CN110328316A - 一种方盘壳体成型模具及成型方法 - Google Patents

Abstract

一种方盘壳体成型模具，包括相配合的上模和下模，上模的凸模通过连接件活动安装在浮动块的安装孔中，凸模和浮动块之间设有弹性机构，凸模的中心孔活动插设有垫块以及与二序毛坯目标盲孔形状相适应的芯轴，芯轴一侧沿其轴向开设成型槽，用于目标盲孔内花键的成型，凸模的中心孔孔壁设有与所述成型槽凸凹配合的凸条，为芯轴的上下活动提供导向；下模的凹模中心为模孔，在模孔内设有顶件器，顶件器的顶部具有直径小于顶件器的主体直径的凸台。将以上模具作为二序冷挤压模具，配合以一序温挤压模具进行方盘壳体的加工，包括一序毛坯成型和二序毛坯成型，弹性机构和浮动块的设置可以使得方盘壳体端部平整，便于后续的加工，并节省材料。

Description

一种方盘壳体成型模具及成型方法

技术领域

本发明属于方盘连接件加工领域，具体涉及一种方盘壳体成型模具以及成型方法。

背景技术

在汽车配件和各类电子系统中，方盘连接件是连接器件与组件、组件与单机、单机与单机、系统与系统必不可少的基础组件，在其连接结构中起着电气连接传输能量和信号的重要作用。方盘连接件的材质一般为铝合金、不锈钢、铜合金等，尺寸精度要求较为严格，必须适应各种复杂苛严的工作环境条件，传统使用的方盘连接件的制作工艺一般为切削加工，方盘壳体的内孔为带花键的变截面孔，机加工时需要插、铣方法，成本高，效率低。

目前有人提出利用不同模具通过多次的挤压成型，得到方盘壳体的毛坯，然后再对得到的毛坯加以处理，得到符合要求的方盘壳体。但是在挤压过程中，由于金属材料的流动性，往往会造成成型后的方盘壳体两端部不整齐，造成后续加工的困难以及材料的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种方盘壳体成型模具及成型方法，该模具用于对已加工出中心盲孔的方盘壳体的一序毛坯进行反挤压，反挤压过程中，可以保证方盘壳体端面的平整，减少材料的浪费和提高后续加工的效率。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种方盘壳体成型模具，用于对已加工出中心盲孔的方盘壳体的一序毛坯进行反挤压，包括相配合的上模和下模，上模的凸模通过连接件活动安装在浮动块的安装孔中，并且凸模和所述浮动块之间设有弹性机构，弹性机构的弹力方向为竖直方向，凸模的下端面用以压在一序毛坯的上端面，凸模的中心孔活动插设有垫块以及与二序毛坯目标盲孔形状相适应的芯轴，芯轴的一侧沿其轴向开设成型槽，成型槽用于所述目标盲孔内花键的成型，凸模的中心孔孔壁设有与所述成型槽凸凹配合的凸条，为芯轴的上下活动提供导向，所述垫块和芯轴顶部接触，垫块上部位于所述浮动块的中心孔内；所述下模的凹模中心为模孔，在模孔内设有顶件器，顶件器的主体和模孔内壁贴合，顶件器的顶部具有凸台，凸台的直径小于顶件器的主体直径。

所述弹性机构为两个或两个以上的氮气弹簧，并围绕所述垫块轴心均匀设置，氮气弹簧的活塞顶在凸模的上端面。

所述的连接件为螺钉，螺钉安装在浮动块上端面的沉头孔内，螺钉下部和所述凸模螺纹连接，在上模不受外力作用时，螺钉钉帽上端面到浮动块上端面距离大于所述氮气弹簧活塞的伸出长度。

所述下模还包括预应力圈和外圈，预应力圈套在所述凹模外，为凹模提供预应力，所述外圈套在所述预应力圈外，外圈为预应力圈提供预应力，防止模具开裂。

利用所述的成型模具加工方盘壳体的成型方法，包括如下步骤：

步骤一，根据方盘壳体锻件的目标尺寸下料，加热到金属塑性区，然后将其放到经润滑处理的一序温挤压模具内，进行闭式模锻，得到具有中心盲孔的一序毛坯，且中心盲孔的深度大于一序毛坯法兰的厚度；

步骤二、对一序毛坯进行润滑处理；

步骤三，将经润滑处理的一序毛坯放置在二序冷挤压模具的凹模的模孔中，并在压力机作用下，压力机滑块下压，由所述芯轴挤压一序毛坯使其金属材料向上流动，加大所述中心盲孔的深度，并使得所述中心盲孔形成上下直径不等的两层结构，芯轴上的成型槽使得中心盲孔的下层形成花键，得到二序毛坯，在芯轴挤压成型二序毛坯的过程中，所述弹性机构反作用于凸模，凸模反作用于一序毛坯上端面，使其上端面均衡受力，保证二序毛坯上端面的平整；

步骤四，压力机滑块上行，带动上模回程，芯轴和二序毛坯分离；

步骤五，由顶件器将成型后的二序毛坯顶出凹模，并对二序毛坯进行清洗、修整，得到内外尺寸满足设计要求的方盘壳体挤压毛坯。

所述一序温挤压模具包括上模和下模，在使用时的润滑条件是，一序温挤压模具的上模涂三合一润滑油，一序温挤压模具的下模喷水剂石墨。

本发明的有益效果是：1、成型的过程中，花键部分直接成型到最终尺寸，不需要后续机械加工，而花键部分的加工成本是方盘壳体成型的主要成本，因此可以明显降低方盘壳体的加工成本。

2、采用上模浮动的结构，本发明的二序冷挤压模具在对一序毛坯进行反挤压时，芯轴挤压中心盲孔，使得金属材料向上流动，将凸模向上顶，由于弹性机构的弹力作用在凸模上，因此弹力可以保证凸模不会出现偏斜，这样可以使得毛坯上端面受力均衡，保证所得的二序毛坯顶部的平整；同时，由于所述顶件器的顶部设有凸台，在凸台周围形成环形空间，反挤压过程中，可以改善金属流动性，一部分金属向该环形空间流动，进一步确保二序毛坯顶部的平整，而二序毛坯底部由于面积较小，因此不会过多影响后续的修整过程。

3、上模回程的过程中，氮气弹簧对凸模有向下的作用力，并作用于二序毛坯，同时，芯轴对二序毛坯有向上的摩擦力，凹模对二序毛坯有个向下的摩擦力，因此，整体上二序毛坯受到向下的作用力，可以保证二序毛坯稳定的留在凹模内，不致于粘在芯轴上，保证生产过程稳定，解决了反挤压过程锻件易粘在凸模上的问题。

4、在顶件器上设置小凸台，进一步分散挤压力，提升模具寿命。

附图说明

图1为本发明的一序温挤压模具结构示意图；

图2为本发明的二序冷挤压模具结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为一序毛坯的结构示意图；

图5为图4中B-B剖视图；

图6为二序毛坯的结构示意图；

图7为图6中C-C剖视图；

图中标记：1、垫块，2、芯轴，3、凸模套，4、凸模，5、外圈，6、预应力圈，7、凹模座，8、凹模，9、一序毛坯，10、浮动块，11、氮气弹簧，12、二序毛坯，13、顶件器，14、中心盲孔，15、花键，16、顶杆，17、沉头孔，18、螺钉，19、法兰。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

参照附图所示，一种方盘壳体成型模具，包括一序温挤压模具和二序冷挤压模具，一序温挤压模具采用闭式模锻成型，从而得到一序毛坯9，一序毛坯9上部为方形，四角倒圆角，下部为圆柱体形，圆形的中心盲孔14位于一序毛坯9的上部，中心盲孔14的深度为d3，一序毛坯的法兰19厚度为d4，d3＞d4，二序冷挤压模具用于将一序毛坯9反挤压成型为二序毛坯12，二序毛坯12为方盘壳体毛坯，与一序毛坯9相比，二序毛坯12的中心盲孔14深度更大，并且中心盲孔14有上下不同直径的两部分组成，在下层内壁上还有花键15。

所述一序温挤压模具为现有技术，下面仅对其结构做简要说明。如图1所示，一序温挤压模具的上模包括凸模4、凸模套3、芯轴2和垫块1，垫块1和芯轴2均安装在凸模套3的中心孔中，垫块1顶部和和凸模套3顶部齐平，垫块1底部压在芯轴2和凸模4的顶面，凸模套3和垫块1与压力机连接，所述芯轴2下端伸出凸模4，用于一序毛坯9的中心盲孔14成型。所述一序模具的下模包括安装在凹模座7的凹模8、套设在凹模8外的预应力圈6、套设在预应力圈6外的外圈5，所述凹模8中心孔下方设有顶件器，凹模8中心孔和一序毛坯9的外形形状吻合。

本发明所述的成型模具即为二序冷挤压模具，如图2、3所示，包括相互配合的上模和下模，上模的凸模4通过连接件活动安装在浮动块10的安装孔中，所述连接件为螺钉18，螺钉18活动设置在浮动块10上端面开设的沉头孔17中，螺钉18的下部和凸模4螺纹连接；凸模4和所述浮动块10之间设有弹性机构，弹性机构的弹力方向为竖直方向，凸模4的下端面用以压在一序毛坯9的上端面，凸模4的中心孔活动插设有垫块1以及与方盘壳体毛坯的目标盲孔形状相适应的芯轴2，芯轴2的一侧沿其轴向开设成型槽，成型槽用于方盘壳体毛坯目标盲孔内花键15的成型，成型后的尺寸与成品尺寸一致。凸模4的中心孔孔壁设有与所述成型槽凸凹配合的凸条，为芯轴2的上下活动提供导向，所述垫块1底部和芯轴2顶部接触，且垫块1上部位于浮动块10的中心孔内；所述下模的凹模8中心为模孔，模孔内壁形状和所述一序毛坯9外形相适应，并在模孔内设有顶件器13，顶件器13的主体和模孔内壁贴合，顶件器13的顶部具有顶在一序毛坯9底部的凸台，凸台的直径小于顶件器13的主体直径，顶件器13底部连接顶杆16，所述下模还包括预应力圈6和外圈5，预应力圈6套在所述凹模8外，所述外圈5套在所述预应力圈6外。

进一步的，所述弹性机构为两个或两个以上的氮气弹簧11，并围绕所述垫块1均匀设置在相应的安装腔内，氮气弹簧11的活塞向下顶在凸模4的上端面。

所述沉头孔17和所述氮气弹簧11交替设置，在上模不受外力作用时，沉头孔17内螺钉18钉帽上端面到浮动块10上端面距离d1大于所述氮气弹簧11活塞的伸出长度d2。

利用以上模具进行方盘壳体的加工成型方法包括如下步骤：

步骤一，以H62铜棒为原材料，根据方盘壳体锻件的目标尺寸下料，加热到700℃，然后将其放到经润滑处理的一序温挤压模具内，进行闭式模锻，得到具有中心盲孔14的一序毛坯9；

步骤二，对所得一序毛坯9进行润滑处理；

步骤三，将经过润滑处理的一序毛坯9放置在二序冷挤压模具的凹模8的模孔中，并在压力机作用下，压力机滑块下压，由二序冷挤压模具的芯轴2挤压一序毛坯9使其金属材料向上流动，加大所述中心盲孔14的深度，并使得所述中心盲孔14形成上下直径不等的两层结构，芯轴2上的成型槽使得中心盲孔14的下层形成花键15，得到二序毛坯12，在芯轴2挤压一序毛坯9成型二序毛坯12的过程中，金属材料向上流动，使凸模4受到向上的作用力，从而挤压氮气弹簧11，使氮气弹簧11被压缩，同时氮气弹簧11又反作用于凸模4，保证凸模4姿态平稳，且凸模4反作用于毛坯，使得毛坯上端面均衡受力，从而确保二序毛坯12上端面的平整；

步骤四，压力机滑块上行，带动上模回程，芯轴2和二序毛坯12分离；

步骤五，二序冷挤压模具的顶件器13将成型后的二序毛坯12顶出凹模8，并进行后续的清洗、机加工，得到内外尺寸满足设计要求的方盘壳体锻件。

在实施过程中，一序温挤压模具的润滑处理包括在上模涂三合一润滑油，在下模喷水剂石墨；一序毛坯的润滑处理是在一序毛坯上涂抹润滑油或者硬脂酸锌粉。

在原料的选择上，也可以采用其他材质的材料进行下料加工，如铝合金等。

Claims (6)

1.一种方盘壳体成型模具，用于对已加工出中心盲孔（14）的方盘壳体的一序毛坯（9）进行反挤压，其特征在于：包括相配合的上模和下模，上模的凸模（4）通过连接件活动安装在浮动块（10）的安装孔中，并且凸模（4）和所述浮动块（10）之间设有弹性机构，弹性机构的弹力方向为竖直方向，凸模（4）的下端面用以压在一序毛坯（9）的上端面，凸模（4）的中心孔活动插设有垫块（1）以及与二序毛坯（12）目标盲孔形状相适应的芯轴（2），芯轴（2）的一侧沿其轴向开设成型槽，成型槽用于所述目标盲孔内花键（15）的成型，凸模（4）的中心孔孔壁设有与所述成型槽凸凹配合的凸条，为芯轴（2）的上下活动提供导向，所述垫块（1）底部和芯轴（2）顶部接触，垫块（1）上部位于所述浮动块（10）的中心孔内；所述下模的凹模（8）中心为模孔，在模孔内设有顶件器（13），顶件器（13）的主体和模孔内壁贴合，顶件器（13）的顶部具有凸台，凸台的直径小于顶件器（13）的主体直径。

2.根据权利要求1所述的一种方盘壳体成型模具，其特征在于：所述弹性机构为两个或两个以上的氮气弹簧（11），并围绕所述垫块（1）轴心均匀设置，氮气弹簧（11）的活塞顶在凸模（4）的上端面。

3.根据权利要求2所述的一种方盘壳体成型模具，其特征在于：所述的连接件为螺钉（18），螺钉（18）安装在浮动块（10）上端面的沉头孔（17）内，螺钉（18）下部和所述凸模（4）螺纹连接，在上模不受外力作用时，螺钉（18）钉帽上端面到浮动块（10）上端面距离大于所述氮气弹簧（11）活塞的伸出长度。

4.根据权利要求1所述的一种方盘壳体成型模具，其特征在于：所述下模还包括预应力圈（6）和外圈（5），预应力圈（6）套在所述凹模（8）外，所述外圈（5）套在所述预应力圈（6）外。

5.利用权利要求1~4任一项所述的成型模具加工方盘壳体的成型方法，所述的成型模具为二序冷挤压模具，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，根据方盘壳体锻件的目标尺寸下料，加热到金属塑性区，然后将其放到经润滑处理的一序温挤压模具内，进行闭式模锻，得到具有中心盲孔（14）的一序毛坯（9）；

步骤二，对一序毛坯（9）进行润滑处理；

步骤三，将润滑处理后的一序毛坯（9）放置在二序冷挤压模具的凹模（8）的模孔中，并在压力机作用下，压力机滑块下压，由所述芯轴（2）挤压一序毛坯（9）使其金属材料向上流动，加大所述中心盲孔（14）的深度，并使得所述中心盲孔（14）形成上下直径不等的两层结构，芯轴（2）上的成型槽使得中心盲孔（14）的下层形成花键（15），得到二序毛坯（12），在芯轴（2）挤压成型二序毛坯（12）的过程中，所述弹性机构反作用于凸模（4），凸模（4）反作用于一序毛坯（9）上端面，使上端面均衡受力，保证所得二序毛坯（12）上端面的平整；

步骤四，压力机滑块上行，带动上模回程，芯轴（2）和二序毛坯（12）分离；

步骤五，由顶件器（13）将成型后的的二序毛坯（12）顶出凹模（8），并对二序毛坯（12）进行清洗、修整，得到内外尺寸满足设计要求的方盘壳体锻件。

6.根据权利要求5所述的方盘壳体的成型方法，其特征在于，所述一序温挤压模具包括上模和下模，在使用时的润滑处理是，一序温挤压模具的上模涂三合一润滑油，一序温挤压模具的下模喷水剂石墨。