CN112548011A - 一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺 - Google Patents

一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺，该工艺的步骤包括：准备坯料、剪切棒料、坯料整形、成形小端圆角及部分锥面、成形大端凹穴及部分锥面、成形大端直径及圆角和整形锥面及两端面，通过利用高速镦锻成形的圆锥滚子，可以使金属原有的组织不均匀缺陷被压实，金属流线不被切断，提供高了圆锥滚子的机械性能；模具及机床的精度保证了圆锥滚子的尺寸精度及表面粗糙度；模具更换时间短，模具上设计了排气的通道、模具寿命高，从而大大的提高了生产效率。

Description

一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺
技术领域
本发明涉及汽车配件生产技术领域，具体是一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺。
背景技术
圆锥滚子主要用于汽车前轮，后轮，变速器，差速器，小齿轮轴，机床主轴，建筑机械，农业机械，铁路车辆齿轮减速装置，轧钢机等，用途非常广泛。现有技术中，圆锥滚子轴承的毛坯成型方法主要通过车削、轧制、热锻等实现，然而，这些方法的具有加工余量大，材料利用率低，工序复杂，后续的加工成本高等缺点。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺，该方法提高了材料的利用率和产品的精度，机械性能也有所提高，制造高速镦锻成形圆锥滚子类零件的方法实现了自动化生产，并且模具寿命高，生产效率高。
技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺，该工艺的具体步骤如下：
(a)、准备坯料
将坯料浸入磷化液30min～60min后将其出放入加热的皂化液中浸泡进行皂化处理后取出备用；
(b)、剪切棒料
将磷皂化处理后的坯料置于切料模具后进行切料工序；
所述的切料模具包括：挡铁、切料刀板、切料模和顶杆A，坯料的底部固定在切料模内，从切料模中向上延伸出的坯料部分穿设在切料刀板上，切料刀板水平移动至顶杆的位置实现对坯料的切断，坯料的顶部与挡铁相抵；将挡铁从被切断坯料上移开后通过顶杆将切断后的坯料从切料刀板中顶出；
(c)、坯料整形
将切断后坯料置于整形模具内实现对坯料的切断面进行整形工序；
所述的整形模具包括整形冲头，凹模和顶杆B，所述的整形冲头的端部设有深度为0.2mm的圆弧凹面，整形冲头将切断后坯料推入凹模中，坯料的切断面与整形冲头相抵，使挤压整形后的坯料的切断面变成带有圆弧的凸起面，将整形冲头从凹模上方移开后，顶杆B将坯料从凹模中顶出；
(d)、成形小端圆角及部分锥面
将坯料置于小端面成型模具内对坯料上带有圆弧的凸起面和靠近圆弧的凸起处的回转面分别进行小端圆角的成形工序和锥面成形工序；
所述的成型模具包括：成型冲头，成型凹模和顶杆C，成型凹模包括内壁设有锥面的上成型凹模芯和带有曲面的下成型凹模芯；
成型冲头将坯料上带有圆弧的凸起面向下推入成型凹模中，成型冲头继续向成型凹模移动挤压坯料，在带有锥面的上成型凹模芯和带有曲面的下成型凹模芯的限位下，得到成形小端圆角及部分锥面的坯件，将成型冲头从成型凹模上方移开后，顶杆C将坯料从成型凹模中顶出；
(e)、成形大端凹穴及部分锥面
得到成形小端圆角及部分锥面的坯件放入大端凹穴模具内对坯件未挤压的端面进行成型大端凹穴工序以及靠近该端面处回转面的锥面成型工序；
所述的大端凹穴模具包括：内冲头，套设在内冲头外侧的外冲头和套设在顶杆D外侧的大端凹穴凹模，大端凹穴凹模内壁设有锥面，内冲头和套设在内冲头外侧的外冲头将坯料上成形小端圆角端推入大端凹穴凹模中与顶杆D相抵，内冲头和外冲头向大端凹穴凹模放向移动，外冲头到达限定位置后不动，内冲头持续向坯料的方向挤压至限定位置成形得到大端凹穴及部分锥面，将内冲头和外冲头从大端凹穴凹模上方移开后，顶杆D将坯料从大端凹穴凹模中顶出；
(f)、成形大端直径及圆角
将坯料的小端圆角端放入大端直径模具内后对坯料上大端凹穴端进行大端直径工序和圆角工序；
所述的大端直径模具包括由上模，上模芯，上模内冲头，大端直径凹模，大端直径凹模芯，顶杆E，凹模套，弹簧和垫块；所述的上模内设有上模芯，上模内冲头穿设在上模和上模芯做直线往复运动；大端直径凹模的底部通过弹簧与垫块相连，顶杆E安装在大端直径凹模的轴心位置且与上模内冲头位置相对，位于垫块上的凹模套套设在大端直径凹模和上模的外侧，大端直径凹模芯内壁设有锥面，上模芯内部设有曲面，所述的凹模套起到导向的作用；
上模内冲头将坯料的小端圆角端推入大端直径凹模中与顶杆E相抵，上模和上模芯向顶杆E方向施力，上模推动坯料及大端直径凹模压缩弹簧后进入凹模套，上模内冲头继续向大端直径凹模方向移动，在大端直径凹模芯和上模芯的限位下，坯料成形大端直径及圆角，将上模从大端直径凹模上移开后，顶杆E将坯件从大端直径凹模芯中顶出，通过配合使用凹模套和弹簧，保证了阳模冲头与阴模的同轴度。
(g)、整形锥面及两端面
将坯料的小端圆角端放入终整形模具内实现对坯料的终整形工序得到成品；
终整形模具包括：终整形外冲头，终整形内冲头，终整形凹模，终整形凹模芯和顶杆F，所述的终整形外冲头将坯料的小端圆角端推入终整形凹模内且与顶杆F相抵，在终整形凹模芯对坯料径向尺寸限定的情况下，终整形外冲头(71)和终整形内冲头同时向终整形凹模方向移动到达限定位置后，终整形外冲头和终整形内冲头继续向终整形凹模芯移动挤压坯件至限定位置得到成品，将终整形外冲头和终整形内冲头从终整形凹模上移开后，通过顶杆F将成品从终整形凹模中顶出即可。
作为本发明的进一步优选，步骤(a)中，皂化处理为将坯料两次放入皂化液中浸泡，浸泡时间分别为5min和10min。
作为本发明的进一步优选，步骤(b)中，切断的坯料重量和成品重量公差为±0.3g。
作为本发明的进一步优选，步骤(b)中，坯料的高度通过调节挡铁和切料模(23)之间的距离实现。
作为本发明的进一步优选，步骤(f)中的弹簧为六个且均匀排布在垫块上。
作为本发明的进一步优选，电机带动曲轴分别向整形冲头、成型冲头、内冲头和外冲头、上模以及上模芯和上模内冲头、终整形外冲头和终整形内冲头提供动力。
有益效果：本发明所述的一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)、通过利用高速镦锻成形的圆锥滚子，可以使金属原有的组织不均匀缺陷被压实，金属流线不被切断，提供高了圆锥滚子的机械性能；
(2)、模具及机床的精度保证了圆锥滚子的尺寸精度及表面粗糙度；
(3)、模具更换时间短，模具上设计了排气的通道、模具寿命高，从而大大的提高了生产效率。
附图说明
图1为切料模具的结构示意图；
图2为整形模具的结构示意图；
图3为成型模具的结构示意图；
图4为大端凹穴模具的结构示意图；
图5为大端直径模具的结构示意图；
图6为终整形模具的结构示意图；
图7为坯料加工成为成品的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
如附图所示，本发明所述的一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺，该工艺的步骤包括：准备坯料、剪切棒料、坯料整形、成形小端圆角及部分锥面、成形大端凹穴及部分锥面、成形大端直径及圆角和整形锥面及两端面。
步骤一、将坯料1浸入磷化液30min～60min后将其出放入加热的皂化液中浸泡进行皂化处理后取出备用，皂化处理为将坯料两次放入皂化液中浸泡，浸泡时间分别为5min和10min；
步骤二、如图1所示，将磷皂化处理后的坯料1的底部固定在切料模23内，从切料模23中向上延伸出的坯料1部分穿设在切料刀板22上，切料刀板22水平移动至顶杆26的位置实现对坯料1的切断，坯料1的顶部与挡铁21相抵，将挡铁21从被切断坯料1上移开后通过顶杆26将切断后的坯料1从切料刀板22中顶出，坯料1的高度通过调节挡铁21和切料模23之间的距离实现，切断的坯料1重量和成品重量公差为±0.3g；
步骤三、如图2所示，整形冲头31将切断后坯料1推入凹模32中，坯料1的切断面与整形冲头31相抵，使挤压整形后的坯料1的切断面变成带有圆弧的凸起面，将整形冲头31从凹模32上方移开后，顶杆B33将坯料1从凹模32中顶出；
步骤四、如图3所示，成型冲头41将坯料1上带有圆弧的凸起面向下推入成型凹模42中，成型冲头41继续向成型凹模42移动挤压坯料1，在带有锥面的上成型凹模芯421和带有曲面的下成型凹模芯422的限位下，得到成形小端圆角及部分锥面的坯件1，将成型冲头41从成型凹模42上方移开后，顶杆C43将坯料1从成型凹模42中顶出；
步骤五、如图4所示，内冲头51和套设在内冲头51外侧的外冲头52将坯料1上成形小端圆角端推入大端凹穴凹模53中与顶杆D54相抵，内冲头51和外冲头52向大端凹穴凹模53放向移动，外冲头52到达限定位置后不动，内冲头51持续向坯料1的方向挤压至限定位置成形得到大端凹穴及部分锥面，将内冲头51和外冲头52从大端凹穴凹模53上方移开后，顶杆D54将坯料1从大端凹穴凹模53中顶出；
步骤六、如图5所示，上模内冲头62将坯料1的小端圆角端推入大端直径凹模63中与顶杆E64相抵，上模61和上模芯611向顶杆E64方向施力，上模61推动坯料1及大端直径凹模63压缩弹簧66后进入凹模套65，上模内冲头62继续向大端直径凹模63方向移动，在大端直径凹模芯631和上模芯611的限位下，坯料1成形大端直径及圆角，将上模61从大端直径凹模63上移开后，顶杆E64将坯件1从大端直径凹模芯631中顶出。
步骤七、如图6所示，终整形外冲头71将坯料1的小端圆角端推入终整形凹模73内且与顶杆F75相抵，在终整形凹模芯74对坯料1径向尺寸限定的情况下，终整形外冲头71和终整形内冲头72同时向终整形凹模73方向移动到达限定位置后，终整形外冲头71和终整形内冲头72继续向终整形凹模芯74移动挤压坯件1至限定位置得到成品，将终整形外冲头71和终整形内冲头72从终整形凹模73上移开后，通过顶杆F75将成品从终整形凹模73中顶出即可，如图7所示。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺，其特征在于，该工艺的具体步骤如下：
(a)、准备坯料
将坯料浸入磷化液30min～60min后将其出放入加热的皂化液中浸泡进行皂化处理后取出备用；
(b)、剪切棒料
将磷皂化处理后的坯料(1)置于切料模具(2)后进行切料工序；
所述的切料模具(2)包括：挡铁(21)、切料刀板(22)、切料模(23)和顶杆A(26)，坯料(1)的底部固定在切料模(23)内，从切料模(23)中向上延伸出的坯料(1)部分穿设在切料刀板(22)上，切料刀板(22)水平移动至顶杆(26)的位置实现对坯料(1)的切断，坯料(1)的顶部与挡铁(21)相抵；将挡铁(21)从被切断坯料(1)上移开后通过顶杆(26)将切断后的坯料(1)从切料刀板(22)中顶出；
(c)、坯料整形
将切断后坯料(1)置于整形模具(3)内实现对坯料(1)的切断面进行整形工序；
所述的整形模具(3)包括整形冲头(31)，凹模(32)和顶杆B(33)，所述的整形冲头(31)的端部设有深度为0.2mm的圆弧凹面，整形冲头(31)将切断后坯料(1)推入凹模(32)中，坯料(1)的切断面与整形冲头(31)相抵，使挤压整形后的坯料(1)的切断面变成带有圆弧的凸起面，将整形冲头(31)从凹模(32)上方移开后，顶杆B(33)将坯料(1)从凹模(32)中顶出；
(d)、成形小端圆角及部分锥面
将坯料(1)置于小端面成型模具(4)内对坯料(1)上带有圆弧的凸起面和靠近圆弧的凸起处的回转面分别进行小端圆角的成形工序和锥面成形工序；
所述的成型模具(4)包括：成型冲头(41)，成型凹模(42)和顶杆C(43)，成型凹模(42)包括内壁设有锥面的上成型凹模芯(421)和带有曲面的下成型凹模芯(422)；
成型冲头(41)将坯料(1)上带有圆弧的凸起面向下推入成型凹模(42)中，成型冲头(41)继续向成型凹模(42)移动挤压坯料(1)，在带有锥面的上成型凹模芯(421)和带有曲面的下成型凹模芯(422)的限位下，得到成形小端圆角及部分锥面的坯件(1)，将成型冲头(41)从成型凹模(42)上方移开后，顶杆C(43)将坯料(1)从成型凹模(42)中顶出；
(e)、成形大端凹穴及部分锥面
得到成形小端圆角及部分锥面的坯件(1)放入大端凹穴模具(5)内对坯件(1)未挤压的端面进行成型大端凹穴工序以及靠近该端面处回转面的锥面成型工序；
所述的大端凹穴模具(5)包括：内冲头(51)，套设在内冲头(51)外侧的外冲头(52)和套设在顶杆D(54)外侧的大端凹穴凹模(53)，大端凹穴凹模(53)内壁设有锥面，内冲头(51)和套设在内冲头(51)外侧的外冲头(52)将坯料(1)上成形小端圆角端推入大端凹穴凹模(53)中与顶杆D(54)相抵，内冲头(51)和外冲头(52)向大端凹穴凹模(53)放向移动，外冲头(52)到达限定位置后不动，内冲头(51)持续向坯料(1)的方向挤压至限定位置成形得到大端凹穴及锥面，将内冲头(51)和外冲头(52)从大端凹穴凹模(53)上方移开后，顶杆D(54)将坯料(1)从大端凹穴凹模(53)中顶出；
(f)、成形大端直径及圆角
将坯料(1)的小端圆角端放入大端直径模具(6)内后对坯料(1)上大端凹穴端进行大端直径工序和圆角工序；
所述的大端直径模具(6)包括由上模(61)，上模芯(611)，上模内冲头(62)，大端直径凹模(63)，大端直径凹模芯(631)，顶杆E(64)，凹模套(65)，弹簧(66)和垫块(67)；所述的上模(61)内设有上模芯(611)，上模内冲头(62)穿设在上模(61)和上模芯(611)做直线往复运动；大端直径凹模(63)的底部通过弹簧(66)与垫块(67)相连，顶杆E(64)安装在大端直径凹模(63)的轴心位置且与上模内冲头(62)位置相对，位于垫块(67)上的凹模套(65)套设在大端直径凹模(63)和上模(61)的外侧，大端直径凹模芯(631)内壁设有锥面，上模芯(611)内部设有曲面；
上模内冲头(62)将坯料(1)的小端圆角端推入大端直径凹模(63)中与顶杆E(64)相抵，上模(61)和上模芯(611)向顶杆E(64)方向施力，上模(61)推动坯料(1)及大端直径凹模(63)压缩弹簧(66)后进入凹模套(65)，上模内冲头(62)继续向大端直径凹模(63)方向移动，在大端直径凹模芯(631)和上模芯(611)的限位下，坯料(1)成形大端直径及圆角，将上模(61)从大端直径凹模(63)上移开后，顶杆E(64)将坯件(1)从大端直径凹模芯(631)中顶出。
(g)、整形锥面及两端面
将坯料(1)的小端圆角端放入终整形模具(7)内实现对坯料(1)的终整形工序得到成品；
终整形模具(7)包括：终整形外冲头(71)，终整形内冲头(72)，终整形凹模(73)，终整形凹模芯(74)和顶杆F(75)，所述的终整形外冲头(71)将坯料(1)的小端圆角端推入终整形凹模(73)内且与顶杆F(75)相抵，在终整形凹模芯(74)对坯料(1)径向尺寸限定的情况下，终整形外冲头(71)和终整形内冲头(72)同时向终整形凹模(73)方向移动到达限定位置后，终整形外冲头(71)和终整形内冲头(72)继续向终整形凹模芯(74)移动挤压坯件(1)至限定位置得到成品，将终整形外冲头(71)和终整形内冲头(72)从终整形凹模(73)上移开后，通过顶杆F(75)将成品从终整形凹模(73)中顶出即可。
2.根据权利要求1所述的一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺，其特征在于：步骤(a)中，皂化处理为将坯料两次放入皂化液中浸泡，浸泡时间分别为5min和10min。
3.根据权利要求1所述的一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺，其特征在于：步骤(b)中，坯料(1)的高度通过调节挡铁(21)和切料模(23)之间的距离实现。
4.根据权利要求1所述的一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺，其特征在于：步骤(b)中，切断的坯料(1)重量和成品重量公差为±0.3g。
5.根据权利要求1所述的一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺，其特征在于：步骤(f)中的弹簧为六个且均匀排布在垫块(67)上。
6.根据权利要求1所述的一种制备高速镦锻成形圆锥滚子类零件的成形工艺，其特征在于：电机带动曲轴分别向整形冲头(31)、成型冲头(41)、内冲头(51)和外冲头(52)、上模(61)以及上模芯(611)和上模内冲头(62)、终整形外冲头(71)和终整形内冲头(72)提供动力。
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