CN102773676A - 一种超越离合器定向套筒的制作方法及其模具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超越离合器定向套筒的制作方法及其模具，属于机械技术领域。它解决了现有的超越离合器定向套筒的制作方法及其模具加工定向套筒不方便、原材料利用率不高的问题。本超越离合器定向套筒的制作方法包括如下步骤：A、准备毛坯，B、成型前预处理，C、冷挤压成型，D、二次机加工，E、二次热处理，F、表面处理。本冷挤压模具包括上固定板、冲头、凹模和下固定板，冲头和凹模相对设置，冲头上部和上固定板之间设有定位结构一，凹模下部和下固定板之间设有定位结构二，冲头和凹模之间设有导向结构，下固定板和凹模之间还设有能够将型腔内的工件顶出的顶料结构。通过冷挤压加工定向套筒，减少了机加工的工序，提高了原料的利用率。
Description
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种冷挤压制作方法，特别是一种超越离合器定向套筒的制作方法及其模具。
背景技术
超越离合器是一种用于实现主动轴与从动轴之间动力传递与分离功能的重要部件。超越离合器利用主、从动部分的速度变化或旋转方向的变换，实现自行离合功能。超越离合器可分为楔块式超越离合器、滚柱式超越离合器和棘轮式超越离合器。
滚柱式超越离合器主要由套筒、转动轴、滚柱和弹簧等零部件组成。例如，中国专利【专利号ZL02275831.3；授权公告号CN2567398Y】主要由本体、芯轮、链轮、滚柱、盖盘、沉头螺栓、联接螺栓、卡簧、顶柱和弹簧组成，在本体内壁设置有分布均匀的渐开线凹槽，滚柱安装在该凹槽中，滚柱露出本体凹槽部分与芯轮外圆接触。
现有的滚柱式超越离合器的套筒通常采用多次机加工的方法加工出套筒内的凹槽，例如，本申请人曾经申请的中国专利【申请号200810061251.5；公开号CN101255896A】公开了一种单向离合器套筒及其制造方法，其中，本单向离合器套筒的套筒内壁均匀分布有若干模形齿槽，每个模形齿槽包括一个弧形的工作面和一个用于支撑弹簧端部的支撑面。本单向离合器套筒是通过下述方法：a、套筒毛坯制备，根据所需尺寸制备圆筒状的套筒毛坯；b、工作面加工，在套筒毛坯的内壁加工出圆弧形的工作面，工作面所对应的圆心位于偏离于套筒中心处，工作面的一端与套筒中心之间的距离一小于其另一端与套筒中心之间的距离二；c、支撑面加工，在工作面与套筒中心之间距离较大的一侧加工出支撑面；d、成品，重复上述步骤b和c，在套筒的内壁加工出均匀分布的若干个模形齿槽，即得单向离合器套筒。
上述的单向离合器套筒的制造方法，通过多次机加工，分别加工套筒的作用面和支撑面，加工的工序较多，且每次机加工均会损耗原材料，导致套筒加工不方便、原材料利用率不高。另外，现有技术中还没有能够用于加工单向离合器套筒的冷挤压模具。
发明内容
本发明的第一个目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种超越离合器定向套筒的制作方法，其所要解决的技术问题是保证含行星轮销轴超越离合器定向套筒与行星轮销轴一次加工成型，从而实现一种新结构超越离合器的生产加工。
本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：
一种超越离合器定向套筒的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、准备毛坯：先按所需尺寸锯取一段圆柱形棒材毛坯；
B、成型前预处理：先对工件进行退火处理，再对工件的外表面进行磨削加工，然后对工件进行增加润滑性处理；
C、冷挤压成型：将工件放置在冷挤压模具上，将冷挤压模具放置在冷挤压设备上，通过对冷挤压模具施加压力，使工件成型；
D、二次机加工：将成型后的工件放置在机床上，对其端面进行机械加工；
E、二次热处理：对工件进行渗碳处理，使其表面形成渗碳层；
F、表面处理：对工件的表面进行清洗。
在工件的加工过程中，首先对锯取的毛坯进行退火处理，降低材料的硬度，使材料容易在压力作用下变形。再对工件进行磨削加工和增加润滑性处理，减少工件在冷挤压加工时与模具之间的摩擦力，避免因摩擦产生的热量使工件和模具的温度升高导致加工出的产品质量下降。然后通过一次冷挤压成型加工出定向套筒的模形齿槽。最后通过二次机加工、二次机加工和清洗工序，使加工完成的定向套筒具有更好的机械性能和表面质量。
在上述的超越离合器定向套筒的制作方法中，所述的定向套筒工件包括圆筒状的本体和若干销轴，所述的销轴位于本体的端面上，且该销轴的轴线和本体的端面垂直，工件经过步骤C中的冷挤压成型后，所述的销轴和本体之间的位置度≤0.08mm。通过一次冷挤压成型加工出定向套筒的本体和销轴，并且一次成型的圆筒状的本体和销轴的位置精度较高，完成了一种具有行星轮销轴的超越离合器定向套筒的生产加工。
在上述的超越离合器定向套筒的制作方法中，所述的步骤B中的退火处理为球化退火，其工序为先将工件放置在加热炉内，先加热至750℃-770℃，加热保温时间为7-9小时，然后随炉冷却到690℃-710℃，再保温5-7小时，然后出炉冷却。经过球化退火形成亚共析钢等金相组织，改善工件的冷塑性变形，使工件更容易进行冷挤压。
在上述的超越离合器定向套筒的制作方法中，所述的步骤B中的增加润滑性处理为在工件外表面进行硬质酸盐镀膜，其工序为先对工件进行磷化处理，再对工件进行皂化处理，使工件表面形成一层硬质酸盐薄膜。经过磷化皂化处理在工件表面形成的硬质酸盐薄膜的润滑性能好，能够降低工件表面与模具之间的摩擦力，避免在加工过程中因摩擦产生的热量影响产品的质量，别且能够减少工件表面的划痕。
在上述的超越离合器定向套筒的制作方法中，所述的步骤B中的磨削加工为无心磨削。降低毛坯外表面的粗糙度，并且使毛坯的圆度更好，适合于上料和冷挤压过程。
在上述的超越离合器定向套筒的制作方法中，所述的步骤C中的工件成型后变形程度为断面缩减率86%-87%。改善工件的应力，使加工出的产品更耐用。
在上述的超越离合器定向套筒的制作方法中，所述的步骤C中的成型压力为16-17MPa。使材料能够充分变形，提高产品的表面质量。
在上述的超越离合器定向套筒的制作方法中，所述的步骤E中的渗碳层为0.6-0.9mm。提高定向套筒表面的硬度和耐磨度。
在上述的超越离合器定向套筒的制作方法中，所述的步骤F中在对工件清洗前，先对工件表面进行抛丸处理。通过抛丸处理提高定向套筒表面的粗糙度，改善工件的力学性能。
本发明的第二个目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种超越离合器定向套筒的冷挤压模具，其所要解决的技术问题是能够对工件进行一次性挤压成型。
本发明的第二个目的可通过下列技术方案来实现：
一种超越离合器定向套筒的冷挤压模具，其特征在于，本冷挤压模具包括上固定板、冲头、凹模和下固定板，所述的冲头和凹模相对设置，所述的冲头上部和上固定板之间设有能够将两者固定的定位结构一，所述的凹模下部和下固定板之间设有能够将两者固定的定位结构二，所述的冲头和凹模之间设有能够将冲头下端引导至凹模的型腔内的导向结构，所述的下固定板和凹模之间还设有能够将所述的型腔内的工件顶出的顶料结构。
本超越离合器定向套筒的冷挤压模具的工作原理是：液压机的动力头与上固定板相连，将截下的毛坯经过预先处理后置于凹模内，液压机根据设定的压力值带动上固定板向下运动，冲头随之沿着导向机构向凹模的型腔运动并挤毛坯，使毛坯成型；冷挤压完成后，压力机带动上固定板复位，顶料机构将成型好的工件顶出凹模。
在上述的超越离合器定向套筒的冷挤压模具中，所述的定位结构一包括呈圆柱形的定位块和固定套，所述的定位块上端和上固定板相固连，该定位块的下端和冲头的上端固连，所述的固定套的上端套接在定位块外侧且两者轴向固定，所述的固定套下端套接在冲头的上部外侧面上，且该固定套和冲头之间的接触面为一个沿固定套轴线方向的倒置的圆锥面。定位结构一使上固定板和冲头的定位更可靠，防止冲头在挤压成型过程中的压力作用下产生松动；圆锥面便于冲头和固定套的装配和定位。
在上述的超越离合器定向套筒的冷挤压模具中，所述的固定套包括同心设置的套体一和套体二，套体一套接在套体二的外侧面上且两者轴向固定，所述的套体二套接在冲头外侧，所述的套体二下端内侧具有圆锥面，所述的定位块和冲头之间通过一个垫块相固定。套体一和套体二套接，冲头和套体二通过圆锥面配合，保证冲头和上固定板的同轴度。
在上述的超越离合器定向套筒的冷挤压模具中，所述的导向结构包括同心设置的导向套一和导向套二，所述的导向套一下端套接在凹模上部外侧且两者轴向固定，该导向套一上端套接在导向套二的外侧且两者轴向定位，所述的导向套二能够套接在冲头的下端外侧面上。导向套一和导向套二均与凹模定位，在冷挤压成型过程中，冲头能够沿着导向套二的内侧面向凹模运动，保证冲头的挤压精度。
与现有技术相比，本超越离合器定向套筒的制作方法及其模具的优点在于：
1、本超越离合器定向套筒的制作方法通过冷挤压加工定向套筒，减少了机加工的工序，提高了原料的利用率，生产效率高。
2、本超越离合器定向套筒的制作方法在冷挤压之前对毛坯进行退火和磷化皂化处理，提高毛坯的塑性，去除毛坯表面的铁锈，并且对毛坯的表面进行润滑，提高冷挤压加工出的产品的质量。
3、本超越离合器定向套筒的制作方法在冷挤压之后对工件进行机加工、热处理和抛丸处理，使产品的强度和耐磨能力较强。
4、本超越离合器定向套筒的冷挤压模具通过液压机带动上固定板运动，使冲头向固定在下模板上的凹模运动，对凹模内的毛坯进行冷挤压，工件的加工方便，材料利用率高。
5、本超越离合器定向套筒的冷挤压模具的冲头通过同心设置的套体一和套体二与上固定板相固连，保证冲头与上固定板的同轴度，提高工件的加工质量。
6、本超越离合器定向套筒的冷挤压模具的凹模上固定有导向套一和导向套二，能够对冲头的运动进行导向，提高冲头的挤压精度。
附图说明
图1是本超越离合器定向套筒的制作方法的工艺流程图。
图2是本超越离合器定向套筒的冷挤压模具的上模部分的***结构示意图。
图3是本超越离合器定向套筒的冷挤压模具的下模部分的***结构示意图。
图4是本超越离合器定向套筒的冷挤压模具扣合状态下的剖视结构示意图。
图5是本超越离合器定向套筒的冷挤压模具分离状态下的半剖结构示意图。
图中，1、上固定板；2、下固定板；3、冲头；4、冲头外套；41、衬套；5、凹模；6、定位块；7、套体一；8、套体二；9、垫块；10、导向套一；11、导向套二；12、模座；13、垫板；14、顶杆；15、支承板；16、镶模。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本超越离合器定向套筒的冷挤压模具包括上固定板1、下固定板2、冲头3和凹模5。
具体来说，如图2和图4所示，本超越离合器定向套筒的冷挤压模具上模部分的上固定板1通过定位结构一与冲头3相固连，定位结构一包括定位块6、套体一7、套体二8和垫块9。套体一7套接在套体二8的外侧面上且两者轴向固定，套体二8下端内侧具有一个沿套体二8轴线方向的倒置的圆锥面。冲头3和套体二8之间具有一冲头外套4，冲头外套4与冲头3相固连，冲头3与冲头外套4之间设置有一衬套41。冲头外套4的外侧面具有与一圆锥面，冲头外套4与套体二8通过圆锥面配，保证冲头3和上固定板1的同轴度。定位块6通过垫块9与冲头3相固连，垫块9的一端通过内六角螺钉与冲头3固连，垫块9的另一端与定位块6相固连。
如图3和图4所示，本超越离合器定向套筒的冷挤压模具下模部分的下固定板2通过定位结构二与凹模5相固连，定位结构二包括模座12，模座12的一端通过内六角螺钉与凹模5相固连，另一端与下固定板2相固连。凹模5内具有可拆卸的镶模16，镶模16能够装入凹模5内，根据实际加工的工件不同可选用不同型号的镶模16。镶模16的一端通过台阶面与凹模5定位，另一端顶靠在模座12上。定向套筒工件包括圆筒状的本体和若干个销轴，镶模16上具有用于成型销轴的凹腔。
如图4和5所示，下固定板2和凹模5之间还设有能够将镶模16型腔内的工件顶出的顶料结构，该顶料结构包括顶杆14、垫板13和支承板15，顶杆14的一端伸入镶模16型腔内，另一端抵靠在垫板13的上表面，支承板15与下固定板2固定连接，垫板13位于支承板15上。当冷冲压完成后，顶杆14能够将型腔内成型的工件顶出。
如图4和图5所示，本超越离合器定向套筒的冷挤压模具的上模部分与下模部分相对设置，使冲头3和凹模5内的镶模16部分位置正对，液压机的动力头与上固定板1相连。冲头3和凹模5之间设有能够将冲头3下端引导至镶模16的型腔内的导向结构，该导向结构包括同心设置的导向套一10和导向套二11，导向套一10下端套接在凹模5上部外侧且两者轴向固定，该导向套一10上端套接在导向套二11的外侧且两者轴向定位，导向套二11能够套接在冲头3的下端外侧面上。
本超越离合器定向套筒的冷挤压模具的工作原理是：将截下的毛坯经过预先处理后置于凹模5内，液压机根据设定的压力值带动上固定板1向下固定板2运动，冲头3随之沿着导向套二11向凹模5运动并挤压镶模16型腔内的毛坯，使毛坯成型；在冲头3挤压毛坯的过程中，材料同时进入到镶模的凹腔内，形成定位套筒的销轴；冷挤压完成后，压力机带动上固定板1复位，顶杆14将成型好的工件顶出镶模16的型腔。
如图1所示，本超越离合器定向套筒的制作方法包括以下步骤：
A、准备毛坯：先按所需尺寸锯取一段圆柱形棒材毛坯；
B、成型前预处理：先对工件进行退火处理，再对工件的外表面进行磨削加工，然后对工件进行增加润滑性处理；
C、冷挤压成型：将工件放置在冷挤压模具上，将冷挤压模具放置在冷挤压设备上，通过对冷挤压模具施加压力，使工件成型；
D、二次机加工：将成型后的工件放置在机床上，对其端面进行机械加工；
E、二次热处理：对工件进行渗碳处理，使其表面形成渗碳层；
F、表面处理：对工件的表面进行清洗。
具体来说，在工件的加工过程中，从长条的圆形棒状原料上锯下一端合适长度的毛坯，原料在一次性冷挤压成型过程中损耗较少，材料的利用率高。对毛坯进行球化退火处理，其工序为先将工件放置在加热炉内，先加热至750℃-770℃，加热保温时间为7-9小时，然后随炉冷却到690℃-710℃，再保温5-7小时，然后出炉冷却。经过球化退火形成亚共析钢等金相组织，改善工件的冷塑性变形，使工件更容易进行冷挤压。对毛坯进行无心磨削，降低毛坯外表面的粗糙度。再对毛坯的表面进行硬质酸盐镀膜，其工序为先对工件进行磷化处理，再对工件进行皂化处理，使工件表面形成一层硬质酸盐薄膜。经过磷化皂化处理在工件表面形成的硬质酸盐薄膜的润滑性能好，能够降低工件表面与模具之间的摩擦力，避免在加工过程中因摩擦产生的热量影响产品的质量，并且能够减少工件表面的划痕。
定向套筒工件包括圆筒状的本体和若干销轴，销轴沿本体的周向均布在本体的端面上，且该销轴的轴线和本体的端面垂直。将成型前预处理后的工件放入冷挤压模具的镶模16的型腔内，将液压机的压力设为16-17Mpa，启动液压机，液压机的工作头通过上固定板1带动冲头3向凹模5运动，冲头3挤压型腔内的工件，使工件发生塑性变形，一次性成型加工出定位套筒工件的本体和销轴。通过一次冷挤压成型加工出定向套筒的本体和销轴，并且一次成型的圆筒状的本体和销轴的位置精度较高，完成了一种具有行星轮销轴超越离合器定向套筒的生产加工。定位套筒工件成型后变形程度为断面缩减率86%-87%，销轴和本体之间的位置度≤0.08mm。
对成型好的工件进行二次处理，首先，将成型后的工件放置在机床上，对其端面进行机加工；再对工件进行渗碳处理，使其表面形成渗碳层，渗碳层为0.6-0.9mm，提高定向套筒表面的硬度和耐磨度；然后，对工件表面进行抛丸处理，通过抛丸处理提高定向套筒表面的粗糙度，改善工件的力学性能；最后对工件的表面进行清洗。
本超越离合器定向套筒的制作方法在冷挤压之前对毛坯进行退火和磷化皂化处理，提高毛坯的塑性，去除毛坯表面的铁锈，并且对毛坯的表面进行润滑，提高冷挤压加工出的产品的质量。通过冷挤压加工定向套筒，减少机加工的工序，提高了原料的利用率，生产效率较高。冷挤压之后对工件进行机加工、热处理和抛丸处理，使产品的强度和耐磨能力较强。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了图中，1、上固定板；2、下固定板；3、冲头；4、冲头外套；41、衬套；5、凹模；6、定位块；7、套体一；8、套体二；9、垫块；10、导向套一；11、导向套二；12、模座；13、垫板；14、顶杆；15、支承板；16、镶模等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种超越离合器定向套筒的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、准备毛坯：先按所需尺寸锯取一段圆柱形棒材毛坯；
B、成型前预处理：先对工件进行退火处理，再对工件的外表面进行磨削加工，然后对工件进行增加润滑性处理；
C、冷挤压成型：将工件放置在冷挤压模具上，将冷挤压模具放置在冷挤压设备上，通过对冷挤压模具施加压力，使工件成型；
D、二次机加工：将成型后的工件放置在机床上，对其端面进行机械加工；
E、二次热处理：对工件进行渗碳处理，使其表面形成渗碳层；
F、表面处理：对工件的表面进行清洗。
2.根据权利要求1所述的超越离合器定向套筒的制作方法，其特征在于，所述的定向套筒工件包括圆筒状的本体和若干销轴，所述的销轴位于本体的端面上，且该销轴的轴线和本体的端面垂直，工件经过步骤C中的冷挤压成型后，所述的销轴和本体之间的位置度≤0.08mm。
3.根据权利要求1所述的超越离合器定向套筒的制作方法，其特征在于，所述的步骤B中的退火处理为球化退火，其工序为先将工件放置在加热炉内，先加热至750℃-770℃，加热保温时间为7-9小时，然后随炉冷却到690℃-710℃，再保温5-7小时，然后出炉冷却。
4.根据权利要求1所述的超越离合器定向套筒的制作方法，其特征在于，所述的步骤B中的增加润滑性处理为在工件外表面进行硬质酸盐镀膜，其工序为先对工件进行磷化处理，再对工件进行皂化处理，使工件表面形成一层硬质酸盐薄膜；所述的步骤B中的磨削加工为无心磨削。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的超越离合器定向套筒的制作方法，其特征在于，步骤C中的成型压力为16-17MPa；所述的步骤C中的工件成型后变形程度为断面缩减率86%-87%。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的超越离合器定向套筒的制作方法，其特征在于，所述的步骤E中的渗碳层为0.6-0.9mm；所述的步骤F中在对工件清洗前，先对工件表面进行抛丸处理。
7.一种超越离合器定向套筒的冷挤压模具，其特征在于，本冷挤压模具包括上固定板（1）、冲头（3）、凹模（5）和下固定板（2），所述的冲头（3）和凹模（5）相对设置，所述的冲头（3）上部和上固定板（1）之间设有能够将两者固定的定位结构一，所述的凹模（5）下部和下固定板（2）之间设有能够将两者固定的定位结构二，所述的冲头（3）和凹模（5）之间设有能够将冲头（3）下端引导至凹模（5）的型腔内的导向结构，所述的下固定板（2）和凹模（5）之间还设有能够将所述的型腔内的工件顶出的顶料结构。
8.根据权利要求7所述的超越离合器定向套筒的冷挤压模具，其特征在于，所述的定位结构一包括呈圆柱形的定位块（6）和固定套，所述的定位块（6）上端和上固定板（1）相固连，该定位块（6）的下端和冲头（3）的上端固连，所述的固定套的上端套接在定位块（6）外侧且两者轴向固定，所述的固定套下端套接在冲头（3）的上部外侧面上，且该固定套和冲头（3）之间的接触面为一个沿固定套轴线方向的倒置的圆锥面。
9.根据权利要求8所述的超越离合器定向套筒的冷挤压模具，其特征在于，所述的固定套包括同心设置的套体一（7）和套体二（8），套体一（7）套接在套体二（8）的外侧面上且两者轴向固定，所述的套体二（8）套接在冲头（3）外侧，所述的套体二（8）下端内侧具有圆锥面，所述的定位块（6）和冲头（3）之间通过一个垫块（9）相固定。
10.根据权利要求7或8或9所述的超越离合器定向套筒的冷挤压模具，其特征在于，所述的导向结构包括同心设置的导向套一（10）和导向套二（11），所述的导向套一（10）下端套接在凹模（5）上部外侧且两者轴向固定，该导向套一（10）上端套接在导向套二（11）的外侧且两者轴向定位，所述的导向套二（11）能够套接在冲头（3）的下端外侧面上。
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