CN115488239A - 一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，包括相对设置的成型凹模和成型凸模，成型凸模位于成型凹模的下方，成型凹模升降设置；成型凹模内设有成型孔，成型凸模的下侧设有调整底座，调整底座包括上底座、下底座、调节球和固定套，上底座和下底座呈间隙相对设置，调节球位于上底座和下底座之间，固定套包覆上底座和下底座，成型凸模和固定套之间设有配合的第一定位面和第二定位面，成型凸模与固定套之间设有连接件。本发明的好处是成型凸模更换时可以方便调节平衡，保证加工精度；提高成形后的轴套毛坯的精度，减小加工余量，提高车加工下料。

Description

一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具

技术领域

本发明涉及轴承碗冷挤模具技术领域，尤其是一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具。

背景技术

冷挤压工艺是先将处理过的毛坯料放在凹模内，借助凸模的压力使金属处于三向受压应力状态下产生塑性变形，因此通常在模具的设计过程中均采用凹模固定在模架的下模板上，凸模固定在模架的上模板上的方式。例如中国专利文献中，专利号为CN2019210890347于2020年4月17日授权公告的一种轴承保持架冷挤压模具，该申请所公开的就是相对设置的上模和下模，上模为凸模，下模为凹模。但是现有技术中，在凹模上设坯料定位模，模具在工作时凸模在主轴的带动下向下对凹模上的坯料进行挤压成形，成形后的工件存在壁厚不均匀、内外圆及内底与轴承碗圆周面的形位公差控制难度大、锻件尺寸精度低、车削余量大、制造成本高且产品打标记或文字易模糊不清造成报废等问题，经济效益差。

随着各领域技术的不断提升，对产品的品质要求也在逐步提高，对生产过程中实现少无切削的节能高效工艺的要求也越来越高。传统的冲压方式已经严重的阻碍了冷挤压产品对品质提升的迫切需求，为了满足冷挤毛坯的高精度、少无切削、节约材料的要求，模具的创新设计就显得尤为重要。

发明内容

基于现有技术中的上述不足，本申请公开了一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，成型模具更换或调试时可以方便调节平衡，保证加工过程中的尺寸精度和形位公差；模具的倒置设置使得在冷挤压成型轴承碗时，可大大提高成形后的轴套毛坯的精度，减小加工余量，降低下料重量，使下料的重量最大程度的接近轴套成品的重量，不必考虑由于下料重量不足导致成形失败而采用多下料的传统方式造成不必要的浪费。

为实现上述目的，本发明提出以下技术方案。

一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，其特征是，包括相对设置的成型凹模和成型凸模，成型凸模位于成型凹模的下方，成型凹模升降设置；成型凹模内设有成型孔，成型凸模的下侧设有调整底座，调整底座包括上底座、下底座、调节球和固定套，上底座和下底座呈间隙相对设置，调节球位于上底座和下底座之间，固定套包覆上底座和下底座，成型凸模和固定套之间设有配合的第一定位面和第二定位面，成型凸模与固定套之间设有连接件。

现有技术中为了保证坯料在冷挤压前定位便捷性，方便后续的冷挤压步骤进行，通常凹模在下，凸模在上，坯料下入到凹模中，凸模向下用力，完成工件毛坯的冷挤压成型，在冷挤压过程中，对应工件毛坯边缘的金属从下往上被挤出，出于挤出量、成型凸模与成型凹模同轴度的考虑，坯料的重量需要大于实际产品的重量，留下足够的切削余量来完成后续的车加工，而本申请克服了现有技术中技术偏见，通过上置的成型凹模和下置的成型凸模，在冷挤压过程中坯料边沿为从上向下挤压，成型更加充分，并且因为调整底座对成型凸模的位置调整，保证了成型凸模与成型凹模之间的同轴度，在下料时，下料重量与轴套成品重量最大程度的靠近，不必考虑由于重量不足导致成形失败；通过本申请可将成形后的轴套毛坯同心度由原来的0.15～0.3mm缩小到0.05mm以内，内底与轴承碗圆周面的垂直度由原来的0.15～0.3mm缩小到0.05以内，因此可实现大大减少车加工的余量，节约材料5%～8%，车加工生产效率提高20%～30%；调整底座应用在每次更换模具或调试时，将设备调成手动模式再将固定套上的连接件拧松，将设备点动至刚好成形完成位置时停止，此时成型凸模通过下方的调节球与上底座、下底座调整至最佳位置，尺寸精度和形位公差均达到最高等级，然后将成形凸模和固定套之间的连接件拧紧，保持这个模具的最佳位置并将设备调至自动模式进行批量生产，可获得较高质量的产品，具有明显的经济效益。

作为优选，成型凸模上设有托料环槽，托料环槽的外径与成型孔的直径相等。托料环槽在成型凸模上形成半封闭结构，在成形过程中轴承碗毛坯口部多余的料通过成型凸模上的托料环槽往成型凹模与轴承碗底部形成R角的缝隙挤压流动，这样不仅可以使轴套外圆与外底的R角尽可能减小，还可使后续加工时减少对轴承碗口部的切削余量，并且避免了由于成形时底部R角过大导致车不到位或需要更大余量来保证此处加工到规定R角大小。

作为优选，成型凸模在第一定位面的下端设有连接环，固定套上设有对应在连接环上侧的固定环，固定环与连接环通过连接件固定连接，第一定位面的形状和第二定位面的形状均为锥角朝上设置的圆台形。

固定环和连接环之间通过连接件固定，保证固定套对成型凸模的支撑作用，在冷挤过程发生时，为成型凸模提供支持力，而不是通过调整底座提供，防止压溃调整底座，并保证冷挤压的可靠性；第一定位面和第二定位面通过圆台面配合，能够起到自动对中的作用；在更换成型凸模或调试时，先拆卸固定套，取出旧的成型凸模，换上新的成型凸模，此时成型凸模的精度并不确定，成型凸模和固定套之间宽松连接，将设备点动至成型完成时成位置停止，之后通过调整座将成型凸模微调至最佳位置，尺寸精度和形位公差均达到最高等级，拧紧成型凸模和固定套之间的连接件，拧紧固定套下侧的连接件，保持成型凸模的最佳位置并将设备调至自动模式进行批量生产，即可获得较高质量的产品，具有明显的经济效益。

作为优选，固定套内设有同轴设置的阶梯小孔和阶梯大孔，阶梯小孔与连接环的外侧面间隙配合，阶梯大孔与上底座的外侧面间隙配合，阶梯大孔与下底座的外侧面间隙配合。通过阶梯大孔容纳下底座和上底座，阶梯大孔和调整座之间的间隙保证了调整座的微调能力。

作为优选，还包括固定平台，固定平台上固定设有模架底座，固定套可拆卸连接模架底座，模架底座上设有若干根导向杆，导向杆上滑动设有坯料定位模座，坯料定位模座配合有复位弹簧，坯料定位模座上固定设有坯料定位架，坯料定位架包括与固定套外周滑动配合的导向孔面以及与成型孔直径相同的成型孔面，成型孔面与成型孔同轴设置。

坯料定位架上的成型孔面是冷挤过程中用于成型工件毛坯的模具一部分，起到传统冷挤压模具中位于下侧的凹模对原料定位的作用，方便毛坯压装成型；由于坯料定位架和坯料定位模组固定连接，并且通过导向杆和复位弹簧导向，因此坯料定位架具有纵向升降的能力，在成型凹模下压时能够同时压住坯料定位架向下，保证成型孔面对冷挤压工艺的模具定位作用，此外，坯料定位架通过复位弹簧和导向杆进行纵向升降，因为导向杆和坯料定位架之间必然会存在空隙，为了保证坯料定位架滑动的稳定性以配合成型凸模起到可靠的模具作用，通过导向孔面实现坯料定位架相对固定面的可靠性滑动，既能增强坯料定位架的强度，同时保证坯料定位架作为模具应用时的精度。

作为优选，上底座和下底座的相对壁面上设有对应调节球的定位槽，定位槽的形状为弧面形。通过定位槽实现对调节球的曲面限位，方便上底座和下底座之间的位置调节。

作为优选，成型凹模内升降设置有下端能够伸入到成型孔的脱料顶针，脱料顶针的上端连接设有脱料弹簧。脱料弹簧采用高硬质合金弹簧，保证弹力性能并且不易压溃变形，脱料顶针能够通过脱料弹簧驱动向下推出，从而在冷挤压工序完成成型凹模向上复位时，脱料顶针在脱料弹簧的作用下顶出，从而通过脱料顶针实现冷挤压完成的工件毛坯下料，提高脱模下料的效率。

作为优选，成型凹模的上侧依次设有脱料模、上垫模和上模柄，脱料模内设有对应脱料弹簧的容纳孔，成型凹模在成型孔的上端设有滑动孔，滑动孔与脱料顶针滑动配合，脱料顶针上端设有限位凸环，脱料弹簧的下端抵接限位凸环。脱料模内的容纳孔用于设置脱料弹簧，方便脱料弹簧和脱料顶针的设置。

作为优选，调节球的形状为长轴横放的椭球形。长轴横放的调节球自身放置就有一定的稳定性，不会发生轻易的翻转，保证调节球对应上底座和下底座进行位置调节的可靠性。

作为优选，固定平台在成型凹模的侧面设有自动上料装置，固定平台上设有安装杆，安装杆上转动设有下料板，下料板倾斜设置。在脱料顶针将工件毛坯顶出成型凹模时安装杆上的下料板已经转动至成型凹模的下侧，在工件毛坯下料时，下料板提供下料导向，使得工件毛坯下料到坯料定位架外，之后下料板转动到坯料定位架对应的外侧进行避让，自动上料装置将坯料送至坯料定位架上完成自动上料，提高生产效率。

本发明的有益效果是：成型凸模更换时可以方便调节平衡，保证加工精度；提高成形后的轴套毛坯的精度，减小加工余量，提高车加工下料；生产效率高。

附图说明

图1是本发明第一种实施例的结构示意图。

图2是图1所示实施例中成型凸模的结构示意图。

图3是本发明中自动上料装置对应坯料定位模座的结构示意图。

图4是本发明中成型的轴承碗的半剖轴侧示意图。

图5是本发明中坯料定位架的半剖轴侧示意图。

图6是本发明第二中实施例的结构示意图。

图中：成型凹模1，成型孔111，成型凸模2，第一定位面201，连接环202， 脱料顶针3，限位凸环301，脱料模4，容纳孔401，上垫模5，上模柄6，脱料弹簧7，坯料定位架8，导向孔面801，成型孔面802，坯料定位模座9，固定套10，阶梯小孔101，阶梯大孔102，上底座11，调节球12，下底座13，模架底座14，安装杆16，下料板161，轴承组162，导向杆17，复位弹簧18，连接件19，连接螺栓20，固定平台21，托料凸环22，上料导槽24，挡板25，导轨26，上料货叉27，上料气缸28，轴承碗29，坯料30。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1，

如图1到图5所示，一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，包括相对设置的成型凹模1和成型凸模2，成型凸模2位于成型凹模1的下方，成型凹模1升降设置；成型凹模1的上侧依次固定连接设有脱料模4、上垫模5和上模柄6，上模柄6连接液压动力机构，提供冷挤压的动力。成型凹模1内设有成型孔111，成型孔111的形状为圆柱形。成型凹模1内升降设置有下端能够伸入到成型孔111的脱料顶针3，脱料顶针3的横截面形状为圆形。脱料顶针3的上端连接设有脱料弹簧7。脱料模4内设有对应脱料弹簧7的容纳孔401，成型凹模1在成型孔111的上端设有滑动孔，滑动孔与脱料顶针3滑动配合，脱料顶针3上端设有限位凸环301，脱料弹簧7的下端抵接限位凸环301。

轴承碗精密冷挤模具还包括固定平台21，固定平台21上固定设有模架底座14，固定套10可拆卸连接模架底座14，模架底座14上设有四根导向杆17，四根导向杆17对应坯料30定位模座9的四角。导向杆17上滑动设有坯料30定位模座9，坯料30定位模座9配合有复位弹簧18，坯料30定位模座9上固定设有坯料30定位架8，坯料30定位架8包括与固定套10外周滑动配合的导向孔面801以及与成型孔111直径相同的成型孔面802，成型孔面802与成型孔111同轴设置。

成型凸模2的下侧设有调整底座，调整底座包括上底座11、下底座13、调节球12和固定套10，上底座11和下底座13呈间隙相对设置，调节球12位于上底座11和下底座13之间，调节球12的形状为长轴横放的椭球形。上底座11和下底座13的相对壁面上设有对应调节球12的定位槽，定位槽的形状为弧面形。下底座13放置在模架底座14的上侧。固定套10的下端设有连接外环，连接外环通过连接螺栓20与模架底座14可拆卸固定。固定套10包覆上底座11和下底座13，固定套10内设有同轴设置的阶梯小孔101和阶梯大孔102，阶梯小孔101与连接环202的外侧面间隙配合，阶梯大孔102与上底座11的外侧面间隙配合，阶梯大孔102的上端面与上底座11的上端面之间设有间隙；阶梯大孔102与下底座13的外侧面间隙配合。成型凸模2和固定套10之间设有配合的第一定位面201和第二定位面，成型凸模2与固定套10之间设有连接件19。具体的，成型凸模2在第一定位面201的下端设有连接环202，连接环202的直径大于第一定位面201下端的直径，使得连接环202与固定环配合时能够限位连接环202。固定套10上设有对应在连接环202上侧的固定环，固定环与连接环202通过连接件19固定连接，第一定位面201的形状和第二定位面的形状均为锥角朝上设置的圆台形，第一定位面201的上端面与固定套10的上端面共面。连接件19采用螺栓，连接环202上设有螺纹孔用于配合连接件19，固定套10上设有与螺纹孔对应的通孔。成型凸模2的上端包括圆柱形的成型杆和位于成型杆上端部的成型头，脱料顶针3的下端部也设有成型头。

固定平台21在成型凹模1的侧面设有自动上料装置，固定平台21上设有安装杆16，安装杆16上转动设有下料板161，下料板161倾斜设置。安装杆16上设有定位的轴承组162，下料板161的外端设置杆件用于和轴承组162固定连接，下料板161可通过气缸驱动使得下料板161绕安装杆16轴线转动，进而形成两个位置的切换，保证下料板161到位的可靠性。自动上料装置包括相对固定平台21独立固定的安装架，安装架上固定设有上料导槽24，上料导槽24的下端设有半圆柱弧面形式的挡板25，挡板25下端设有通槽，安装架上还固定设有导轨26，导轨26上滑动设有通过上料气缸28驱动的上料货叉27，上料货叉27的外端部形状为对应坯料30的圆弧形，上料气缸28驱动上料货叉27沿导轨26进行直线滑动，通槽的高度限制货叉一次只能推出一块坯料30，保证坯料30上料的可靠性，上料货叉27的外端部能够伸出通槽并经过坯料30定位模座9上端面后将坯料30可靠的送入到成型孔面802，坯料30的下端与成型凸模2的上端抵接，之后装置即可自动下压完成冷挤压，提高轴承碗29的冷挤压成型效率。

实施例2，

一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，如图6所示，实施例2与实施例1的区别之处仅在于，成型凸模2上设有托料环槽，托料环槽的外径与成型孔111的直径相等。成型凸模2在对应第一定位面201上端内侧设置有托料凸环22，托料凸环22的外环为圆台面形，托料凸环22的内环壁面是与成型孔111直径相同的圆柱面。

本发明要成型的轴承碗29如图4所示，结构近似圆柱桶形，冷挤压成型的为工件毛坯，后续还要进行去应力和车加工以保证精度。本申请在应用前，调试或更换成型凸模2，装置切换为点动模式，调整底座、固定套10和成型凸模2松脱装配，将成型凹模1下压至模具成型的位置，可在成型凸模2上放置相应的工件毛坯进行实况模拟，通过调节调整座的位置使得成型凸模2和成型凹模1的位置可靠对应后，拧紧连接固定套10和成型凸模2的螺栓以及连接固定套10和模架底座14的连接螺栓20，实现成型凸模2位置的可靠固定，此时的成型凸模2已经得到可靠的校准，从而保证了成型凸模2相对成型凸模2的精度，操作装置使得成型凹模1向上复位，在冷挤压过程中坯料30边沿为从上向下挤压，成型更加充分，并且因为调整底座对成型凸模2的位置调整，保证了成型凸模2与成型凹模1之间的同轴度，在下料时，下料重量与轴套成品重量最大程度的靠近，不必考虑由于重量不足导致成形失败；通过本申请可将成形后的轴套毛坯同心度由原来的0.15～0.3mm缩小到0.05mm以内，内底与轴承碗29圆周面的垂直度由原来的0.15～0.3mm缩小到0.05以内，因此可实现大大减少车加工的余量，节约材料5%～8%，车加工生产效率提高20%～30%；本申请的实施例2中，通过托料环槽形成半封闭结构，在成型过程中，轴承碗29毛坯口部多余的料通过成型凸模2上的托料环槽往凹模与轴承碗29底部形成R角的缝隙挤压流动，这样不仅可以使轴套外圆与外底的R角尽可能减小，还可使后续加工时减少对轴承碗29口部的切削余量，并且避免了由于成形时底部R角过大导致车不到位或需要更大余量来保证此处加工到规定R角大小；在成形需要在轴套后底打字或标码时，由于常规的模具在加工过程中凹模在下易导致石墨或润滑涂料的堆积造成字体模糊、标码不清等情况造成15%～20%左右的报废，而这种倒置式冷挤轴承碗29的冲压模具可在每次成形完进行回程运动时通过气枪将内部堆积的石墨或润滑涂料清理干净，能够完美的解决字体或标码模糊不清的状况。

Claims (10)

1.一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，其特征是，包括相对设置的成型凹模和成型凸模，成型凸模位于成型凹模的下方，成型凹模升降设置；成型凹模内设有成型孔，成型凸模的下侧设有调整底座，调整底座包括上底座、下底座、调节球和固定套，上底座和下底座呈间隙相对设置，调节球位于上底座和下底座之间，固定套包覆上底座和下底座，成型凸模和固定套之间设有配合的第一定位面和第二定位面，成型凸模与固定套之间设有连接件。

2.根据权利要求1所述的一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，其特征是，所述成型凸模上设有托料环槽，托料环槽的外径与成型孔的直径相等。

3.根据权利要求1所述的一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，其特征是，所述成型凸模在第一定位面的下端设有连接环，固定套上设有对应在连接环上侧的固定环，固定环与连接环通过连接件固定连接，第一定位面的形状和第二定位面的形状均为锥角朝上设置的圆台形。

4.根据权利要求1所述的一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，其特征是，所述固定套内设有同轴设置的阶梯小孔和阶梯大孔，阶梯小孔与连接环的外侧面间隙配合，阶梯大孔与上底座的外侧面间隙配合，阶梯大孔与下底座的外侧面间隙配合。

5.根据权利要求1所述的一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，其特征是，还包括固定平台，固定平台上固定设有模架底座，固定套可拆卸连接模架底座，模架底座上设有若干根导向杆，导向杆上滑动设有坯料定位模座，坯料定位模座配合有复位弹簧，坯料定位模座上固定设有坯料定位架，坯料定位架包括与固定套外周滑动配合的导向孔面以及与成型孔直径相同的成型孔面，成型孔面与成型孔同轴设置。

6.根据权利要求1所述的一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，其特征是，所述上底座和下底座的相对壁面上设有对应调节球的定位槽，定位槽的形状为弧面形。

7.根据权利要求1所述的一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，其特征是，所述成型凹模内升降设置有下端能够伸入到成型孔的脱料顶针，脱料顶针的上端连接设有脱料弹簧。

8.根据权利要求7所述的一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，其特征是，所述成型凹模的上侧依次设有脱料模、上垫模和上模柄，脱料模内设有对应脱料弹簧的容纳孔，成型凹模在成型孔的上端设有滑动孔，滑动孔与脱料顶针滑动配合，脱料顶针上端设有限位凸环，脱料弹簧的下端抵接限位凸环。

9.根据权利要求1或6所述的一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，其特征是，所述调节球的形状为长轴横放的椭球形。

10.根据权利要求1所述的一种倒置式可调节平衡的轴承碗精密冷挤模具，其特征是，所述固定平台在成型凹模的侧面设有自动上料装置，固定平台上设有安装杆，安装杆上转动设有下料板，下料板倾斜设置。

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