CN105798538A - 差速器壳挤压冲孔工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及差速器加工技术领域，尤其涉及一种差速器壳挤压冲孔工艺，其先通过锻造将坯料锻造成初始锻件，锻造时，在锻件大盘中间的底部成型凹槽，在圆柱端端面成型用于增加金属向下流动阻力的阻力槽，再通过冲头向下挤压大盘底部的凹槽，挤压时凹槽与阻力槽之间的厚度减小形成连皮，凹槽与阻力槽之间的多余金属向圆柱端四周和下部流动，使得圆柱端的长度伸长，圆柱端的直径增加，挤压下模的型腔充型饱满，然后通过冲孔模具冲掉连皮形成通孔，本发明通过优化锻件结构，阻力槽在挤压时有利于金属向四周流动，利于圆柱端成型，再通过冲孔完成通孔的加工，从而不需要进行钻孔，减少了扩孔、镗孔的工作量，提高了材料利用率，降低了生产成本。

Description

差速器壳挤压冲孔工艺

技术领域

本发明涉及差速器加工技术领域，特别是涉及一种差速器壳挤压冲孔工艺。

背景技术

差速器壳是差速器的重要部件之一，是一种近似回转型的壳体，差速器壳较小的一端为圆柱端，另一端为碗状的大盘，其用于支撑差速器主要零件，大盘底部有沿圆柱端轴向的通孔，该通孔用于穿过传动轴。差速器壳一般通过锻造成型，然后再进行金加工，在现有技术，如专利号为“201120535083.6”、专利名称为“差速器壳毛坯精密锻造成形模具”的中国实用新型专利，其通过制坯、预锻、终锻三步加工，从而成型大盘和圆柱端，然后在后续的金加工中通过钻孔、扩孔、镗孔加工圆柱端的通孔。

该现有技术有如下缺陷：一、由于圆柱端的长度约80mm～120mm，通孔的直径约50mm～70mm，因此在钻孔、扩孔、镗孔时，加工工时长，导致生产成本高；二、通孔处的金属材料一方面在锻造前连同毛坯被加热，在锻造时也需要流动变形，能耗高，该部分材料在金加工时作为废料去掉，锻造材料的利用率低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种差速器壳挤压冲孔工艺，该工艺通过优化锻件结构，结合挤压冲孔工艺加工差速器壳，不需要进行钻孔，减少了扩孔、镗孔的工作量，提高了材料利用率，降低了生产成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种差速器壳挤压冲孔工艺，先通过锻造将坯料锻造成初始锻件，锻造时，在锻件大盘中间的底部成型凹槽，在圆柱端端面成型用于增加金属向下流动阻力的阻力槽，锻件的圆柱端的长度为L1,圆柱端下端的直径为D1，再通过冲头向下挤压大盘底部的凹槽，挤压时挤压模具对应圆柱端部分的直径为D2，D2>D1，挤压时凹槽与阻力槽之间的厚度减小形成连皮，凹槽与阻力槽之间的多余金属向圆柱端四周和下部流动，使得圆柱端的长度伸长至L2，圆柱端的直径增加至D2，保证挤压下模的型腔充型饱满，然后通过冲孔模具冲掉连皮形成通孔。

进一步的，L1=0.90*L2～0.94*L2，D1=0.95*D2～0.97*D2。

进一步的，所述初始锻件的阻力槽为向上的拱形，阻力槽的最大深度为15mm。

进一步的，所述圆柱端包括第一圆柱、第二圆柱，第一圆柱位于第二圆柱的上方，第一圆柱的直径大于第二圆柱的直径，挤压时的形变发生在第二圆柱。

进一步的，所述第一圆柱和第二圆柱的外壁拔模角为3°。

进一步的，初始锻件在挤压模具上完成热挤压后，转至冲孔模具，锻件在热态下进行冲孔，然后再将锻件自然冷却。

进一步的，使用冲孔模具冲孔时，同时进行校正、切飞边。

进一步的，挤压后，凹槽的最大深度为0.90*L2～0.95*L2，凹槽的拔模角为1.5°，阻力槽为底面直径小于等于通孔的直径、深度为3mm的球冠状，连皮的最大壁厚为8mm。

进一步的，挤压模具的下模内设置有镶块，镶块的上表面与锻件的下端面抵触连接。

进一步的，挤压模具的上模设置有顶出器，顶出器通过氮气弹簧与上模座连接，顶出器下侧的形状与锻件上侧的形状配合，冲头位于顶出器的中间，冲头通过冲头座与上模座固定连接，冲头与顶出器滑动连接，当上模下行时，顶出器先接触锻件。

本发明的有益效果是：一种差速器壳挤压冲孔工艺，其先通过锻造将坯料锻造成初始锻件，锻造时，在锻件大盘中间的底部成型凹槽，在圆柱端端面成型用于增加金属向下流动阻力的阻力槽，再通过冲头向下挤压大盘底部的凹槽，挤压时凹槽与阻力槽之间的厚度减小形成连皮，凹槽与阻力槽之间的多余金属向圆柱端四周和下部流动，使得圆柱端的长度伸长，圆柱端的直径增加，挤压下模的型腔充型饱满，然后通过冲孔模具冲掉连皮形成通孔，本发明通过优化锻件结构，阻力槽在挤压时有利于金属向四周流动，利于圆柱端成型，再通过冲孔完成通孔的加工，从而不需要进行钻孔，减少了扩孔、镗孔的工作量，提高了材料利用率，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明的差速器壳挤压冲孔工艺在锻造后的初始锻件的结构示意图。

图2是本发明的差速器壳挤压冲孔工艺使用的挤压模具缩小后的结构示意图。

图3是本发明的差速器壳挤压冲孔工艺在挤压后的锻件结构示意图。

图4是本发明的差速器壳挤压冲孔工艺在冲孔后的锻件结构示意图。

附图标记说明：

1——大盘2——圆柱端

21——凹槽22——阻力槽

23——第一圆柱24——第二圆柱

3——挤压模具31——冲头

32——顶出器33——氮气弹簧

34——上模座35——冲头座

36——镶块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围限制于此。

如图1、图2、图3、图4所示，本实施例的差速器壳挤压冲孔工艺，先通过锻造将坯料锻造成初始锻件，锻造时主要成型差速器的大盘1，而对于圆柱端2成型后的形状和尺寸需要根据挤压变形的尺寸进行计算，在本实施例中，通过锻造模具的上模设置向下的凸台在锻件大盘1的底部成型凹槽21，凹槽21位于大盘1的底部中心，凹槽21的截面形状为从上至下直径逐渐缩小的圆形，通过锻造模具的下模设置的向上的凸台在圆柱端2的下端成型阻力槽22，阻力槽22的作用主要是为了挤压时限制金属向下流动、增加金属向下流动的阻力，阻力槽22的截面形状为从下至上直径逐渐缩小的圆形，锻件的圆柱端2的长度为L1，圆柱端2下端的直径为D1，再通过挤压模具3的冲头31向下挤压凹槽21，挤压时挤压模具3对应圆柱端2部分的直径为D2，D2>D1，因此，挤压时，凹槽21与阻力槽22之间的厚度减小形成连皮，一方面，凹槽21与阻力槽22之间的多余金属向下部流动，使得圆柱端2的长度伸长至L2，另一方面，由于阻力槽22的作用，凹槽21与阻力槽22之间的多余金属同时向圆柱端2四周流动，使得圆柱端2的直径增加至D2，保证挤压下模的型腔充型饱满，尤其是圆柱端2的外部边缘处，该位置成型难度最大，通过阻力槽22更有利于金属充满型腔。然后通过冲孔模具冲掉连皮形成通孔，然后再进行金加工等后续加工。本发明通过优化锻件的结构，圆柱端2的凹槽21和阻力槽22在挤压时，有利于金属向四周流动，从而可以将初始锻件的圆柱端2的直径、长度等尺寸设计得较小，其与现有技术的加工工艺相比，具有连续的金属流线分布，机械性能更好。挤压后使圆柱端2的外部形状成型，然后再沿凹槽21进行冲孔完成通孔的加工，冲孔后的锻件如图4所示，从而不需要进行钻孔，减少了扩孔、镗孔的工作量，提高了材料利用率，降低了生产成本。本发明的实施例在挤压时使用400T的曲柄压力机即可，不仅降低了设备能耗，而且降低了模具受到的冲击力，提高了模具的使用寿命。

在现有技术中对于有孔锻件也有通过制坯、预锻、终锻或者制坯后直接锻造在孔内形成连皮，然后再利用冲压将连皮冲掉，但是对于差速器壳，由于产品的尺寸较大，在一台锻造主机上有可能排布不了预锻、终锻模具，这就需要增加锻造设备，锻造成本非常高；另一方面，制坯后直接锻造在孔内形成连皮，由于冲头很长，冲头容易倾斜发生变形，导致锻件孔位偏移造成锻件报废；而且冲头过长，锻件在变形过程中，容易产生折叠，脱模也困难，生产效率低。而使用本发明不需在锻造主机上成型，没有上述缺陷。

进一步的，根据我们的计算和反复试验，本实施例的锻件的圆柱端2的长度L1最佳尺寸约为0.90*L2～0.94*L2，圆柱端2下端的直径D1最佳尺寸约为0.95*D2～0.97*D2。凹槽21与阻力槽22之间的减小的体积等于圆柱端直径和长度增加的导致增大的体积。

如图1所示，所述初始锻件的阻力槽22为向上的拱形，阻力槽22的最大深度为15mm。

如图1、图3所示，所述圆柱端2包括第一圆柱23、第二圆柱24，第一圆柱23位于第二圆柱24的上方，第一圆柱23的直径大于第二圆柱24的直径，第一圆柱23处加工后用于安装轴承。上述挤压时的形变发生在第二圆柱24，而第一圆柱23不发生形变。所述第一圆柱23和第二圆柱24的外壁拔模角为3°，既便于拔模，也较少了金加工的加工量。

进一步的，初始锻件在挤压模具3上完成热挤压后，转至冲孔模具，锻件在热态下进行冲孔，冲孔的同时进行校正、切飞边，然后再将锻件自然冷却。

如图3所示，挤压后，凹槽21的最大深度为0.90*L2～0.95*L2，凹槽21的拔模角为1.5°，阻力槽22为底面直径小于等于通孔的直径、深度为3mm的球冠状，阻力槽22的深度不宜过大，便于下一工序中冲孔，连皮的最大壁厚为8mm，连皮的壁厚指挤压后，阻力槽22的最高点到凹槽21的最低点之间的距离，连皮的最佳壁厚为5mm-6mm。

挤压后，凹槽的最大深度为0.90*L2～0.95*L2，凹槽的拔模角为1.5°，阻力槽为底面直径小于等于通孔的直径、深度为3mm的球冠状，连皮的最大壁厚为8mm。

如图2所示，挤压模具3的下模内设置有镶块36，镶块36的上表面与锻件的下端面抵触连接，镶块36可以更换，锻件挤压过程中，挤压模具3的下模型腔内的圆弧边缘处应力集中，容易开裂，进而导致锻件在裂纹处产生毛刺，通过镶块36则避免了这种情况，提高了模具寿命和产品质量。进一步的，如图2所示，镶块36的中部设置有凸台，挤压时该凸台伸入阻力槽22中，有利于金属向四周流动。

如图2所示，挤压模具3的上模设置有顶出器32，顶出器32通过氮气弹簧33与上模座34连接，顶出器32下侧的形状与锻件上侧的形状配合，冲头31位于顶出器32的中间，冲头31通过冲头座35与上模座34固定连接，冲头31与顶出器32滑动连接，当上模下行时，顶出器32先接触锻件，顶出器32可以压紧锻件，挤压过程中，顶出器32限制锻件变形，并且当冲头31退出时，顶出器32压住锻件，便于冲头31从锻件退出，并且减少了冲头31与锻件的接触时间，避免冲头31在高温下时间过长造成损坏，同时，也可以便于更换冲头31。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.差速器壳挤压冲孔工艺，其特征在于：先通过锻造将坯料锻造成初始锻件，锻造时，在锻件大盘中间的底部成型凹槽，在圆柱端端面成型用于增加金属向下流动阻力的阻力槽，锻件的圆柱端的长度为L1,圆柱端下端的直径为D1，再通过冲头向下挤压大盘底部的凹槽，挤压时挤压模具对应圆柱端部分的直径为D2，D2>D1，挤压时凹槽与阻力槽之间的厚度减小形成连皮，凹槽与阻力槽之间的多余金属向圆柱端四周和下部流动，使得圆柱端的长度伸长至L2，圆柱端的直径增加至D2，保证挤压下模的型腔充型饱满，然后通过冲孔模具冲掉连皮形成通孔。

2.根据权利要求1所述的差速器壳挤压冲孔工艺，其特征在于：L1=0.90*L2～0.94*L2，D1=0.95*D2～0.97*D2。

3.根据权利要求1所述的差速器壳挤压冲孔工艺，其特征在于：所述初始锻件的阻力槽为向上的拱形，所述阻力槽的最大深度为15mm。

4.根据权利要求1所述的差速器壳挤压冲孔工艺，其特征在于：所述圆柱端包括第一圆柱、第二圆柱，第一圆柱位于第二圆柱的上方，第一圆柱的直径大于第二圆柱的直径，挤压时的形变发生在第二圆柱。

5.根据权利要求4所述的差速器壳挤压冲孔工艺，其特征在于：所述第一圆柱和第二圆柱的外壁拔模角为3°。

6.根据权利要求1所述的差速器壳挤压冲孔工艺，其特征在于：初始锻件在挤压模具上完成热挤压后，转至冲孔模具，锻件在热态下进行冲孔，然后再将锻件自然冷却。

7.根据权利要求6所述的差速器壳挤压冲孔工艺，其特征在于：使用冲孔模具冲孔时，同时进行校正、切飞边。

8.根据权利要求1所述的差速器壳挤压冲孔工艺，其特征在于：挤压后，凹槽的最大深度为0.90*L2～0.95*L2，凹槽的拔模角为1.5°，阻力槽为底面直径小于等于通孔的直径、深度为3mm的球冠状，连皮的最大壁厚为8mm。

9.根据权利要求1所述的差速器壳挤压冲孔工艺，其特征在于：挤压模具的下模内设置有镶块，镶块的上表面与锻件的下端面抵触连接。

10.根据权利要求1所述的差速器壳挤压冲孔工艺，其特征在于：挤压模具的上模设置有顶出器，顶出器通过氮气弹簧与上模座连接，顶出器下侧的形状与锻件上侧的形状配合，冲头位于顶出器的中间，冲头通过冲头座与上模座固定连接，冲头与顶出器滑动连接，当上模下行时，顶出器先接触锻件。