CN116871429A - 一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，包括如下步骤：（1）拉伸：经过多道拉伸工艺将原料钢板拉伸成截面为梯形结构；（2）拉伸冲孔：将步骤（1）的半成品继续拉伸并在梯形顶部冲孔；（3）拉伸：将步骤（2）的半成品继续拉伸；（4）第一次整形：将步骤（3）的半成品进行粗整形，并增加孔位处的厚度；（5）第二次整形：将步骤（4）的半成品进行细整形，实现孔位处平整；（6）倒角：在孔位处外侧冲压一圈凹槽，并实现各处圆滑倒角过渡；（7）压花成型：在孔位处进行压花成型。本发明提供的一种加工成型工艺，用较薄的钢板加工成不等壁厚皮带轮，花型部位厚度达到材料厚度1.5倍，生产成本降低，而且质量稳定。
Description
技术领域
本发明属于发动机传动部件技术领域，更具体地，涉及一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺。
背景技术
一种不等壁厚结构汽车曲轴皮带轮，如图5所示，由于与曲轴连接，利用花型传递扭矩，需要花型区域有较厚的壁厚，其他部位考虑轻量化，壁厚相对较薄。现有生产工艺有以下2种：
1、用较厚的钢板在平板上旋花型，再冲压旋压成型，耗料多效率低，制造成本高。
2、用较厚的钢板冲压花型，耗料多效率低，制造成本高。
中国公开专利 CN1843650A公开了一种利用冲压工艺将板材加工成凸起筒壁增厚工件的方法，通过将工件板材通过冲压预成型为凸起形状，使差额体积等于凸起部分，再选用凹、凸模具，对凸起的部分进行冲压缩径，保持工件高度与预成形高度一致；利用一组直径为定高接续排列的凹模冲压凸起部位的外径，缩小凸起部位直径，使其凸起部位的外径达到成品零件的凸起筒柱直径；用涨径并压型的复合模具，涨径达到筒柱内径，压型为成品零件高度，制成成品零件。本发明工艺解决了其它工艺加工上述零部件过程中存在的缺欠，可使板状底盘与凸起筒柱壁厚增厚时成型为一体，保证了工件使用的强度要求，提高了工件的使用寿命。但是该专利只能实现圆柱形增厚，无法实现平面和圆弧增厚。
再比如中国公开专利CN106583545A，公开了一种汽车曲轴增厚轮毂多楔轮成型方法，依次经过拉成杯状、反拉伸凸台、再次反向拉伸球面凸台、整形圆角、整形增厚、冲中心孔、旋压外圆多楔槽及压花，完成整个加工过程。其优点在于：本发明提供的轮毂花型的加工方法，比传统的旋压花型更加的快速、高效，无需专用的旋压设备，减少了不必要的成本，而且能提高产品的质量，适合批量生产。但是该专利只能实现平面增厚，但圆弧处不能增厚，圆弧处容易产生夹层缺陷，不能满足强度要求。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，用较薄的钢板加工成不等壁厚皮带轮，花型部位厚度达到材料厚度1.5倍，生产成本降低，耗材少，效率高，而且质量稳定。
技术方案：本发明所述的一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，包括如下步骤：
（1）拉伸：经过多道拉伸工艺将原料钢板拉伸成截面为梯形结构；
（2）拉伸冲孔：将步骤（1）的半成品继续拉伸并在梯形顶部冲孔；
（3）拉伸：将步骤（2）的半成品继续拉伸；
（4）第一次整形：将步骤（3）的半成品进行粗整形，并增加孔位处的厚度；
（5）第二次整形：将步骤（4）的半成品进行细整形，实现孔位处平整；
（6）倒角：在孔位处外侧冲压一圈凹槽，并实现各处圆滑倒角过渡；
（7）压花：在孔位处进行压花；
（8）旋压成型。
在一些实施方式中，步骤（1）中通过所述多道拉伸工艺将钢板截面的梯形结构宽度逐渐减小，高度逐渐增加。拉伸工艺采用凹模和凸模相结合的模具结构实现，从而实现拉伸成截面为梯形的结构形状。
在一些实施方式中，步骤（1）中钢板各处厚度不变。
在一些实施方式中，步骤（2）中拉伸后截面的梯形结构宽度小于步骤（1）拉伸后的宽度。
在一些实施方式中，步骤（3）中拉伸后截面的梯形结构宽度小于步骤（2）拉伸后的宽度。
在一些实施方式中，步骤（4）粗整形后的孔位处的厚度是钢板初始厚度的1.5倍，粗整形后截面的梯形结构高度小于步骤（3）处理后的高度。
在一些实施方式中，粗整形的凹模设置为锥度形状，开口端直径比步骤（3）凹模直径大，另一端直径比步骤（3）凹模直径大，粗整形凹模设置成顶部带三段圆弧锥面形状，端部与凸模间隙中间大，向外逐渐减小；
粗整形的凸模设置为锥度形状，上端直径比步骤（3）凸模直径小，大端直径比步骤（3）凸模直径大，粗整形的凸模直臂高度比步骤（3）凸模直臂高度小1.5倍材料厚度。
在一些实施方式中，步骤（6）倒角时将半成品垂直翻转180°进行处理。
在一些实施方式中，步骤（7）是将步骤（6）处理后的半成品垂直翻转180°，在孔位处通过压花模具进行压花操作。
在一些实施方式中，步骤（1）到步骤（3）拉伸模具中包括上压料板。
有益效果：本发明提供的一种加工成型工艺，用较薄的钢板加工成不等壁厚皮带轮，花型部位厚度达到材料厚度1.5倍，生产成本降低，耗材少，效率高，而且质量稳定。
本发明拉伸模具的上模中设置了上压料板的结构，该结构有如下优点：拉伸过程对坯料外圆产生推力，材促使料向中间凹模型腔流动，避免拉伸变薄；拉伸坯料自动定心。
本发明粗整形工序，通过采用特殊的整形模具结构：
粗整形凹模设置为锥度形状，开口端直径比前道拉伸工艺模具的凹模直径大1.0mm，另一端直径比前道拉伸工艺凹模模具的直径大0.5mm，粗整形凹模11设置成顶部带三段圆弧锥面形状，端部与凸模间隙中间大，向外逐渐减小。
粗整形凸模设置为锥度形状，上端直径比前道拉伸工艺凸模模具的直径小0.1mm，大端直径比前道拉伸工艺凸模模具的直径大0.6mm，粗整形凸模直臂高度比前道拉伸工艺凸模模具的直臂高度小1.5倍材料厚度；
最终实现了不等壁厚皮带轮成型工艺产品。
附图说明
图1为本发明一个实施例的原料结构主视图和剖视图；
图2为本发明一个实施例的第一道拉伸工艺与上道工序对比图；
图3为本发明一个实施例的第二道拉伸工艺与上道工序对比图；
图4为本发明一个实施例的第三道拉伸工艺与上道工序对比图；
图5为本发明一个实施例的第四道拉伸工艺与上道工序对比图；
图6为本发明一个实施例的拉伸冲孔工艺与上道工序对比图；
图7为本发明一个实施例的拉伸工艺与上道工序对比图；
图8为本发明一个实施例的第一次整形工艺与上道工序对比图；
图9为本发明一个实施例的第二次整形工艺与上道工序对比图；
图10为本发明一个实施例的倒角工艺结构示意图；
图11为本发明一个实施例的压花成型工艺结构示意图；
图12为本发明一个实施例的皮带轮剖面结构示意图；
图13为本发明一个实施例的拉伸工艺模具结构示意图；
图14为本发明一个实施例的第一次整形工艺模具结构示意图。
实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例
一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，包括如下步骤：
（1）拉伸：经过多道拉伸工艺将原料钢板拉伸成截面为梯形结构；
（2）拉伸冲孔：将步骤（1）的半成品继续拉伸并在梯形顶部冲孔；
（3）拉伸：将步骤（2）的半成品继续拉伸；
（4）第一次整形：将步骤（3）的半成品进行粗整形，并增加孔位处的厚度；
（5）第二次整形：将步骤（4）的半成品进行细整形，实现孔位处平整；
（6）倒角：在孔位处外侧冲压一圈凹槽，并实现各处圆滑倒角过渡；
（7）压花：在孔位处进行压花；
（8）旋压成型。
实施例
一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，包括如下步骤：
（1）拉伸：经过多道拉伸工艺将图1所示的原料钢板拉伸成截面为梯形结构。
如图2到图5所示，本实施例中，通过四道拉伸工艺将原料一定厚度的钢板中间区域拉伸成截面为梯形的结构。
由图2到图5可以看出，通过四道拉伸工艺的实施，钢板截面的梯形结构宽度逐渐减小，高度逐渐增加。
本实施例中，不限定具体采用四道工艺，也可以采用其他比如两道、三道、五道工艺等，最终目的实现钢板截面一定距离的宽度和一定距离的高度即可。
本实施例中，拉伸工艺采用凹模和凸模相结合的模具结构实现，从而实现拉伸成截面为梯形的结构形状。
具体的拉伸工艺模具结构如图13所示，该模具结构包括上模座1、上垫板2、凹模3、上压料板4、凸模5、下垫板6、下模座7、下垫块8、下托板9以及下定位块10。其中，拉伸模具的上模中设置了上压料板4的结构，该结构有如下优点：
1、拉伸过程对坯料外圆产生推力，材促使料向中间凹模型腔流动，避免拉伸变薄；
2、拉伸坯料自动定心。
本实施例中，经过多道拉伸工艺后，原料钢板各处厚度保持不变。
（2）拉伸冲孔：将步骤（1）的半成品继续拉伸并在梯形顶部冲孔。
如图6所示，该步骤将上述多道拉伸后的钢板进一步进行拉伸，拉伸后截面的梯形结构宽度小于步骤（1）拉伸后的宽度；步骤（2）中拉伸后截面的梯形结构高度与步骤（1）拉伸后的高度相差不大。同时，在钢板的梯形顶部冲孔。
本实施例中，拉伸工艺采用凹模和凸模相结合的模具结构实现，从而实现拉伸操作。冲孔采用冲头配合冲孔镶件进行冲孔操作。
（3）拉伸：将步骤（2）的半成品继续拉伸。
如图7所示，该步骤将上述拉伸冲孔后的半成品进一步进行拉伸，以满足要求。其中，通过该步骤拉伸后截面的梯形结构宽度小于步骤（2）拉伸后的宽度；步骤（3）中拉伸后截面的梯形结构高度与步骤（2）拉伸后的高度相差不大。
（4）第一次整形：将步骤（3）的半成品进行粗整形，并增加孔位处的厚度；
如图8所示，该整形步骤是整个工艺的核心。整形工艺通过采用凹模、凸模以及冲头相结合的模具结构实现，如图14所示。粗整形后的孔位处的厚度是钢板初始厚度的1.5倍，整形后的高度比前道工艺降低了，宽度一致。由于该皮带轮与曲轴连接，利用花型传递扭矩，需要花型区域有较厚的壁厚，其他部位考虑轻量化，壁厚相对较薄。
具体的，如图14所示，粗整形的模具与前述拉伸模具结构类似，不同的是粗整形的模具采用的是粗整形凹模11和粗整形凸模12相结合的结构。
其中，如图14所示，粗整形凹模11设置为锥度形状，开口端直径比前道拉伸工艺模具的凹模直径大1.0mm，另一端直径比前道拉伸工艺凹模模具的直径大0.5mm，粗整形凹模11设置成顶部带三段圆弧锥面形状，端部与凸模间隙中间大，向外逐渐减小。
粗整形凸模12设置为锥度形状，上端直径比前道拉伸工艺凸模模具的直径小0.1mm，大端直径比前道拉伸工艺凸模模具的直径大0.6mm，粗整形凸模直臂高度比前道拉伸工艺凸模模具的直臂高度小1.5倍材料厚度。
因为冲孔处后续需要压花成型，因此孔位处的壁厚压要大于其他区域的厚度，从而保证整个带轮的整体质量要求。
（5）第二次整形：将步骤（4）的半成品进行细整形，实现孔位处平整。
如图9所示，第二次整形即细整形，在第一次整形的基础上，将整个凸起的表面整形平整。细整形后的宽度与前道工序一致，高度降低。
（6）倒角：在孔位处外侧冲压一圈凹槽，并实现各处圆滑倒角过渡。
如图10所示，在第二次整形后，将半成品垂直翻转180°进行倒角处理。具体在倒角时，按照皮带轮的设计要求，在上述步骤的梯形结构外围内侧和外侧各设计一个凹槽，并实现拐角处的角度过渡。
（7）压花成型：在孔位处进行压花成型。
如图11所示，该步骤是将步骤（6）处理后的半成品继续垂直翻转180°，在孔位处通过压花模具进行压花操作。
（8）旋压成型：将步骤（7）处理后的半成品钢板旋压的带轮的端部，最终形成的皮带轮如图12所示。
本发明提供的一种加工成型工艺，用较薄的钢板加工成不等壁厚皮带轮，花型部位厚度达到材料厚度1.5倍，生产成本降低，耗材少，效率高，而且质量稳定。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）拉伸：经过多道拉伸工艺将原料钢板拉伸成截面为梯形结构；
（2）拉伸冲孔：将步骤（1）的半成品继续拉伸并在梯形顶部冲孔；
（3）拉伸：将步骤（2）的半成品继续拉伸；
（4）第一次整形：将步骤（3）的半成品进行粗整形，并增加孔位处的厚度；
（5）第二次整形：将步骤（4）的半成品进行细整形，实现孔位处平整；
（6）倒角：在孔位处外侧冲压一圈凹槽，并实现各处圆滑倒角过渡；
（7）压花：在孔位处进行压花；
（8）旋压成型。
2.根据权利要求1所述的一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，其特征在于：步骤（1）中通过所述多道拉伸工艺将钢板截面的梯形结构宽度逐渐减小，高度逐渐增加。
3.根据权利要求2所述的一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，其特征在于：步骤（1）中钢板各处厚度不变。
4.根据权利要求1所述的一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，其特征在于：步骤（2）中拉伸后截面的梯形结构宽度小于步骤（1）拉伸后的宽度。
5.根据权利要求1所述的一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，其特征在于：步骤（3）中拉伸后截面的梯形结构宽度小于步骤（2）拉伸后的宽度。
6.根据权利要求1所述的一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，其特征在于：步骤（4）粗整形后的孔位处的厚度是钢板初始厚度的1.5倍，粗整形后截面的梯形结构高度小于步骤（3）处理后的高度。
7.根据权利要求6所述的一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，其特征在于：粗整形的凹模设置为锥度形状，开口端直径比步骤（3）凹模直径大，另一端直径比步骤（3）凹模直径大，粗整形凹模设置成顶部带三段圆弧锥面形状，端部与凸模间隙中间大，向外逐渐减小；
粗整形的凸模设置为锥度形状，上端直径比步骤（3）凸模直径小，大端直径比步骤（3）凸模直径大，粗整形的凸模直臂高度比步骤（3）凸模直臂高度小1.5倍材料厚度。
8.根据权利要求1所述的一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，其特征在于：步骤（6）倒角时将半成品垂直翻转180°进行处理。
9.根据权利要求1所述的一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，其特征在于：步骤（7）是将步骤（6）处理后的半成品垂直翻转180°，在孔位处通过压花模具进行压花操作。
10.根据权利要求1所述的一种不等壁厚汽车曲轴皮带轮成型工艺，其特征在于：步骤（1）到步骤（3）拉伸模具中包括上压料板。
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| CN117753860A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-03-26 | 镇江先锋汽车零部件有限公司 | 一种机壳产品材料的定向流动拉伸方法 |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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