，这样适用于轴类零件阶梯孔中小孔较长的情形，具体挤压时可以通过该成型芯轴的外周面，确保该挤压端的内孔为规则圆孔，方便加工。在取模时，沿成型芯轴轴向施力即可敲出所述芯轴，完成脱模。

一种阶梯深孔轴类零件冲压模具，用于上述的加工方法，冲压模具包括上模和中模，所述上模具有竖向设置有第一圆柱腔段，所述第一圆柱腔段的长度大于等于轴类零件中阶梯深孔的小孔段深度，所述第一圆柱腔段的内径大于等于所述轴类零件的外径，小于坯料的外径，所述中模上设置有第二圆柱腔段，所述中模包括左中模和右中模，所述第二圆柱腔段贯穿所述中模，所述第二圆柱腔段内径与所述坯料的外径相匹配，所述左中模具有第一模腔，所述右中模具有第二模腔，所述左中模与所述右中模合模，围合形成所述第二圆柱腔段，所述第二圆柱腔段的长度小于等于所述轴类零件中阶梯深孔大孔段深度。

这样，该模具主要是用于冲压管件，得到一个带阶梯深孔的轴类零件的预制件，避免直接使用圆钢进行深孔钻，减小加工难度。具体的上模为板状，左中模和右中模的均为柱状。将管坯料的竖向放置，其经过加热坯料的加热段设置，中模竖向设置，将左中模与右中模与坯料的外周面贴合、夹紧，中模的高度小于等于轴类零件中大孔段深度，通过上模挤压坯料的加热段，上模的第一圆柱腔段位于竖直方向，第一圆柱腔段与坯料共轴线，下压上模使得上模下端与中模上端相抵完成冲压。其中上模多有油压机带动。其中第二圆柱腔段内径与所述坯料的外径相匹配，指所述坯料可与中模滑配，避免挤压时坯料径向膨胀，具体第二圆柱腔段内径等于或微大于坯料的外径。

作为优选，还包括下模，所述下模上表面为一水平定位面，所述下模上设置有定位芯轴，所述定位芯轴垂直所述水平定位面向上设置，所述定位芯轴直径小于等于所述坯料内径，所述定位芯轴伸出所述下模的高度大于所述中模的高度，小于等于所述轴类零件中阶梯深孔中大孔段的深度，所述定位芯轴的上表面为一水平面。

这样，定位芯轴的设定，可以方便定位坯料，在挤压孔时，加强坯料的刚性，减小变形量，防止出现弯曲现象。在挤压平底孔时，芯轴起支撑的作用，可以使底部冲压成平底。

作为优选，所述定位芯轴的上表面设置一成型芯轴，所述成型芯轴垂直所述定位芯轴的上表面并与之同轴设置，所述成型芯轴的外径小于等于所述轴类零件中阶梯深孔的小孔段的内径，所述成型芯轴的长度大于等于所述阶梯深孔的小孔段深度。

这样，成型芯轴的设置可以在冲压时，确保被挤压的一端内径不会弯曲，这样适用于轴类零件阶梯孔中小孔较长的情形，具体挤压时可以通过该成型芯轴的外周面，确保该挤压端的内孔为规则圆孔，方便加工。在取模时，通过沿成型芯轴轴向施力即可敲出所述芯轴，完成脱模。

附图说明

图1为背景技术中所述的阶梯深孔轴类零件；

图2为本发明所公开的一种阶梯深孔轴类零件冲压模具，坯料位于其中。

其中，1为上模、2为中模、201为左中模、202为右中模、3为下模、301为定位芯轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细的说明。

请参阅图1与图2，图1为背景技术中所述的阶梯深孔轴类零件，图2为本发明所公开的一种阶梯深孔轴类零件冲压模具，坯料位于其中。

本发明方法部分实施例提供了一种阶梯深孔轴类零件的加工方法，用于加工带阶梯深孔的轴类零件，包括以下步骤：

A选用管料作为坯料；

B加热坯料的一段，加热段对应覆盖轴类零件中阶梯深孔的小孔段；

C使用成型模具冲压加热后的坯料，成型模具具有一成型模腔，成型模腔具有相互连接的第一圆柱腔段和第二圆柱腔段，第一圆柱腔段和第二圆柱腔段同轴设置，第二圆柱腔段内径大于第一圆柱腔段内径，第二圆柱腔段内径与坯料的外径相匹配，第一圆柱腔段的长度大于等于轴类零件中阶梯深孔的小孔段深度，第一圆柱腔段的内径大于等于轴类零件的外径；将所述坯料伸入所述成型模腔中并进行冲压，使得所述坯料上对应轴类零件的小孔段的部位被冲压伸入所述第一圆柱腔段中挤压成型；

D冲压成型后，脱模，冷却，精加工冲压后的坯料，得到尺寸合格的轴类零件。

这样，通过选用管料作为坯料进行加工，通过加热冲压得到一个预制件，精加工该预制件即可得到尺寸合格带有阶梯深孔的轴类零件。这样相对于选用圆钢作为原料加工阶梯深孔轴类零件，预加件只需在已有底孔的条件下进行扩孔，镗孔等加工即可，这样可以避免直接在圆钢上钻深孔，极大的降低了加工难度，避免了深孔钻孔作业。

在本实施中，步骤A中坯料的内径大于轴类零件中阶梯深孔的小孔段内径，小于等于阶梯深孔的大孔段内径，坯料的外径大于等于轴类零件的外径，坯料在长度方向留有加工余量。

这样，在实际加工生产中，该方法多用于轴径不超过20mm的轴类零件的加工，故选用坯料时，管件坯料外径一般大于成品零件外径3-5mm，内径以阶梯深孔大孔内径为准，一般小于大孔内径0.5mm，长度方向上一般留有5-8mm的加工余量。该加工余量的设置一是避免浪费材料，二是可以减少后续的加工量。

在本实施例中，坯料的加热段的端部的外周位置倒有斜角。

这样，斜角的设置防止加热后冲压时，该加热段的端部的外周部位崩坏。相应的斜角可以起到一定导向的作用。实际中斜角的大小一般为C1-C3。

在本实施例中，步骤C中的成型模具包括上模和中模，第一圆柱腔段设置在上模上，第二圆柱腔段设置在中模上，中模包括左中模和右中模，第二圆柱腔段贯穿中模，左中模具有第一模腔，右中模具有第二模腔，左中模与右中模合模，围合形成第二圆柱腔段，第二圆柱腔段的长度小于等于轴类零件中阶梯深孔大孔段深度。

这样，上中模分开设置首先是便于加工制造。具体上模为板状，左中模和右中模的均为柱状。将坯料的竖向放置，其加热段朝上设置，中模竖向设置，将左中模与右中模与坯料的外周面贴合、夹紧，中模的高度小于等于轴类零件中大孔段深度，通过上模挤压坯料的加热段，上模的第一圆柱腔位于竖直方向，第一圆柱腔与坯料共轴线，下压上模使得上模下端与中模上端相抵完成冲压。其中上模由油压机带动。

在本实施例中，上模上设置有锥形孔，锥形孔与第一圆柱腔段相连，锥形孔与第一圆柱腔段共轴线，锥形孔的大端直径与第二圆柱腔段内径相同，锥形孔的小端直径与第一圆柱腔段的内径相同，锥形孔大端贯穿上模与中模连接一侧的端面。

这样，锥形孔的锥面具有一定导向作用，压缩坯料加热段外周使得加热段的坯料沿该锥面导入第一圆柱腔中，挤压变形，避免了第一圆柱腔直接挤压产生切割，确保坯料被压缩的一端的内径变小。

在本实施例中，还包括下模，下模上表面为一水平定位面，下模上设置有定位芯轴，定位芯轴垂直水平定位面向上设置，定位芯轴直径与坯料相匹配，定位芯轴伸出下模的高度大于第二圆柱腔段的长度，小于等于轴类零件中阶梯深孔大孔段深度，定位芯轴的上表面为一水平面。

这样，定位芯轴的设定，可以方便定位坯料，在挤压孔时，加强坯料的刚性，减小变形量，防止出现弯曲现象。在挤压平底孔时，芯轴起支撑的作用，可以使底部冲压成平底。

在本实施例中，定位芯轴的上表面设置一成型芯轴，成型芯轴垂直定位芯轴的上表面并与之同轴设置，成型芯轴的外径小于等于轴类零件中阶梯深孔的小孔段的内径，成型芯轴的长度大于等于阶梯深孔的小孔段深度。

这样，成型芯轴的设置可以在冲压时，确保被挤压的一端内径不会弯曲，这样适用于轴类零件阶梯孔中小孔较长的情形，具体挤压时可以通过该成型芯轴的外周面，确保该挤压端的内孔为规则圆孔，方便加工。在取模时，沿成型芯轴轴向施力即可敲出芯轴，完成脱模。

本发明冲压模具部分实施例提供了一种阶梯深孔轴类零件冲压模具，用于上述的加工方法，冲压模具包括上模1和中模2，上模1具有竖向设置有第一圆柱腔段，第一圆柱腔段的长度大于等于轴类零件中阶梯深孔的小孔段深度，第一圆柱腔段的内径大于等于轴类零件的外径，小于等于坯料的外径，中模2上设置有第二圆柱腔段，中模包括左中模201和右中模202，第二圆柱腔段贯穿中模2，第二圆柱腔段内径与坯料的外径相匹配，左中模201具有第一模腔，右中模202具有第二模腔，左中模201与右中模202合模，围合形成第二圆柱腔段，第二圆柱腔段的长度小于等于轴类零件中阶梯深孔大孔段深度。

这样，该模具主要是用于冲压管件，得到一个带阶梯深孔的轴类零件的预制件，避免直接使用圆钢进行深孔钻，减小加工难度。具体的上模为板状，左中模和右中模的均为柱状。将管坯料的竖向放置，其经过加热坯料的加热段设置，中模竖向设置，将左中模与右中模与坯料的外周面贴合、夹紧，中模的高度小于等于轴类零件中大孔段深度，通过上模挤压坯料的加热段，上模的第一圆柱腔段位于竖直方向，第一圆柱腔段与坯料共轴线，下压上模使得上模下端与中模上端相抵完成冲压。其中上模多有油压机带动。

在冲压模具部分的实施例中，还包括下模3，下模上3表面为一水平定位面，下模3上设置有定位芯轴301，定位芯轴301垂直水平定位面向上设置，定位芯轴301直径小于等于坯料的内径，定位芯轴301伸出下模的高度大于中模的高度，小于等于轴类零件中阶梯深孔中大孔段深度，定位芯轴301的上表面为一水平面。

这样，定位芯轴的设定，可以方便定位坯料，在挤压孔时，加强坯料的刚性，减小变形量，防止出现弯曲现象。在挤压平底孔时，芯轴起支撑的作用，可以使底部冲压成平底。

在冲压模具部分的实施例中，定位芯轴的上表面设置一成型芯轴，成型芯轴垂直定位芯轴的上表面并与之同轴设置，成型芯轴的外径小于等于轴类零件中阶梯深孔的小孔段的内径，成型芯轴的长度大于等于阶梯深孔的小孔段深度。

这样，成型芯轴的设置可以在冲压时，确保被挤压的一端内径不会弯曲，这样适用于轴类零件阶梯孔中小孔较长的情形，具体挤压时可以通过该成型芯轴的外周面，确保该挤压端的内孔为规则圆孔，方便加工。在取模时，通过沿成型芯轴轴向施力即可敲出芯轴，完成脱模。

Claims (5)

1.一种阶梯深孔轴类零件的加工方法，用于加工带阶梯深孔的轴类零件，其特征在于，包括以下步骤：

A选用管料作为坯料；

B加热所述坯料的一段，所述加热段对应覆盖轴类零件中阶梯深孔的小孔段；

C使用成型模具冲压加热后的所述坯料，所述成型模具具有一成型模腔，所述成型模腔具有相互连接的第一圆柱腔段和第二圆柱腔段，所述第一圆柱腔段和第二圆柱腔段同轴设置，所述第二圆柱腔段内径大于所述第一圆柱腔段内径，所述第二圆柱腔段内径与所述坯料的外径相匹配，所述第一圆柱腔段的长度大于等于所述轴类零件中阶梯深孔的小孔段深度，所述第一圆柱腔段的内径大于等于所述轴类零件的外径；将所述坯料伸入所述成型模腔中并进行冲压，使得所述坯料上对应轴类零件的小孔段的部位被冲压伸入所述第一圆柱腔段中挤压成型；

D冲压成型后，脱模，冷却，精加工冲压后的所述坯料，得到尺寸合格的轴类零件；

所述步骤C中所述的成型模具包括上模和中模，所述第一圆柱腔段设置在所述上模上，所述第二圆柱腔段设置在所述中模上，所述中模包括左中模和右中模，所述第二圆柱腔段贯穿所述中模，所述左中模具有第一模腔，所述右中模具有第二模腔，所述左中模与所述右中模合模，围合形成所述第二圆柱腔段，所述第二圆柱腔段的长度小于等于所述轴类零件中阶梯深孔大孔段深度；

还包括下模，所述下模上表面为一水平定位面，所述下模上设置有定位芯轴，所述定位芯轴垂直所述水平定位面向上设置，所述定位芯轴直径小于等于所述坯料内径，所述定位芯轴伸出所述下模的高度大于所述第二圆柱腔段的长度，小于等于所述轴类零件中阶梯深孔大孔段深度，所述定位芯轴的上表面为一水平面；

所述定位芯轴的上表面设置一成型芯轴，所述成型芯轴垂直所述定位芯轴的上表面并与之同轴设置，所述成型芯轴的外径小于等于所述轴类零件中阶梯深孔的小孔段的内径，所述成型芯轴的长度大于等于所述阶梯深孔的小孔段深度。

2.如权利要求1所述的阶梯深孔轴类零件的加工方法，其特征在于，所述步骤A中所述坯料的内径大于所述轴类零件中阶梯深孔的小孔段内径，小于等于所述阶梯深孔的大孔段内径，所述坯料的外径大于等于所述轴类零件的外径，所述坯料在长度方向留有加工余量。

3.如权利要求1所述的阶梯深孔轴类零件的加工方法，其特征在于，所述坯料的加热段的端部的外周位置倒有斜角。

4.如权利要求1所述的阶梯深孔轴类零件的加工方法，其特征在于，所述上模上设置有锥形孔，所述锥形孔与所述第一圆柱腔段相连，所述锥形孔与所述第一圆柱腔段共轴线，所述锥形孔的大端直径与所述第二圆柱腔段内径相同，所述锥形孔的小端直径与所述第一圆柱腔段的内径相同，所述锥形孔大端贯穿所述上模与所述中模连接一侧的端面。

5.一种阶梯深孔轴类零件冲压模具，用于权利要求1-4中任一项所述的阶梯深孔轴类零件的加工方法，其特征在于，冲压模具包括上模和中模，所述上模具有竖向设置有第一圆柱腔段，所述第一圆柱腔段的长度大于等于轴类零件中阶梯深孔的小孔段深度，所述第一圆柱腔段的内径大于等于所述轴类零件的外径，小于坯料的外径，所述中模上设置有第二圆柱腔段，所述中模包括左中模和右中模，所述第二圆柱腔段贯穿所述中模，所述第二圆柱腔段内径与所述坯料的外径相匹配，所述左中模具有第一模腔，所述右中模具有第二模腔，所述左中模与所述右中模合模，围合形成所述第二圆柱腔段，所述第二圆柱腔段的长度小于等于所述轴类零件中阶梯深孔大孔段深度；

还包括下模，所述下模上表面为一水平定位面，所述下模上设置有定位芯轴，所述定位芯轴垂直所述水平定位面向上设置，所述定位芯轴直径小于等于所述坯料内径，所述定位芯轴伸出所述下模的高度大于所述中模的高度，小于等于所述轴类零件中阶梯深孔中大孔段的深度，所述定位芯轴的上表面为一水平面；

所述定位芯轴的上表面设置一成型芯轴，所述成型芯轴垂直所述定位芯轴的上表面并与之同轴设置，所述成型芯轴的外径小于等于所述轴类零件中阶梯深孔的小孔段的内径，所述成型芯轴的长度大于等于所述阶梯深孔的小孔段深度。