CN114042807A - 一种高精度钣金制皮带轮加工工艺及皮带轮、加工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种皮带轮的加工方法，尤其涉及一种高精度钣金制皮带轮加工工艺及皮带轮、加工系统，所述加工工艺包括以下步骤：S01,落料；S02,正拉伸；S03,反拉伸；S04,内孔缩口拉伸；S05,内孔整型；S06,皮带面内缩拉伸；S07,辐板成型；S08,皮带面预拉伸；S09,皮带面成型；S10,内孔整型；S11,冲孔。本发明能够提供一种能在不增加额外工序和坯料厚度的前提下，减小皮带轮与皮带接触面部位靠近辐板交接部位R角轴向长度，同时确保皮带轮表面硬度、粗糙度和圆度精度的钣金制皮带轮加工工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种皮带轮的加工方法，尤其涉及一种高精度钣金制皮带轮加工工艺及皮带轮、加工系统。
背景技术
皮带轮是一种重要的机械传动零件，它广泛应用于汽车、农机及轻纺工业的各种机械传动中。现有皮带轮在关键冲压工序中，常规冲压工艺皮带轮与皮带接触面部位(即皮带面)靠近带轮辐板交接部位R角轴向长度通常大于2.5mm。由于皮带面总长限定,R角轴向长度越大,即皮带面与皮带接触区域越小,作为惰轮而言,平稳性效果越差；作为张紧轮,容易造成皮带跑偏。
现有技术中，当原材料厚度要求小于2mm时,想要减小R角轴向长度，常规冲压拉伸工艺只能通过加厚原材料厚度将皮带面直径做大,再通过车削使皮带面减径,进而使R角轴向长度减小。但此方法存在以下不足：其一、增加原材料厚度使制造成本增加，皮带轮成品重量增加,不利于轻量向制造；其二、增加了车削减径的工序，增加了额外的加工工时,进一步增加了制造成本；其三、车削破坏了皮带面表面由冲压工艺附带的冷作硬化层,破坏金属纤维,降低疲劳,同时影响了皮带轮表面粗糙度和圆度,是产品精度降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种能减小皮带轮与皮带接触面部位靠近辐板交接部位R角轴向长度，同时确保皮带轮表面硬度、粗糙度和圆度的高精度钣金制皮带轮加工工艺。
为达到上述目的，本发明提供了一种高精度钣金制皮带轮加工工艺，包括以下步骤：
S01,落料，将钢材冲压成圆饼状的坯料；
S02,正拉伸，将所述坯料的中心向一侧拉伸形成杯状坯料；
S03,反拉伸，将杯状坯料的中间部分向与步骤S02相反的一侧拉伸成轴截面呈M状的半成品坯料，并在半成品坯料的M状两个顶部形成内孔；
S04,内孔缩口拉伸，对半成品坯料上的内孔进行拉伸缩口，调整所述内孔的壁厚；
S05,内孔整型，对步骤S04得到的所述半成品坯料进行内孔孔位拉伸，调整所述内孔尺寸；
S06,皮带面内缩拉伸，对所述半成品坯料进行皮带面拉伸,使所述皮带面尺寸大于最终外径尺寸；
S07,辐板成型，对所述半成品坯料进行辐板斜面拉伸整型，得到带有辐板的半成品坯料，并使所述皮带面与所述辐板衔接处R角料厚增厚；
S08,皮带面预拉伸，将所述半成品坯料的皮带面直径拉伸到所需尺寸,使所述R角变尖；
S09,皮带面成型，对所述半成品坯料的皮带面进行整型拉伸，使所述R角轴向长度变小,获得所需尺寸的皮带面；
S10,内孔整型，对所述半成品坯料的内孔按照预先设置的内孔尺寸、圆度、圆柱度进行精整型拉伸；
S11,冲孔，对所述半成品坯料的内孔底部冲孔,获得所需直径的轴孔。
进一步改进的，还包括步骤S12,皮带面下端面精加工，使所述M状半成品坯料的皮带面下端面形成平整表面,并控制皮带轮总高。
进一步改进的，还包括步骤S13，表面保护，对所述M状半成品坯料进行表面保护。
优选的，在步骤S7中，所述辐板进行斜面拉伸时，坯料向两侧衔接处流动堆积。
优选的，在步骤S09中，所述辐板和所述R角衔接处形成水平连接面，所述R角轴向长度变小。
优选的，所述皮带面的高度大于所述内孔的高度。
本发明提供一种高精度钣金制皮带轮，由上述高精度钣金制皮带轮加工工艺制得。
本发明提供一种高精度钣金制皮带轮加工系统，用于实施上述皮带轮加工工艺，包括：
落料机构，用于将钢材冲压成圆饼状的坯料；
正拉伸机构，用于将所述坯料的中心向一侧拉伸形成杯状坯料；
反拉伸机构，用于将杯状坯料的中间部分向相反的一侧拉伸成轴截面呈M状的半成品坯料，并在半成品坯料的M状的两个顶部形成内孔；
内孔缩口拉伸机构，用于对半成品坯料上的内孔进行拉伸缩口；
内孔整型机构，用于对半成品坯料进行内孔孔位拉伸，调整所述内孔尺寸；
皮带面内缩拉伸机构，用于对半成品坯料进行皮带面拉伸,使所述皮带面尺寸大于最终外径尺寸；
辐板成型机构，用于对所述半成品坯料进行辐板斜面拉伸整型，得到带有辐板的半成品坯料，并使所述皮带面与所述辐板衔接处R角料厚增厚；
皮带面预拉伸机构，用于将所述半成品坯料的皮带面直径拉伸到所需尺寸,使所述R角变尖；
皮带面成型机构，用于对所述半成品坯料的皮带面进行整型拉伸，使所述R角轴向长度变小,获得所需尺寸的皮带面；
内孔整型机构，用于对所述半成品坯料的内孔按照预先设置的内孔尺寸、圆度、圆柱度进行整型拉伸；
冲孔机构，用于对所述半成品坯料的内孔底部冲孔,获得所需直径的轴孔。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明中通过对辐板进行斜面拉伸整型，使坯料向R角处流动，所述R角料厚增厚，在保证R角处厚度符合皮带轮厚度要求的同时，通过拉伸使所述R角整型成小圆弧，进而达到减小R角轴向长度的作用，使带轮与皮带接触区域增大，提高皮带轮运行稳定性。不需要通过加厚原材料厚度再车削减径，降低制造成本，同时降低产品重量。
(2)本发明通过对辐板进行斜面拉伸整型使坯料在R角处堆积增厚，不需要加厚坯料厚度，且对皮带轮其他结构没有影响，因此不需要增加额外的车削减径工序，节省工时，降低制造成本，且不会破坏产品表面硬化层和结构，提高产品精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明各步骤加工示意图；
图2为本发明加工后R角结构示意图；
图3为现有技术中R角结构示意图；
图中：
1、落料；2、正拉伸；3、反拉伸；4、内孔缩口拉伸；5、内孔整型；6、皮带面内缩拉伸；7、辐板成型；8、皮带面预拉伸；9、皮带面成型；10、内孔整型；11、冲孔；12、皮带面下端面精加工；13、表面保护。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
皮带轮在加工成型后，通常会形成一轴承室和围绕在所述轴承室外侧的环状的皮带面，所述皮带面一端和所述轴承室之间通过辐板连接，皮带面为与皮带直接接触部分，在所述皮带面和所述辐板的连接处因角度翻折而形成转角，即R角。所述R角的大小尺寸直接影响皮带轮的使用性能，所述皮带轮的尺寸一定时，所述R角的弧度越大，则轴向长度越大,即所述皮带面长度减小，与皮带接触区域减小。作为惰轮而言,接触面小导致平稳性差；作为张紧轮而言,可用于张紧皮带区域变小,容易造成皮带跑偏脱落。
本方案为采用冲压加工，冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的成形加工方法。冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化，且一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少。特别的，冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好，尤其适用于需要大批量生产且对尺寸精度有较高要求的产品加工，在保证皮带轮成型精度的前提下，提高效率，降低损耗。
本发明提供一种高精度钣金制皮带轮加工工艺，包括以下步骤：
S01,落料，将钢材冲压成厚度为2mm的圆饼状坯料；钢材具有良好的冷冲压成形性，本实施例中，将钢材冲压成圆饼状薄片状的坯料，其形状可以与皮带轮所需要的形状相配合。
S02,正拉伸，将圆饼状坯料的中心向上侧拉伸使其形成成杯状坯料，所述杯状坯料的杯壁部即为所述皮带轮的皮带面，同时在拉伸过程中应保证皮带面与R角处的坯料厚度不得小于1.9mm；
S03,反拉伸，将杯状坯料的杯底部向下拉伸，使所述杯状坯料形成轴截面呈M状的半成品坯料，形成用于安装轴承的内孔，所述内孔即轴承孔，加工完成后用于安装轴承，同时在拉伸过程中保证所述R角与所述内孔的厚度不得小于1.9mm；
S04,内孔缩口拉伸，对M状半成品坯料上的内孔进行缩口拉伸，所述内孔径向尺寸缩小，形成符合所需轴承尺寸的内孔结构；
S05,内孔整型，对所述M状半成品坯料再次进行内孔孔位拉伸，对经缩口拉伸后的内孔进一步调整尺寸，使所述内孔尺寸接近最终要求的轴承尺寸；
S06,皮带面内缩拉伸，对所述M状半成品坯料进行皮带面下拉伸,使所述皮带面的径向尺寸进一步缩小趋于最终要求的皮带面尺寸，本步骤中，所述皮带面的径向尺寸应稍大于最终外径尺寸。
S07,辐板成型，所述内孔与所述皮带面之间的连接面即为加工辐板坯料，对所述M状半成品坯料的辐板进行的斜面拉伸整型，即对所述辐板施加作用力，使所述辐板中部的坯料向两侧流动，其中一侧的坯料堆积在所述R角处，使所述皮带面与所述辐板衔接处R角料厚增厚为步骤S06时的1.15-1.2倍。本实施方案中，所述辐板加工时施加的作用力，使所述辐板呈外高内低的倾斜状，即所述皮带面与所述辐板衔接处的轴向高度高于所述内孔与所述辐板衔接处的轴向高度。因为在皮带轮整体尺寸固定的前提下，所述皮带面水平，则所述R角弧度变大，其轴向长度随之增大。使所述皮带面倾斜设置，减小所述皮带面与所述辐板的夹角大小，即使所述R角变尖，有利于在相同厚度条件下使所述R角的轴向长度减小。本实施方案中，为使所述R角在保证料厚的前提下尽可能变小，所述R角与所述辐板衔接处冲压形成一水平连接面，相对于倾斜面直接连接变得更尖，以使所述R角弧度减小，即所述R角轴向长度减小。通过本步骤，在不增加整体材料厚度的前提下，即可使所述R角处料厚增厚，因此在皮带面拉伸成型时可以预留更大的冲压空间用以对所述R角整型变小，进一步达到减小R角轴向长度的效果；
S08,皮带面预拉伸，将所述M状半成品坯料的皮带面直径拉伸到所需尺寸,所述R角进一步变尖,此时所述R角形成不规则圆弧状，即在多次拉升整型中形成的两段曲率不同的圆弧连接形成所述R角，所述R角大小近似大曲率圆弧；
S09,皮带面成型，对所述M状半成品坯料的皮带面进行整型拉伸，进一步将所述R角整型成近似大曲率圆弧的不规则R角,在保证所述R角厚度为1.9mm的同时，使所述R角轴向长度进一步变小,此时所述R角轴向长度为1.2mm，所述R角内径为2.2mm，同时保证皮带面尺寸,粗糙度,圆柱度符合所需尺寸及精度要求；
S10,内孔整型，对所述M状半成品坯料的内孔进行精整拉伸，保证所述内孔尺寸,圆度,圆柱度达到表面保护前内孔尺寸要求；
S11,冲孔，对所述M状半成品坯料的内孔底部进行冲孔,获得所需直径的轴孔，使用时传动轴穿过所述轴孔与皮带轮连接，所述传动轴上固定有轴承，所述轴承安装在所述内孔的腔体内，实现传动轴与皮带轮的连接固定；
S12,皮带面下端面精加工，所述M状半成品坯料的皮带面下端因冲压通常会形成凸凹耳进而降低皮带的表面精度，对所述皮带面下端面进行车削精加工，使其形成平整表面,同时进一步通过车削控制并修正皮带轮总高，使其符合所需尺寸要求；
S13，表面保护，通过电泳、镀锌或磷化处理对所述M状半成品坯料进行表面保护。
本实施例中，所述皮带面进过拉伸整型，使所述辐板和所述R角衔接处形成水平连接面，减小所述R角大小，进而达到减小R角轴向长度的作用。现有技术在生产厚度为2mm的皮带轮时，R角轴向长度h1＝3.1mm，而采用本发明方案生产加工时，可将R角轴向长度降低至h2＝1.2mm，，h2远小于h1且同时满足小于2.5mm的尺寸要求，提高所述皮带面接触面积提高皮带轮运行稳定性。
本发明提供一种高精度钣金制皮带轮，由上述高精度钣金制皮带轮加工工艺制得。
本发明还提供一种高精度钣金制皮带轮加工系统，用于实施上述皮带轮加工工艺，包括：
落料机构，用于将钢材冲压成圆饼状的坯料；
正拉伸机构，用于将所述坯料的中心向一侧拉伸形成杯状坯料；
反拉伸机构，用于将杯状坯料的中间部分向相反的一侧拉伸成轴截面呈M状的半成品坯料，并在半成品坯料的M状的两个顶部形成内孔；
内孔缩口拉伸机构，用于对半成品坯料上的内孔进行拉伸缩口；
内孔整型机构，用于对半成品坯料进行内孔孔位拉伸，调整所述内孔尺寸；
皮带面内缩拉伸机构，用于对半成品坯料进行皮带面拉伸,使所述皮带面尺寸大于最终外径尺寸；
辐板成型机构，用于对所述半成品坯料进行辐板斜面拉伸整型，得到带有辐板的半成品坯料，并使所述皮带面与所述辐板衔接处R角料厚增厚；
皮带面预拉伸机构，将所述半成品坯料的皮带面直径拉伸到所需尺寸,使所述R角变尖；
皮带面成型机构，对所述半成品坯料的皮带面进行整型拉伸，使所述R角轴向长度变小,获得所需尺寸的皮带面；
内孔整型机构，对所述半成品坯料的内孔按照预先设置的内孔尺寸、圆度、圆柱度进行整型拉伸；
冲孔机构，对所述半成品坯料的内孔底部冲孔,获得所需直径的轴孔。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高精度钣金制皮带轮加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S01,落料，将钢材冲压成圆饼状的坯料；
S02,正拉伸，将所述坯料的中心向一侧拉伸形成杯状坯料；
S03,反拉伸，将杯状坯料的中间部分向与步骤S02相反的一侧拉伸成轴截面呈M状的半成品坯料，并在半成品坯料的M状的两个顶部形成内孔；
S04,内孔缩口拉伸，对半成品坯料上的内孔进行拉伸缩口，调整所述内孔的壁厚；
S05,内孔整型，对步骤S04得到的所述半成品坯料进行内孔孔位拉伸，调整所述内孔尺寸；
S06,皮带面内缩拉伸，对所述半成品坯料进行皮带面拉伸,使所述皮带面尺寸大于最终外径尺寸；
S07,辐板成型，对所述半成品坯料进行辐板斜面拉伸整型，得到带有辐板的半成品坯料，并使所述皮带面与所述辐板衔接处R角料厚增厚；
S08,皮带面预拉伸，将所述半成品坯料的皮带面直径拉伸到所需尺寸,使所述R角变尖；
S09,皮带面成型，对所述半成品坯料的皮带面进行整型拉伸，使所述R角轴向长度变小,获得所需尺寸的皮带面；
S10,内孔整型，对所述半成品坯料的内孔按照预先设置的内孔尺寸、圆度、圆柱度进行整型拉伸；
S11,冲孔，对所述半成品坯料的内孔底部冲孔,获得所需直径的轴孔。
2.根据权利要求1所述的一种高精度钣金制皮带轮加工工艺，其特征在于，步骤S11之后包括：
S12,皮带面下端面精加工，使所述半成品坯料的皮带面下端面平整,并控制皮带轮总高。
3.根据权利要求2所述的一种高精度钣金制皮带轮加工工艺，其特征在于，步骤S12之后包括：
S13，表面保护，对所述半成品坯料进行表面保护。
4.根据权利要求1所述的一种高精度钣金制皮带轮加工工艺，其特征在于，在步骤S7中，所述对所述半成品坯料的进行辐板斜面拉伸整型包括：对所述半成品坯料的进行辐板斜面拉伸、整型，使坯料分别向所述辐板的顶部两侧流动堆积。
5.根据权利要求1所述的一种高精度钣金制皮带轮加工工艺，其特征在于，在步骤S09中，所述辐板和所述R角衔接处形成水平连接面，使所述R角轴向长度变小。
6.根据权利要求1所述的一种高精度钣金制皮带轮加工工艺，其特征在于，在步骤S06中，所述皮带面的高度大于所述内孔的高度。
7.一种高精度钣金制皮带轮，其特征在于，由权利要求1-6任意一条所述的一种高精度钣金制皮带轮加工工艺制得。
8.一种高精度钣金制皮带轮加工系统，其特征在于，包括：
落料机构，用于将钢材冲压成圆饼状的坯料；
正拉伸机构，用于将所述坯料的中心向一侧拉伸形成杯状坯料；
反拉伸机构，用于将杯状坯料的中间部分向相反的一侧拉伸成轴截面呈M状的半成品坯料，并在半成品坯料的M状的两个顶部形成内孔；
内孔缩口拉伸机构，用于对半成品坯料上的内孔进行拉伸缩口；
内孔整型机构，用于对半成品坯料进行内孔孔位拉伸，调整所述内孔尺寸；
皮带面内缩拉伸机构，用于对半成品坯料进行皮带面拉伸,使所述皮带面尺寸大于最终外径尺寸；
辐板成型机构，用于对半成品坯料进行辐板斜面拉伸整型，得到带有辐板的半成品坯料；
皮带面预拉伸机构，用于将半成品坯料的皮带面直径拉伸到所需尺寸；
皮带面成型机构，用于对半成品坯料的皮带面进行整型拉伸，获得所需尺寸的皮带面；
内孔整型机构，用于对半成品坯料的内孔进行整型拉伸；
冲孔机构，用于对半成品坯料的内孔底部冲孔。
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| CN202111259773.8A Active CN114042807B (zh) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | 一种高精度钣金制皮带轮加工工艺及皮带轮、加工系统 |
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2021
- 2021-10-28 CN CN202111259773.8A patent/CN114042807B/zh active Active
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