CN101716643B - 一代轮毂轴承外圈双面成型工艺及其模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一代轮毂轴承外圈双面成型工艺及其模具，包括有以下工艺步骤：1)下料；2)镦粗；3)预成型；4)成型；锻造模具，包括有模套、移动凹模、模芯、顶料套、顶销和凹模垫，其中移动凹模与模套是间隙配合；模芯固定在模套内，配合移动凹模、冲头进行成型；顶料套设置在移动凹模和模芯之间；顶销设置在凹模垫内，顶销和凹模垫是间隙配合；凹模垫固定在机床内部。与现有技术相比，本发明的有益效果是：最大限度的将锻造成型的金属流线和成品轴承滚道工作方法保持一致，为轴承寿命做出最大贡献，解决了常见的热正挤压局部欠充满的问题，是一种突破常规的设计方式。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于高速镦锻机上制造的一代轮毂轴承外圈双面成型工艺及其模具。
技术背景
一代轮毂轴承是汽车重要的行走机件。该轴承担负着降低底盘运转时的摩擦阻力，维持汽车正常行驶的重任。如果轮毂轴承出了故障，可能会引起噪音、轴承发热等的现象，特别是前轮更为明显，容易导致方向失控等危险现象。因此对轴承的寿命及可靠性有严格的要求。
轴承主要由内圈、钢球、密封件、外圈组成。内圈起的作用是：支撑、传递扭矩，数量是2个；外圈起的作用是：装配在轮毂内，连接前轮部件，和前轮一起旋转，数量是1个；钢球起的作用是：承受载荷，数量是多个；密封件起的作用是：密封，防止油脂泄漏及外界杂质、水分进入轴承，数量是2个。
因该轴承外圈和前轮共同旋转，加上路况不稳定，工作条件恶劣，所以轴承的多数失效发生在外圈上。其失效起因往往不是由轴承材质问题或密封问题所引起的，失效形式多为沟道表面起点型剥落，经分析多因滚道部位的纤维流线出现截断，在该截断部位纤维流线露头的地方最先开始发生疲劳剥落，进而发展到整个滚道，导致轴承功能逐步失效。
得到完美的纤维流线在锻造工艺中的重要性已经是行业共同的认识，特别是重要的机械零部件的锻造。因此最大限度的将纤维流线成型成和轴承滚道工作方法平行是提高轴承寿命的关键问题所在。
如何设计锻造工艺是技术人员要解决的第一个问题；如何在热镦机上实现该工艺是面临的第二个问题，也就是锻造成型模具设计问题。
目前传统的工艺方法，如图1所示，包括有下料、镦粗、成型、冲孔；还有另一种工艺方法，如图2所示，包括有下料、镦粗、成型、冲孔、冷辗扩。这两种工艺方法的不同是后一种方法通过增加冷辗扩工艺，大幅节约原材料，但工艺路线稍长一些。两种工艺方法的共同点是在成型工序都是单侧挤压，即采用热反挤压方式进行坯件成型。最终产品的金属流线都不理想。第一种工艺方式最差，其缺点是材料利用率低，两个滚道处的流线全部被截断，第二种工艺方式稍好于第一种，一侧经过冷辗有所改善，但另一侧还是不好，因此这两种工艺都不能得到最佳的流线和最佳的材料利用率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有提供一种适用于高速镦锻机上制造的一代轮毂轴承外圈双面成型工艺，该工艺能最大限度的成型出和轴承滚道平行的纤维流线，大大提高了轴承寿命。
本发明的另一个目的是提供该工艺采用的专用锻造模具。
本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：一代轮毂轴承外圈双面成型工艺，包括有以下工艺步骤：1)下料；2)镦粗；3)预成型；4)成型；其中步骤3)预成型时，首先将模套固定在机床上，机器启动后冲头往复运动，将料饼送到预成型工位用锻造模具上，冲头开始冲压料饼，冲头将料饼压入移动凹模后，冲头的外台阶开始和移动凹模接触，此时，冲头强制移动凹模同时向下运动，将料饼进行预成型，运行到下死点后，冲头回退，然后由顶销顶动顶料套将预成型好的坯件从移动凹模和模芯中顶出。
按上述方案，步骤1)所述的下料是根据成品零件尺寸设计锻件图，设计好料芯的厚度后可以得到成型充分时的锻件体积，然后再计算棒料直径和长度，其中棒料长径比为0.8-1.2。
上述预成型工艺采用的锻造模具，包括有模套、移动凹模、模芯、顶料套、顶销和凹模垫，其中移动凹模与模套是间隙配合，移动凹模可以在模套中进行一段距离的移动；模芯固定在模套内，配合移动凹模、冲头进行成型；顶料套设置在移动凹模和模芯之间，与它们是间隙配合，负责顶料工作；顶销设置在凹模垫内，顶销和凹模垫是间隙配合，顶动顶料套；凹模垫固定在机床内部，承受锻压力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：最大限度的将锻造成型的金属流线和成品轴承滚道工作方法保持一致，为轴承寿命做出最大贡献。有两次不同方向的挤压过程，一次正挤压，一次反挤压，正好可以形成两处可以基本平行于滚道的流线，很好的解决了以往工艺流线不好的问题，同时本发明的移动凹模结构可以很好的将一些特定形状需要正挤压的成型方式变得很容易，解决了常见的热正挤压局部欠充满的问题，是一种突破常规的设计方式。
附图说明
图1是第一种传统工艺流程图；
图2是第二种传统工艺流程图；
图3是本发明工艺流程图；
图4是本发明在锻压开始时状态示意图；
图5是本发明在锻压下死点状态的示意图；
图6是本发明坯件终成型示意图及终成型模具。
具体实施方案
下面结合附图对本发明的结构做进一步的说明，但是不能构成对本发明的限制，且本发明其余未解释部分均与现有技术一致。
一代轮毂轴承外圈双面成型工艺，如图3所示，包括有以下工艺步骤：
1)下料：根据成品零件尺寸设计锻件图，设计好料芯的厚度后可以得到成型充分的锻件体积，然后再计算棒料直径和长度，保证棒料长径比0.8-1.2即可。
2)镦粗：镦粗直径小于锻造成型外径尺寸0.5-1毫米即可。
3)预成型：该工位模具设计是该发明的核心，它可以为终成型做好准备，保证终成型的充分性，若没有该工步，直接成型会出现成型零件下端一侧无法充满的现象，达不到设计要求。该工步的模具装配图见图4-5。其中模套1固定在机床上，机器启动后冲头往复运动，将料饼8送到预成型工位用锻造模具上，冲头开始冲压料饼进行成型。图4中的左半剖视图是锻压开始的状态，此时，冲头3刚刚将镦粗好的料饼压入移动凹模2，冲头的外台阶也刚刚开始和移动凹模2开始接触。右半剖视图是预成型坯件9被顶出的状态，由顶销6顶顶料套5将坯件从移动凹模2和模芯4中顶出。图5的左半剖视图是锻压到下死点的状态，冲头回退，该锻造方式的独特之处就是冲头强制移动凹模同时进行运动，将金属锻造成型，区别于通常的冲头运动，凹模固定的锻压方式。该方式很好的解决了热正挤压变形困难的问题，金属很容易在正挤压的方式下充满。其奥妙就是将正挤压转换成反挤压：如果将模芯4看成冲头，移动凹模2和冲头3的这种运动组合正好形成一个封闭的凹模型腔，再看它们的相对运动，正好是一种反挤压的成型方式。
4)成型：预成型好的坯件进入终成型模具进一步成型成设计的终成型坯件10的形状，从而形成需要的最佳流线。如图6所示，终成型的模具结构类似于预成型时的锻造模具，唯一区别是成型凹模11不再移动，而是固定在模套上，反挤压成型。
5)冷辗扩最终成型：通过冷辗，可以将产品尺寸再扩大，加工余量减少，因其对称的形状，冷辗效果比图2所示的传统工艺还要节材。该工艺不是必须的，针对不同的产品大小，也可以到锻造就结束。
上述预成型工艺采用的专用锻造模具，包括有模套1、移动凹模2、模芯4、顶料套5、顶销6和凹模垫7，其中移动凹模与模套是间隙配合，移动凹模可以在模套中进行一段距离的移动；模芯固定在模套内，配合移动凹模、冲头进行成型；顶料套设置在移动凹模和模芯之间，与它们是间隙配合，负责顶料工作；顶销设置在凹模垫内，顶销和凹模垫是间隙配合，顶动顶料套；凹模垫固定在机床内部，承受锻压力。
Claims (3)
1.一代轮毂轴承外圈双面成型工艺，包括有以下工艺步骤：1)下料；2)镦粗；3)预成型；4)成型；其中步骤3)预成型时，首先将模套固定在机床上，机器启动后冲头往复运动，将料饼送到预成型工位用锻造模具上，冲头开始冲压料饼，冲头将料饼压入移动凹模后，冲头的外台阶开始和移动凹模接触，此时，冲头强制移动凹模同时向下运动，将料饼进行预成型，运行到下死点后，冲头回退，然后由顶销顶动顶料套将预成型好的坯件从移动凹模和模芯中顶出。
2.按权利要求1所述的一代轮毂轴承外圈双面成型工艺，其特征在于步骤1)所述的下料是根据成品零件尺寸设计锻件图，设计好料芯的厚度后可以得到成型充分时的锻件体积，然后再计算棒料直径和长度，其中棒料长径比为0.8-1.2。
3.权利要求1所述的一代轮毂轴承外圈双面成型工艺的锻造模具，其特征在于包括有模套(1)、移动凹模(2)、模芯(4)、顶料套(5)、顶销(6)和凹模垫(7)，其中移动凹模与模套是间隙配合；模芯固定在模套内；顶料套设置在移动凹模和模芯之间，与它们是间隙配合；顶销设置在凹模垫内，顶销和凹模垫是间隙配合。
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