CN213033276U - 薄壁管的小模数长花键挤压成型模 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种薄壁管的小模数长花键挤压成型模，包括挤压模套和挤压芯轴，挤压模套为环形套，该环形套的内孔从前到后分为入模导向段、花键成形段和脱模维护段，入模导向段呈锥度并带有10°～60°的入模角α，花键成形段的长度为2—5mm，脱模维护段呈锥度并带有5°～15°的脱模角β，花键成形段与入模导向段、脱模维护段之间设置有过渡圆角；挤压芯轴由前到后至少包括压紧头、挤压工作段和安装段。通过挤压模套和挤压芯轴配套使用，再利用轴向脉冲式挤压设备来达到薄壁管上的花键挤压成型，降低了轴向成型力、提高了模具寿命、促进了花键成型，能确保填充饱满、花键直线度高，并避免缩颈现象的产生。
Description
技术领域
本实用新型属于机械零部件加工模具技术领域，具体涉及一种薄壁管上的小模数、长花键的挤压成型模。
背景技术
小模数花键挤压存在成型困难，大径无法填充饱满以及模具寿命低的问题，尤其是对于花键长度较长、模数小且材料壁厚＜3mm的薄壁管零件，伴随着挤压阻力大，刚度不足而花键直线度差，以及因为挤压过程壁厚薄产生缩颈的难题。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种专用于对薄壁管的小模数长花键进行挤压成型的模具，以确保填充饱满、花键直线度高，并避免缩颈，提高模具寿命。
为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种薄壁管的小模数长花键挤压成型模，包括挤压模套和挤压芯轴，所述挤压模套为环形套，该环形套的内孔从前到后分为入模导向段、花键成形段和脱模维护段，所述入模导向段呈锥度并带有10°～60°的入模角α，所述花键成形段的长度为2—5mm，花键成形段的内壁形状与挤压后的零件上花键匹配，所述脱模维护段呈锥度并带有5°～15°的脱模角β，所述花键成形段与入模导向段、脱模维护段之间设置有过渡圆角；所述挤压芯轴由前到后至少包括压紧头、挤压工作段和安装段，所述压紧头的前端用于抵在工件内孔的台阶上，挤压工作段的直径与工件内孔匹配，并能插入工件内孔中。
作为上述方案的优选，所述挤压工作段与工件内孔之间的间隙为0.05-0.15mm，挤压工作段带有0.01的拔模斜度。
进一步优选为，上述薄壁管的小模数长花键挤压成型模，配合FELSS H02轴向脉冲式冷挤压设备使用。
进一步优选为，所述花键成形段与入模导向段之间设置的过渡圆角为R1，花键成形段与脱模维护段之间设置有过渡圆角为R3，入模角α为30°，花键成形段的长度为3.5mm，脱模角β为10°。
进一步优选为，所述挤压模套、挤压芯轴的材质为硬质合金、W6Mo5Cr4V2Al或粉末冶金之一，花键成形段的齿形采用抛光和涂层处理，保证模具齿面粗糙度在Ra0.08以内，涂层耐热性不低于400℃。
进一步优选为，所述花键成形段的齿形涂层材料为TiN、TiAlN或DLC涂层。
进一步优选为，所述安装段上同轴开设有细牙螺纹盲孔。
本实用新型的有益效果：通过挤压模套和挤压芯轴配套使用，再利用轴向脉冲式挤压设备来达到薄壁管上的花键挤压成型，降低了轴向成型力、提高了模具寿命、促进了花键成型，能确保填充饱满、花键直线度高，并避免缩颈现象的产生。
附图说明
图1为挤压模套的结构示意图。
图2为挤压模套的花键成形段的局部示意图。
图3为挤压芯轴的结构示意图。
图4带花键的薄壁管的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步说明：
结合图1—图4所示，一种薄壁管的小模数长花键挤压成型模，主要由挤压模套A和挤压芯轴B两部分组成。
如图1所示，挤压模套A为环形套，该环形套的内孔从前到后分为入模导向段1、花键成形段2和脱模维护段3。
入模导向段1呈锥度并带有10°～60°的入模角α，入模角度的选取对于挤压成型过程尤为重要，合适的入模角度可以有效降低挤压阻力，促进材料径向流动，使得花键更为饱满。入模角α优选为30°，经过验证，较之45°入模角的模具，其挤压阻力降低了40％以上。入模导向段1在挤压过程中引导材料向大的齿形方向流动。
入模角α优选为30°。最好是，在模导向段1的前端还设置有前导段7，前导段7呈锥度且锥度角大于入模角。前导段7的锥度角优选为95°。
花键成形段2的长度为2—5mm，花键成形段2的长度优选为3.5mm。结合图1、图2所示，花键成形段2的内壁形状与挤压后的零件上花键匹配。
脱模维护段3呈锥度并带有5°～15°的脱模角β，脱模角β优选为10°。脱模维护段3保证脱模时不会划伤花键，脱模更顺畅。
花键成形段2与入模导向段1、脱模维护段3之间设置有过渡圆角。优选为，花键成形段2与入模导向段1之间设置的过渡圆角为R1，花键成形段2与脱模维护段3之间设置有过渡圆角为R3，入模导向段1与前导段7之间设置的过渡圆角为R1。过渡圆角和圆角大小也对花键大径、表面状态和模具寿命有影响，过渡圆弧半径尽可能大，便于材料流动，减少铁屑等杂质在模具上的粘附；设置合理的入模角及过渡圆角，能降低挤压阻力，确保材料流动的顺畅，使挤压后的花键表面光滑。
如图3所示，挤压芯轴B由前到后至少包括压紧头4、挤压工作段5和安装段6。挤压芯轴有效地解决了薄壁材料挤压时的缩颈问题，并且因为挤压芯轴从工件内侧进行支撑，可以很好地提高花键直线度。
压紧头4的前端用于抵在工件内孔的台阶上，由于工件为空心杆，且花键从前端端头开始设置，所以前端无法进行通过外壁进行安装固定，但工件内壁上设置有台阶，利用压紧头4的前端抵在工件内孔的台阶上进行工件的前端安装固定，非常巧妙。
挤压工作段5的直径与工件内孔匹配，并能插入工件内孔中。最好是，挤压工作段5与工件内孔之间的间隙为0.05-0.15mm，挤压芯轴与待挤压工件内孔需要一定的间隙，保证挤压芯轴可以顺利进入零件，该间隙与零件的跳动相关，经过验证，间隙在0.05-0.15之间为最佳。
挤压工作段5带有0.01的拔模斜度，挤压工作段5的长度大于工件花键段的长度。设置拔模斜度不仅利于拔模，而且可以有效地解决挤压时材料堆料的问题，但是挤压芯轴的拔模斜度不宜过大，否则会出现花键跨棒距前后不一致的情况。拔模斜度优选为0.01，挤压后外花键大径锥度可以达到0.05以内，跨棒距锥度0.01以内。
最好是，安装段6上同轴开设有细牙螺纹盲孔6a，以提高连接精度，挤压芯轴硬度与挤压模具硬度相当，保证挤压时有良好的刚度。
挤压模套A、挤压芯轴B采用高强度材质，比如硬质合金、W6Mo5Cr4V2Al或粉末冶金。挤压模套A的齿形最好采用抛光和涂层处理，保证模具齿面粗糙度在Ra0.08以内，涂层耐热性不低于400℃。齿形涂层材料优选为TiN、TiAlN或DLC涂层。涂层应具有良好的耐热性和摩擦系数，摩擦系数尽可能低。此外，还可以通过对原材料表面进行磷皂化处理，提高润滑性并有效提高模具寿命。
上述薄壁管的小模数长花键挤压成型模，配合FELSS H02轴向脉冲式冷挤压设备使用。加工程序中，脉冲前进的速度会影响轴向成型阻力，适当增大挤压力可降低挤压阻力。而脉冲前进的距离和后退的距离会影响挤压过程中机床的震动和花键表面纹理，一般脉冲后退的距离可以设置为脉冲前进距离的50％-75％。挤压后芯轴后退的速度应低于挤压模具的后退速度，保证模具退出的过程中有芯棒持续的支撑，避免了因为工件夹持与模具不同心导致拔模时工件变弯曲的情况出现。对于挤压前壁厚为2.2mm的薄壁管(硬度HRB85-95)，挤压出长度为70mm、模数为0.492，齿数为48的外花键，其花键外观较好，花键齿形完好，花键大径饱满均匀。经过批量验证，挤压模具寿命可达1万件以上，花键跨棒距精度为IT6级，齿侧粗糙度为Ra0.4-0.8，轴向成型力范围30-40KN，拔模力＜10KN。
Claims (7)
1.一种薄壁管的小模数长花键挤压成型模，其特征在于：包括挤压模套(A)和挤压芯轴(B)，所述挤压模套(A)为环形套，该环形套的内孔从前到后分为入模导向段(1)、花键成形段(2)和脱模维护段(3)，所述入模导向段(1)呈锥度并带有10°～60°的入模角α，所述花键成形段(2)的长度为2—5mm，花键成形段(2)的内壁形状与挤压后的零件上花键匹配，所述脱模维护段(3)呈锥度并带有5°～15°的脱模角β，所述花键成形段(2)与入模导向段(1)、脱模维护段(3)之间设置有过渡圆角；所述挤压芯轴(B)由前到后至少包括压紧头(4)、挤压工作段(5)和安装段(6)，所述压紧头(4)的前端用于抵在工件内孔的台阶上，挤压工作段(5)的直径与工件内孔匹配，并能插入工件内孔中。
2.根据权利要求1所述的薄壁管的小模数长花键挤压成型模，其特征在于：所述挤压工作段(5)与工件内孔之间的间隙为0.05-0.15mm，挤压工作段(5)带有0.01的拔模斜度。
3.根据权利要求1或2所述的薄壁管的小模数长花键挤压成型模，其特征在于：配合FELSS H02轴向脉冲式冷挤压设备使用。
4.根据权利要求3所述的薄壁管的小模数长花键挤压成型模，其特征在于：所述花键成形段(2)与入模导向段(1)之间设置的过渡圆角为R1，花键成形段(2)与脱模维护段(3)之间设置有过渡圆角为R3，入模角α为30°，花键成形段(2)的长度为3.5mm，脱模角β为10°。
5.根据权利要求4所述的薄壁管的小模数长花键挤压成型模，其特征在于：所述挤压模套(A)、挤压芯轴(B)的材质为硬质合金、W6Mo5Cr4V2Al或粉末冶金之一，花键成形段(2)的齿形采用抛光和涂层处理，保证模具齿面粗糙度在Ra0.08以内，涂层耐热性不低于400℃。
6.根据权利要求5所述的薄壁管的小模数长花键挤压成型模，其特征在于：所述花键成形段(2)的齿形涂层材料为TiN、TiAlN或DLC涂层。
7.根据权利要求1所述的薄壁管的小模数长花键挤压成型模，其特征在于：所述安装段(6)上同轴开设有细牙螺纹盲孔(6a)。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113894169A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 重庆建设工业(集团)有限责任公司 | 一种在薄壁管上加工小模数细长外花键的方法 |
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| CN113894169A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 重庆建设工业(集团)有限责任公司 | 一种在薄壁管上加工小模数细长外花键的方法 |
| CN113894169B (zh) * | 2021-09-30 | 2024-03-29 | 重庆建设工业(集团)有限责任公司 | 一种在薄壁管上加工小模数细长外花键的方法 |
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