專利名稱：對稱階梯軸板壓滾動塑性精成型工藝與模具的制作方法
對稱階梯軸板壓滾動塑性精成工藝屬于塑性成形對稱階梯形軸類件的加工技術(shù)，其模具涉及加工對稱階梯形軸類件的板壓滾動塑性精成形機(jī)中的關(guān)鍵部件。
對稱階梯形軸類件是機(jī)械特別行走機(jī)械中普遍采用的構(gòu)件，而且用量很大。在現(xiàn)有的鍛壓機(jī)上加工此類件，有的只能制坯，，有的設(shè)備復(fù)雜投資大，有的模具壽命低，有的震動、噪聲和勞動強(qiáng)度大，在現(xiàn)有的設(shè)備上采用任何一種工藝或聯(lián)合工藝也只適用于成形一個對稱階梯的簡單階梯軸，要成形兩個對稱階梯的階梯軸，即使用契橫軋也比較困難，要成形兩個以上對稱階梯的階梯軸就更為困難。
本發(fā)明的目的是為板壓滾動塑性精成形機(jī)(己申請發(fā)明專利，申請人宋玉泉)配套設(shè)計(jì)的對稱單階梯軸或多階梯軸板壓滾動塑性精成形的專用模具及成形工藝，并且能使每個對稱階梯的制坯和精成形在一套模具上一次滾壓成形。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的工藝和模具結(jié)構(gòu)方案結(jié)合


如下如圖1和2所示，對稱階梯軸板壓滾動塑性精成工藝，是由精確下料，中頻感應(yīng)加熱和塑性成形三步組成，其特征是首先將坯料置于處在交錯位置的上下模板形成的型腔內(nèi)，該型腔由上下模板上的對稱階梯形型槽構(gòu)成，當(dāng)上下模板相對滑動時，坯料在型腔內(nèi)隨之被滾壓變形，具體步驟是a.坯料滾動D0(坯料直徑)長時，上下模板的型腔為無臺階面的互相平行的平面；b.坯料繼續(xù)滾動略大于兩周時，上模板型槽的臺階面(f)為有侵角(α)的斜面，對應(yīng)于下模板型槽的臺階面(f)為平面，坯料在臺階面處的直徑由D0變至D1；c.坯料再滾動略大于兩周時，上模板型槽的臺階面(f)為平面，下模板型槽的臺防面(f)為有侵角(α)的斜面，坯料在臺階面處的直徑由D1變至D2；d.坯料再連續(xù)滾動略大于一周時，上下模板的臺階面均為互相平行的平面，坯料在臺階面處的直徑由D2變至d(D2略大于d，d為工件的小直徑)。
用于完成對稱階梯軸板壓滾動塑性精成型工藝的模具，是由作相對滑動的上模板和下模板組成，其上各開有對稱的階梯形型槽，兩型槽組成模具型腔，上下模板的分模面(MM)與板壓滾動塑性精成形機(jī)上的上下壓輥軸線所組成的平面互相垂直，型槽的臺階面(f)為短形平面、等腰梯形平面和等腰梯形斜面的組合面，等腰梯形斜面的表面為波浪形的溝槽，等腰梯形的斜邊相對于對稱軸軸線的夾角為(β)，斜面相對于分模面(MM)的侵角為(α)，型腔的AB＝AB’＝BA′＝B′C′＝D0，DE′＝ED′＝d，DE＝DE′并略大于 上模板型槽BC為帶有侵角(α)的斜面，對應(yīng)于下模板型槽的B’C’為平面，上模板型槽CD為平面，對應(yīng)于下模板型槽C’D’為斜面。
上下模板上可以開有模塊凹座，設(shè)有型槽的模塊鉗裝在模板上的模塊凹座內(nèi)。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明上述方案板壓滾動塑性精成形機(jī)的上下輥(3)和(3′)裝有齒圈，齒圈與齒條(4)和(4′)嚙合，齒條是裝在上下滑動壓板(6)和(6′)上，在上下滑動壓板上分別裝有上模(2)和下模(2′)。當(dāng)上下輥同向轉(zhuǎn)動時，上下模板異向滑動，于是坯料(1)便在abcdefghjkl閉合模腔中板壓滾動的同時，產(chǎn)生局部連續(xù)的制坯變形和精成形，最終完成如圖3所示的階梯軸(8)。在圖4中，當(dāng)上模(2)和下模(2′)處于圖4的位置時，坯料(1)置于上模(2)和下模(2′)的型腔ABA′B′中，并即將開始變形。當(dāng)上模(2)的C和下模(2′)C′處于同一橫截面的位置時，坯料在模具型腔中已滾動了兩周多，進(jìn)行了階梯軸的第一步制坯變形。當(dāng)上模(2)的D和下模(2′)的D′處于同一橫截面時，坯料又在模具間滾動兩周多，完成第二步制坯變形。當(dāng)上模(2)的E和下模(2′)的E′處于同一橫截面的位置時，坯料完成階梯軸的精成形。為了使徑向變形均勻，并防止褶疊，分模面(MM)與上下軸的軸線組成的平面互相垂直。當(dāng)上模的C與下模B′或上模B與下模C′處于同一橫截面時，上模BC為斜面，下模B′C′為平面。當(dāng)上模的D與下模的C′或上模的C與下模的D′處于同一橫截面時，上模為平面，下模為斜面。當(dāng)上模D與下模的E′或上模的E與下模的D′處于同一橫截向時，上下模均為平面。侵角(α)由變形的壓下量決定，壓下量又由被加工材料的塑性和階梯軸的最大直徑D和最小直徑d之差決定。型腔ABA′B′由坯料的尺寸決定，即AB＝AB′＝D，D0為坯料的直徑，略大于階梯軸的最大直徑D，B′C′＝BC·cosα＝πD1，CD＝C′D′·cosα＝πD2，D1略小于階梯軸的最大直徑D，D2略小于坯料在第一步制坯變形結(jié)束時階梯軸的最小直徑。為了使階梯軸精成形，并保證同軸對稱性，型腔DD′E′E由精成形后的階梯軸的最小直徑d決定，DE′＝D′E＝d，DE＝D′E′，并且D′E′略大于 為了使軸向變形均勻，并防止在階梯軸的端部出現(xiàn)喇叭口形，圖4中的平面B′C′和CD，在其俯視圖5中的C′B′B″C″和CDcd仍為平面，如圖6所示。在圖4中的斜面DC和C′D′在圖5中仍為斜面，并在斜面上有波浪形溝槽，如圖7所示。這是由于上下模具的型槽若都為平面，在徑向受壓變形時，其變形區(qū)主要在邊緣部分，在軸心部分沒有變形，于是造成軸向的不均勻變形，在坯料滾動一周時，就必然在其兩端出現(xiàn)喇叭口形，在斜面上設(shè)有波浪形的溝槽，便增大了軸外緣的軸向變形阻力，使變形區(qū)向軸心發(fā)展，這就改善了軸向變形的不均勻性。圖5中的BD和B′D′的斜面，是因在徑向壓縮變形的同時，在軸向要產(chǎn)生伸長變形設(shè)置的，侵角(β)根據(jù)體積不變定律，由徑向壓下量和坯料滾動一周的長度決定，DE和D′E′均為平面，可使階梯軸兩端精成形。
上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果①能在一套模具上一次完成階梯軸的制坯和精成型；②成形件的尺寸精度高，無飛邊，而且解決了在加工過程中的不均勻變形和疊折，消除了工件在滾動過程中的滑動和咬死問題；(3)模具結(jié)構(gòu)簡單，易加工；(4)工件只在模具受壓面上滾動，無滑動摩擦，模具兩側(cè)的斜邊和直邊主要起約束作用，故模具的使用壽命長；(4)可以加工對稱單階梯軸或?qū)ΨQ多階梯軸，以及階梯形塔軸(先成形兩個，然后剖開)；(5)具有輥鍛工藝的優(yōu)點(diǎn)(能量利用率高，設(shè)備噸位低，無沖擊和噪聲)，又能精成形軸類件，而且勞動強(qiáng)度更低，更易實(shí)現(xiàn)自動化；(6)與契橫軋相比，成形精度更高，特別是成形對稱多階梯形軸類件，更具優(yōu)越性。

及實(shí)施例圖1為板壓滾動塑性精成形對稱單階梯軸的工藝過程示意圖，圖中(2)和(2′)分別是上下模，(3)和(3′)是裝有齒圈的上下壓輥，(4)和(4′)是裝在上不滑動壓板上的齒條，(5)和(5′)是上下滑動壓板的限位卡，(6)和(6′)是上下滑動壓板，(7)和(7′)是上下模板，(8)的成形的工件。圖2為圖1的側(cè)視圖。圖3是階梯軸的尺寸圖。圖4為型槽的剖面圖。圖5是圖4的俯視圖。圖6為圖5的B-B剖面圖。圖7為圖5的A-A剖面圖。在圖4-7中，(2)為上模，(2′)為下模。圖中的標(biāo)志符號是D是階梯軸的最大直徑，d是最小直徑，1是階梯軸最大直徑D部分的長度，L是階梯軸的總長度，L0是坯料的總長度，D0是坯料的直徑，并且略大于D，坯料的體積等于成形階梯軸的體積，即π(D02)2L0=π(D2)21+π(d2)2(L-1).]]>為了在加工不同規(guī)格的對稱階梯形軸類件時，更換模具方便，除將型槽直接開在模板上外，可在模板上開有模塊凹座，將設(shè)有型槽的模塊鉗裝在模塊凹座中，以滿足不同階梯軸加工的需要。對稱單階梯軸成形工藝過程的實(shí)施例，圖4-7為單階梯軸成形模具結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，對于對稱多階梯軸也同樣實(shí)用，以三階梯軸為例，第一套模具為一次成形階梯軸的d1部分，第二套模具又可一次成形階梯的d2部分，最后一套模具可一次成形d3部分，其中d1＞d2＞d3。也可成形階梯形塔輪，但需要兩個塔輪連在一起成形，成形后再切開。在模板上可布置多個相同或不同型槽，但必須保證工件成形后能從下模板的邊緣落下才行。
權(quán)利要求
1.對稱階梯軸板壓滾動塑性精成工藝，是由精確下料，中頒感應(yīng)加熱和塑性成形三步組成，其特征是首先將坯料置于處在交錯位置的上下模板形成的型腔內(nèi)，該型腔由上下模板上的對稱階梯形型槽構(gòu)成，當(dāng)上下模板相對滑動時，坯料在型腔內(nèi)隨之被滾壓變形，具體步驟是a.坯料滾動D0(坯料直徑)長時，上下模板的型腔為無臺階面的互相平行的平面；b.坯料繼續(xù)滾動略大于兩周時，上模板型槽的臺階面(f)為有侵角(α)的斜面，下模板型槽的臺階面(f)為平面，坯料在臺階面處的直由D0變至D1；c.坯料再滾動略大于兩周時，上模板型槽的臺階面(f)為平向，下模板型槽的臺防面(f)為有侵角(α)的斜面，坯料在臺階面處的直徑由D1變至D2；d.坯料再連續(xù)滾動略大于一周時，上下模板的臺階面為互相平行的平面，坯料在臺階面處的直徑由D2變至d(D2略大于d，d為工件小直徑)。
2.用于完成對稱階梯軸板壓滾動塑性精成形工藝的模具，其特征是由作相對滑動的上模板和下模板組成，其上各開有對稱的階梯形型槽，兩型槽組成型腔，上下模板的分模面(MM)與板壓滾動塑性精成形機(jī)上的上下壓輥軸線所組成的平面互相垂直，型槽的臺階面(f)為矩形平面，等腰梯形平面和等腰梯形斜面的組合面，等腰梯形斜面的表面為波浪形的鉤槽，等腰梯形斜邊與其對稱軸線的夾角為(β)，斜面相對于分模面(MM)的侵角為(α)，型腔的AB＝AB’＝BA′＝B′A′＝D0，DE′＝ED′＝d，DE＝D′E’并略大于 πd，上模板型槽BC為帶有侵角(α)的斜面，對應(yīng)于下模板型槽的B’C’為平面，上模板型槽CD為平面，對應(yīng)于下模板型槽C’D’為斜面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對稱階梯軸板壓滾動塑性精成形模具，其特征是上下模板上可以開有模塊凹座，設(shè)有型槽的模塊鉗裝在模板上的模塊凹座內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對稱階梯軸板壓滾動塑性精成形模具，其特征是所說的型槽可以是單階梯對稱型槽或多階梯對稱型槽。
全文摘要
對稱階梯軸板壓滾動塑性精成型工藝與模具，屬于塑性成型領(lǐng)域，其特征是把階梯軸的制坯和精成型在一套模具上一次完成，上模型槽的臺階面中帶有侵角的斜面與下模型槽的平面對應(yīng)，反之亦然，即當(dāng)坯料進(jìn)入型槽所構(gòu)成的型腔后，由于上下模板的異向滑動迫使坯料被滾壓局部連續(xù)變形。在上模為斜面下模為平面和上模為平面下模為斜面的模膛中，完成制坯變形。在上下模均為平面的模膛中，完精成型。
文檔編號B21H1/00GK1146381SQ9511602
公開日1997年4月2日 申請日期1995年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月26日
發(fā)明者宋玉泉, 趙振鐸, 萬勝狄 申請人:山東工業(yè)大學(xué)