CN109175094A - 一种多楔齿结构的曲轴隔离带轮壳体的成形方法及模具组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多楔齿结构的曲轴隔离带轮壳体的成形方法及模具组，使用旋碾旋轮对带有长法兰的筒型件的圆角过渡位置进行向内碾推，得到内侧腹板成形件；将长法兰的筒型件的外侧进行翻边操作，挤压材料做轴向和径向流动，在筒型件的外壁获得初步成形的凸筋成形区和旋齿成形区；对翻边后的筒型件外壁的凸筋成形区和旋齿成形区进一步整形，得到凸筋结构；在旋齿成形区进一步加工得到带有多楔齿的齿形结构。本发明采用旋碾工艺成形此类特征零件内筒腹板，成形过程中对内孔翻边件的圆角过渡位置在特殊旋碾旋轮的径向进给作用下成形出腹板结构，在旋轮径向进给的作用下，内筒腹板结构成形的平面度高，且可显著减少零件车削加工工时。

Description

一种多楔齿结构的曲轴隔离带轮壳体的成形方法及模具组

技术领域

本发明涉及一种用于加工汽车减振器曲轴多楔带轮壳体的方法，尤其涉及的是一种多楔齿结构的曲轴隔离带轮壳体的成形方法及模具组。

背景技术

常见多楔齿的曲轴隔离带轮在汽车领域中主要起传动、减振、支承、隔离、密封等作用，对于复杂结构多楔带轮的一些回转体类零件，传统的加工工艺为拼焊成形、铸造成形以及锻造机加工。拼焊成形的材料利用率及生产效率较低，焊接热影响区性能降低，大大降低了零件的整体力学性能；铸造成形的零件常见缺陷有气孔、缩松、夹杂等，而且铸件的力学性能较塑性成形件低，生产效率较低，锻造机加工成形出的零件机械服役性能良好，但是材料利用率很低，生产效率不高，经济效益低。由于零件成形工艺及设计理念方面的欠缺，当前这类结构复杂的回转体零件的生产不符合汽车多楔轮轮毂的“轻-精-净”的关键技术要求。

如图1和图2所示，需要制备的汽车减振器曲轴多楔带轮壳体，结构复杂，外壁具有凸筋多楔齿，内筒的端部还具有内侧腹板。

中国发明专利：CN 104455326 B公开了一种加厚曲轴减震器多楔带轮外轮及其制造方法，具体方案是：所述外轮由一外轮缘与一外轮主体整体旋压成型，该外轮主体呈环形，所述外轮缘呈对应的环形状，并以翻边形式整体旋压在外轮主体的外侧壁上，该外轮缘的外圆周上具有多个轴向间隔开的楔齿形轮槽；所述外轮缘内壁具有一环形凸体A，相应地，所述外轮主体的外侧壁具有一与环形凸体A对应的环形凹槽A，所述外轮缘镶嵌压紧在外轮主体的外圆周上，在外轮主体的内壁具有与环形凸体A一致的环形凸体B。该发明的优点在于，通过旋压工艺使冲锻成形的旋压预制坯内外筒壁厚度叠加，提高了带轮的结构强度，降低了生产成本，提高了产品的生产效率高。

中国实用新型专利：CN 207213095 U公开了一种新型结构多楔带轮，其结构为：包括轴套和壳体两部分，所述轴套通过车削加工制成，所述壳体通过旋压工艺加工而成，所述轴套与所述壳体采用焊接方式连接在一起。所述旋压机上主轴和旋压机下主轴用于固定所述阶梯筒形结构的预制坯，并带动其旋转，壳体上、下部分在两副芯模上分两道次旋压成形。本实用新型的新型结构多楔带轮采用旋压工艺的加工方法使铸造类带轮改制成旋压结构的带轮，在保持带轮性能的情况下，实现轻量化和避免铸造本身动平衡不良缺陷，并能保证达到应有的使用强度，减少材料用量，提高了经济效益，该方法成形过程较复杂且壳体上、下部分的多楔齿容易发生成形缺陷同时在实际过程中阶梯筒形结构的预制坯成形质量难以控制。

中国发明专利：CN 104492942 B公开了一种加厚曲轴减震器多楔带轮外轮专用旋压模具组，通过上芯模、下芯模依次配合使用的轮缘压平旋压轮、轮缘预成型旋压轮、轮槽预成型旋压轮以及轮槽终成型旋压轮；所述上芯模的下端面与下芯模的上端面分别具有用于套装并限位夹紧旋压毛坯的圆柱形安装座A和圆柱形安装座B，该圆柱形安装座A的顶部以及圆柱形安装座B的底部的直径沿轴向逐渐减小，合模后配合形成一成型旋压毛坯与外轮缘内侧壁相一致的环形凸体A与环形凸体B的环形凹槽B。其优点在于：旋压模具组，结构简单，所制得带轮轮槽表面光滑且精度高，提高了匹配皮带的使用寿命，同时提高了产品的生产效率。

然而，现有的加工方法，特别是对于内侧腹板的加工，通常是采用较厚的板料，切削成形，整体对板料厚度要求高，同时加工费时，会有很多切削毛刺部需要进行下一步处理，无形中增加了工序。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何在提高材料率的基础上提高生产效率，提供了一种多楔齿结构的曲轴隔离带轮壳体的成形方法及模具组。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明的一种多楔齿结构的曲轴隔离带轮壳体的成形方法，包括以下步骤：

(1)落料

制备得到具有一定厚度的环形的落料件；

(2)内孔翻边

将环形的落料件的内孔向外翻边成形为带有长法兰的筒型件；

(3)旋碾成形

使用旋碾旋轮对带有长法兰的筒型件的圆角过渡位置进行向内碾推，得到内侧腹板成形件；

(4)展旋成形

将长法兰的筒型件的外侧进行翻边操作，挤压材料做轴向和径向流动，在筒型件的外壁获得初步成形的凸筋成形区和旋齿成形区；

(5)旋平成形

对翻边后的筒型件外壁的凸筋成形区和旋齿成形区进一步整形，得到凸筋结构；

(6)旋齿成形

在旋齿成形区进一步加工得到带有多楔齿的齿形结构。

所述步骤(3)中，旋碾旋轮沿径向进给，旋碾旋轮的侧面与板坯接触位置设有倒角结构。相当于将落料件的材料向内推碾出适当的长度从而形成腹板。而倒角结构能够保证金属不会被铲起，从而保证平稳适当的材料过渡。

在同一位置处，模具嵌入材料深度一致的前提下，一定范围内，倒角参数值越小，嵌入材料越容易，旋碾旋轮的进给角度设在5°～20°之间，针对该模型下旋碾旋轮结构参数的倒角参数值和进给角度，通过多组参数下有限元仿真成形模拟，确定倒角参数值取5mm和进给角度10°，根据腹板结构成形所需材料体积量，确定嵌入点位置，旋碾旋轮嵌入点为内筒外壁向外12mm(内筒内径Ф126.2mm)贴模20mm的位移Ф105.1mm，旋碾成形过程中变形区材料体积较实际成形所需材料体积存在余量，根据嵌入点位置到内侧腹板外端距离为实际碾推位移，实际生产过程碾推位移即为旋碾旋轮的贴膜位移。

所述步骤(4)和步骤(5)中，凸筋成形区和旋齿成形区连为一体，所述旋齿成形区厚度大于凸筋成形区，旋齿成形区继续减薄，获得凸起的凸筋结构。

一种使用多楔齿结构的曲轴隔离带轮壳体的成形方法进行零件加工的模具组，所述模具组包括单工位立式旋压碾平模具，所述单工位立式旋压碾平模具包括第一下芯模、旋碾旋轮、应力圈、芯轴、下芯模垫板、顶料杆和顶杆垫板，所述芯轴通过芯轴固定模固定，所述芯轴与第一下芯模配合，所述第一下芯模、下芯模垫板与应力圈同心圆配合，配合间隙用于带长法兰的筒型件预制坯的夹持，所述第一下芯模位于预制坯的内壁，所述应力圈与下模座通过螺栓固定，所述顶料杆的一端顶持在下芯模垫板的底部，另一端位于顶杆垫板的上方，所述顶杆垫板位于应力圈的下方，所述顶杆垫板与下模座间隙配合，所述旋碾旋轮位于第一下芯模的顶部。

所述第一下芯模的上端面为凹模型腔，所述凹模型腔形成用于放置内侧腹板的空间。所述凹模型腔的尺寸为留有车削余量基础上的腹板，内侧腹板的旋碾成形，带长法兰的筒型件预制坯的内筒圆角过渡位置为主要变形区域，被旋碾旋轮的作用区域完全覆盖，得到成形后带内侧腹板结构的旋碾成形件。

所述第一下芯模与带长法兰的筒型件预制坯间隙配合。第一下芯模设有中心孔，所述第一下芯模与芯轴配合，实现预制坯的准确定位，间隙配合润滑作用下可延长模具的使用寿命，且第一下芯模的结构可以实现模具替换简单，确保带内侧腹板结构的旋碾成形件尺寸满足要求。

所述模具组还包括四工位立式旋压模具，所述四工位立式旋压模具包括展旋旋轮、预成齿旋轮、旋平轮、成齿旋轮、第二上芯模、第二下芯模、腹板固定模；所述第二下芯模为凹模型腔，所述腹板固定模搭接在第二下芯模的凹模型腔内，所述第二上芯模位于第二下芯模之上，所述第二下芯模、第二上芯模和腹板固定模之间形成用于夹持筒型件的空间，所述展旋旋轮沿第二下芯模向上将筒型件的外侧进行翻边，所述旋平轮垂直第二上芯模向内加工出凸筋结构，所述预成齿旋轮在旋齿成形区加工出初步齿形，所述成齿旋轮在初步齿形的基础上进一步加工成多楔齿形。

所述第二上芯模和第二下芯模的外侧平齐，所述第二上芯模的外侧具有用于放置凸筋成形区和旋齿成形区的凹陷部。

所述旋碾成形后的长法兰端反向展旋，使外壁较原始板材厚度发生轻微减薄。旋平轮的径向作用下将展旋成形后外壁成形出凸筋和满足厚度要求的旋齿成形区，为后续旋齿成形做基础。将旋齿旋轮在所述成形件的外壁旋齿成形区准确定位，通过两步法成形零件多楔齿结构。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明采用冲锻和旋压复合工艺整体成形此类零件，为汽车领域中起传动、连接、支承、密封、减振等作用的一种复杂种曲轴隔离多楔带轮壳体零件提供一种板材近净成形工艺；

本发明的成形方法具有成形道次少，成形载荷低，材料利用率高，设备要求低，便于实际生产操作的优点，可确保零件成形没有飞边缺陷、成形零件尺寸精度高、不需后续车削加工等优点；

本发明的多步旋压工艺整体成形此类零件，实现了这类复杂结构的回转体零件的近净成形克服了现有技术中生产效率低、材料利用率不高、零件使用性能差等问题，提高了零件生产效率及使用寿命；

本发明采用旋碾工艺成形此类特征零件内筒腹板，成形过程中对内孔翻边件的圆角过渡位置在特殊旋碾旋轮的径向进给作用下成形出腹板结构，在旋轮径向进给的作用下，内筒腹板结构成形的平面度高，且可显著减少零件车削加工工时；

本发明采用旋压工艺(旋碾、展旋、旋平、旋齿成形)精确成形此类零件结构尺寸，在成形过程中精确控制金属流动，提高成形稳定性，确保零件质量。

附图说明

图1是本发明汽车减振器曲轴多楔带轮壳体的结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是本发明的制作流程图；

图4是内孔翻边成形带长法兰筒型件的剖视图；

图5是旋碾成形内侧腹板成形件的剖视图；

图6是展旋成形外壁结构的剖视图；

图7是旋平成形外壁凸筋的剖视图；

图8是旋齿成形外壁多楔齿的剖视图；

图9是单工位立式旋压碾平模具的结构示意图；

图10是图9的A部放大示意图；

图11是四工位立式旋压模具的结构示意图；

图12是图11的B-B向结构示意图；

图13是图11的A-A向结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图9和图10所示，本实施例进行零件加工的模具组有两组，所述模具组包括单工位立式旋压碾平模具，所述单工位立式旋压碾平模具包括第一下芯模5、旋碾旋轮2、应力圈6、芯轴3、下模座7、下芯模垫板8、顶料杆9和顶杆垫板10，所述芯轴3通过芯轴固定模1固定，所述芯轴3与第一下芯模5配合，所述第一下芯模5、下芯模垫板8与应力圈6同心圆配合，配合间隙用于带长法兰的筒型件预制坯4的夹持，所述第一下芯模5位于预制坯4的内壁，所述应力圈6与下模座7通过螺栓固定，所述顶料杆9的一端顶持在下芯模垫板8的底部，另一端位于顶杆垫板10的上方，所述顶杆垫板10位于应力圈6的下方，所述顶杆垫板10与下模座7间隙配合，所述旋碾旋轮2位于第一下芯模5的顶部。

所述第一下芯模5的上端面为凹模型腔，所述凹模型腔形成用于放置内侧腹板的空间。所述凹模型腔的尺寸为留有车削余量基础上的腹板，内侧腹板的旋碾成形，带长法兰的筒型件预制坯4的内筒圆角过渡位置为主要变形区域，被旋碾旋轮2的作用区域完全覆盖，得到成形后带内侧腹板结构的旋碾成形件11。

所述第一下芯模5与带长法兰的筒型件预制坯4间隙配合。第一下芯模5设有中心孔，所述第一下芯模5与芯轴3配合，实现预制坯4的准确定位，间隙配合润滑作用下可延长模具的使用寿命，且第一下芯模5的结构可以实现模具替换简单，确保带内侧腹板结构的旋碾成形件11尺寸满足要求。

如图11、12和13所示，本实施例的模具组还包括四工位立式旋压模具，所述四工位立式旋压模具包括展旋旋轮12、预成齿旋轮13、旋平轮14、成齿旋轮15、第二上芯模16、第二下芯模17、腹板固定模18；所述第二下芯模17为凹模型腔，所述腹板固定模18搭接在第二下芯模17的凹模型腔内，所述第二上芯模16位于第二下芯模17之上，所述第二下芯模17、第二上芯模16和腹板固定模18之间形成用于夹持筒型件的空间，所述展旋旋轮12沿第二下芯模17向上将筒型件的外侧进行翻边，所述旋平轮14垂直第二上芯模16向内加工出凸筋结构，所述预成齿旋轮13在旋齿成形区加工出初步齿形，所述成齿旋轮15在初步齿形的基础上进一步加工成多楔齿形。

所述第二上芯模16和第二下芯模17的外侧平齐，所述第二上芯模16的外侧具有用于放置凸筋成形区和旋齿成形区的凹陷部。

所述旋碾成形后的长法兰端反向展旋，使外壁较原始板材厚度发生轻微减薄。旋平轮14的径向作用下将展旋成形后外壁成形出凸筋和满足厚度要求的旋齿成形区，为后续旋齿成形做基础。将旋齿旋轮在所述成形件的外壁旋齿成形区准确定位，通过两步法成形零件多楔齿结构。

如图3所示，本实施例的具体过程如下：

步骤一、落料：

对厚度为6mm的轧制板材进行冲压落料获得环形的落料件(内径d＝Ф75mm，外径D＝Ф200mm)；

步骤二、内孔翻边：

通过普通压力机床，将环形的落料件内孔翻边成形出带长法兰筒型件，结构如图4所示；

步骤三、旋碾成形：

通过旋碾旋轮2对带长法兰筒型件的圆角过渡位置材料进行碾薄，旋碾旋轮2的进给角度为10°，在第一下芯模5的模具型腔的限制作用下，得到内侧腹板成形件，旋碾成形后的长法兰结构有利于后续对成形件外壁结构的展旋成形，如图5所示；

步骤四、展旋成形：

如图6所示，在展旋旋压的主要特点是在旋压过程中板材会出现明显的壁厚变化。在四工位立式旋压模具作用下，采用特定的展旋旋轮12对旋碾成形后的长法兰外缘端进行翻边操作，通过展旋旋轮12的进给，挤压材料做轴向流动的同时也做径向流动，其轴向流动的效果类似于翻边，径向流动效果相当于局部减薄。成形过程中可以通过工艺参数的调整保证圆角过渡区不减薄，后续增加一道次的旋平成形进行旋压贴模，即可保证得到整形后的外壁能成形出壳体零件凸筋结构，是一种针对带凸筋和多楔齿的壳体零件结构所设计的展旋旋压翻边模具，结构如图11～13所示；

步骤五、旋平成形：

如图7所示，采用特定的旋平轮14对展旋成形后的外壁作用，通过旋平轮14的径向进给，使变形区材料沿轴向和径向流动，成形过程中可以通过旋平轮14的外侧结构设计实现凸筋成形和旋齿成形区的整形，旋平成形模具结构如图12所示；

步骤六、两步旋齿成形：

如图8所示，采用预成齿旋轮13对旋平成形后外壁的旋齿成形区准确定位，通过预成齿旋轮13的径向进给，使多楔齿结构初步成形，再通过成齿旋轮15的径向进给，实现多楔齿预成形件的齿形结构完全成形，得到合格的旋齿成形件，两步旋齿成形模具如图12和13所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多楔齿结构的曲轴隔离带轮壳体的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)落料

制备得到具有一定厚度的环形的落料件；

(2)内孔翻边

将环形的落料件的内孔向外翻边成形为带有长法兰的筒型件；

(3)旋碾成形

使用旋碾旋轮对带有长法兰的筒型件的圆角过渡位置进行向内碾推，得到内侧腹板成形件；

(4)展旋成形

将长法兰的筒型件的外侧进行翻边操作，挤压材料做轴向和径向流动，在筒型件的外壁获得初步成形的凸筋成形区和旋齿成形区；

(5)旋平成形

对翻边后的筒型件外壁的凸筋成形区和旋齿成形区进一步整形，得到凸筋结构；

(6)旋齿成形

在旋齿成形区进一步加工得到带有多楔齿的齿形结构。

2.根据权利要求1所述的一种多楔齿结构的曲轴隔离带轮壳体的成形方法，其特征在于，所述步骤(3)中，旋碾旋轮沿径向进给，旋碾旋轮的侧面与板坯接触位置为倒角结构。

3.根据权利要求2所述的一种多楔齿结构的曲轴隔离带轮壳体的成形方法，其特征在于，所述旋碾旋轮的进给角度为5°～20°。

4.根据权利要求1所述的一种多楔齿结构的曲轴隔离带轮壳体的成形方法，其特征在于，所述步骤(4)和步骤(5)中，凸筋成形区和旋齿成形区连为一体，所述旋齿成形区厚度大于凸筋成形区，旋齿成形区继续减薄，获得凸起的凸筋结构。

5.一种使用如权利要求1所述的多楔齿结构的曲轴隔离带轮壳体的成形方法进行零件加工的模具组，其特征在于，所述模具组包括单工位立式旋压碾平模具，所述单工位立式旋压碾平模具包括第一下芯模、旋碾旋轮、应力圈、芯轴、下模座、下芯模垫板、顶料杆和顶杆垫板，所述芯轴通过芯轴固定模固定，所述芯轴与第一下芯模配合，所述第一下芯模、下芯模垫板与应力圈同心圆配合，配合间隙用于带长法兰的筒型件预制坯的夹持，所述第一下芯模位于预制坯的内壁，所述应力圈与下模座通过螺栓固定，所述顶料杆的一端顶持在下芯模垫板的底部，另一端位于顶杆垫板的上方，所述顶杆垫板位于应力圈的下方，所述顶杆垫板与下模座间隙配合，所述旋碾旋轮位于第一下芯模的顶部。

6.根据权利要求5所述的模具组，其特征在于，所述第一下芯模的上端面为凹模型腔，所述凹模型腔形成用于放置内侧腹板的空间。

7.根据权利要求5所述的模具组，其特征在于，所述第一下芯模与带长法兰的筒型件预制坯间隙配合。

8.根据权利要求5所述的模具组，其特征在于，所述模具组还包括四工位立式旋压模具，所述四工位立式旋压模具包括展旋旋轮、预成齿旋轮、旋平轮、成齿旋轮、第二上芯模、第二下芯模、腹板固定模；所述第二下芯模为凹模型腔，所述腹板固定模搭接在第二下芯模的凹模型腔内，所述第二上芯模位于第二下芯模之上，所述第二下芯模、第二上芯模和腹板固定模之间形成用于夹持筒型件的空间，所述展旋旋轮沿第二下芯模向上将筒型件的外侧进行翻边，所述旋平轮垂直第二上芯模向内加工出凸筋结构，所述预成齿旋轮在旋齿成形区加工出初步齿形，所述成齿旋轮在初步齿形的基础上进一步加工成多楔齿形。

9.根据权利要求5所述的模具组，其特征在于，所述第二上芯模和第二下芯模的外侧平齐，所述第二上芯模的外侧具有用于放置凸筋成形区和旋齿成形区的凹陷部。