CN109746362A - 轮毂轴承法兰盘多工位精密成形工艺及其实现装置 - Google Patents

Abstract

一种轮毂轴承法兰盘多工位精密成形工艺及其实现装置，通过多工位成形模具对毛坯依次进行独立的剪切下料、镦粗、正挤杆部、复合挤压、成形、冲孔工艺，实现轮毂轴承法兰盘的优化成形。本发明通过多工位成形对坯料塑性成形过程进行优化材料分配，在此基础上增加上下模具导向结构设计、闭式成形工艺设计以及增加氮气弹簧压料结合顶出料设计技术，解决了成形过程精度低、料废多的问题。

Description

轮毂轴承法兰盘多工位精密成形工艺及其实现装置

技术领域

本发明涉及一种金属热成形领域的技术，具体涉及一种轮毂轴承法兰盘锻件的多工位精密成形工艺及其实现装置。

背景技术

轮毂轴承关键件是汽车底盘中的重要组成零部件，而轮毂轴承法兰盘属于轮毂轴承关键件其中较为重要的一类。传统轮毂轴承法兰盘生产使用的是单工位开式热模锻工艺，由原材料直接成形的工艺存在着明显的弊端，如：料废多，产品流线差，产品精度低。因此，如何优化成形工艺及模具设计是急需解决的问题。

目前，对于轮毂轴承法兰盘成形工艺及模具设计，利用开式多工位(多台设备连线)热模锻工艺，此工艺改善了产品流线问题，但由于多台设备连线生产过程中热量流失快，导致产品硬度不合格，且未能改善产品料废多，产品精度低的问题。

发明内容

本发明针对现有轮毂轴承法兰盘成形工艺利用开式多工位热模锻技术容易在生产过程中热量流失快，导致产品硬度不合格，且未能改善产品料废多，产品精度低的问题，提出一种轮毂轴承法兰盘多工位精密成形工艺及其实现装置，通过多工位成形对坯料塑性成形过程进行优化材料分配，在此基础上增加上下模具导向结构设计、闭式成形工艺设计以及增加氮气弹簧压料结合顶出料设计技术，解决了成形过程精度低、料废多的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种轮毂轴承法兰盘多工位精密成形工艺，通过多工位成形模具对毛坯依次进行独立的剪切下料、镦粗、正挤杆部、复合挤压、成形、冲孔工艺，实现轮毂轴承法兰盘的优化成形。

本发明涉及一种实现上述工艺的多工位轮毂轴承法兰盘成形模具，包括：依次排列的镦粗单元、正挤杆部单元、复合挤压单元、成形单元和冲孔单元，其中：每个单元均包括不同结构的上模及其对应的下模和标准模套，各个单元的上模及其对应的下模分别设置于模架上模板和模架下模板上，该模架上模板中设有缸体式氮气弹簧，能够根据设备顶出运动曲线设计各工位模具，实现生产过程中无跳料模式。

所述的成形单元的上模的外形直径比对应的下模的内腔直径小0.15mm/单边，使成形过程中的导向作用达到产品高精度的要求。

所述的成形单元的上模的成形边缘位置设有1mm*1mm的储料台阶，使模具不受毛坯受重量波动影响模具寿命。

技术效果

与现有技术相比，本发明采用了包括镦粗、正挤杆部、复合挤压、成形、冲孔的多工位精密成形工艺，优化了产品在成形过程中前期的材料分配，减小了成形时的吨位，解决了成形过程中不必要飞边的产生，实现了轮毂轴承法兰盘的无飞边精密成形工艺，避免了由于飞边形成产生的材料浪费。成形工位关键模具结构设计为闭式模具，上模成形时处在下模的模腔内，将上模与下模的间隙缩小，提高了产品尺寸精度，并在上模边缘设置储料槽降低了材料波动对模具寿命的影响。正挤、预成形、成形工位利用氮气弹簧结合顶出运动曲线设计，实现产品顶出模腔前氮气弹簧一直保持压料作用，保证生产过程中无跳料等异常情况发生；材料利用率提升10％。

附图说明

图1为轮毂轴承法兰盘工艺流程图；

图中由左至右依次为毛坯、镦粗后半成品、正挤杆部后半成品、复合挤压后半成品、成形后半成品以及冲孔后成品；

图2a为轮毂轴承法兰盘模架装配图；

图中：镦粗单元a、正挤杆部单元b、复合挤压单元c、成形单元d、冲孔单元e以及对应的上模1、下模2、半成品3、缸体式氮气弹簧4、模架上模板5、模架下模板6；

图2b为缸体式氮气弹簧示意图；

图中：活塞杆401、缸体403、缸盖402、充气机构404、缸底405、密封圈406；

图3为轮毂轴承法兰盘闭式模具设计图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例包括依次独立处理的镦粗单元a、正挤杆部单元b、复合挤压单元c、成形单元d、冲孔单元e五个工位，其中：

所述的镦粗是指：在镦粗单元上模、下模作用下将产品高度变形降低，最终目标将单元产品直径放大至比正挤单元直径小0.5mm～1mm范围内，并通过镦粗工序实现加热后产品表面氧化皮的去除效果。

所述的正挤杆部是指：在正挤杆部单元上模、下模作用下将镦粗后产品通过挤压形成小直径杆部，实现产品在杆部的材料分配。

所述的复合挤压是指：在复合挤压单元上模、下模作用下将正挤工序产品头部直径放大，减小成形工位的模具成形载荷，并将产品形状挤压为成形工序产品形状尺寸，实现成形工位产品成形过程中的流线分布优化。

如图2a所示，所述的成形是指：在成形单元上模1、下模2作用下将半成品3的外形尺寸成形至需求形状尺寸，成形过程中通过使用缸体式氮气弹簧结合设备顶出运动曲线实现顶出过程中产品相对模具静态平稳顶出下模的效果。

如图2b所示，所述的缸体式氮气弹簧4包括：缸体403、缸盖402和缸底405组成的壳体部分以及设置于壳体部分内的活塞杆401，其中壳体部分内部通过充气机构404注入高压氮气，在成形过程时活塞杆受载荷力作用伸入缸体内并压缩缸体内气体，变形完成后，载荷力释放，活塞杆受缸体内高压气体作用伸出缸体，并作用于上模结构上与下模同时对产品施加反方向载荷，实现产品与上下模相对静止效果。

如图1所示，所述的冲孔工艺是指：是指在冲孔单元上模、下模作用下将产品芯部多余材料去除，实现后续产品车削过程中的成本降低。

本实施例通过以下步骤完成目标产品工艺设计及模具结构设计：

步骤1：从最终目标产品反向递推各工位形状，依次递推设计得到成形、预成形、正挤、镦粗工位产品形状，其中反向递推需遵循前道工位直径尺寸比后道工位直径尺寸单边小0.5mm基本原则。

步骤2：根据设计完成的多工位形状进行模具设计，模具设计时使用氮气弹簧装置，结合顶出运动曲线，进行模具装配设计。完成模具结构如图2所示全部工位闭式模具装配图。通过氮气弹簧装置实施可实现产品在顶出下模过程的稳定形，最终可实现自动化生产过程中的稳定性。

步骤3：根据模具图纸设计制造模具部件时按照上模外形直径比下模内腔直径小0.15mm/单边要求执行，实现各工位模具导向作用，可保证各工位产品的同轴度精度提升要求。

步骤4：在生产时将加热后的棒料依次通过镦粗、正挤杆部、复合挤压、成形、冲孔模具进行压力加工，完成最终产品制造。

与现有技术相比，本发明中的镦粗工序为去除产品加热后表面氧化皮；正挤工序及预成形工序主要作用为优化产品材料分配并优化产品材料流动方向控制，实现产品流线优化作用；成形工序主要作用为成形产品外形尺寸，其中成形单元中上模的储料台阶实现成形过程中在材料重量波动范围内对模具寿命的保护作用，提高成形单元上模寿命，其中使用氮气弹簧装置实现产品成形后顶出过程的稳定顶出，保证在自动化生产中的产品顶出稳定性，可大幅度提高生产效率。冲孔工序主要作用为将产品芯部多余材料去除，可有效节约产品锻造成本及锻后机加工成本。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (9)

1.一种轮毂轴承法兰盘多工位精密成形工艺，其特征在于，通过多工位成形模具对毛坯依次进行独立的剪切下料、镦粗、正挤杆部、复合挤压、成形、冲孔工艺，实现轮毂轴承法兰盘的优化成形。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述的镦粗是指：在镦粗单元上模、下模作用下将产品高度变形降低，最终目标将单元产品直径放大至比正挤单元直径小0.5mm～1mm范围内，并通过镦粗工序实现加热后产品表面氧化皮的去除效果。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述的正挤杆部是指：在正挤杆部单元上模、下模作用下将镦粗后产品通过挤压形成小直径杆部，实现产品在杆部的材料分配。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述的复合挤压是指：在复合挤压单元上模、下模作用下将正挤工序产品头部直径放大，减小成形工位的模具成形载荷，并将产品形状挤压为成形工序产品形状尺寸，实现成形工位产品成形过程中的流线分布优化。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述的成形是指：在成形单元上模、下模作用下将半成品的外形尺寸成形至需求形状尺寸，成形过程中通过使用缸体式氮气弹簧结合设备顶出运动曲线实现顶出过程中产品相对模具静态平稳顶出下模的效果。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述的冲孔工艺是指：是指在冲孔单元上模、下模作用下将产品芯部多余材料去除，实现后续产品车削过程中的成本降低。

7.一种实现上述任一权利要求所述工艺的多工位轮毂轴承法兰盘成形模具，包括：依次排列的镦粗单元、正挤杆部单元、复合挤压单元、成形单元和冲孔单元，其中：每个单元均包括不同结构的上模及其对应的下模和标准模套，各个单元的上模及其对应的下模分别设置于模架上模板和模架下模板上，该模架上模板中设有缸体式氮气弹簧，能够根据设备顶出运动曲线设计各工位模具，实现生产过程中无跳料模式。

8.根据权利要求7所述的模具，其特征是，所述的缸体式氮气弹簧包括：缸体、缸盖和缸底组成的壳体部分以及设置于壳体部分内的活塞杆，其中壳体部分内部通过充气机构注入高压氮气，在成形过程时活塞杆受载荷力作用伸入缸体内并压缩缸体内气体，变形完成后，载荷力释放，活塞杆受缸体内高压气体作用伸出缸体，并作用于上模结构上与下模同时对产品施加反方向载荷，实现产品与上下模相对静止效果。

9.一种实现权利要求7或8所述模具的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：从最终目标产品遵循前道工位直径尺寸比后道工位直径尺寸单边小0.5mm基本原则反向递推各工位形状，依次递推设计得到成形、预成形、正挤、镦粗工位产品形状；

步骤2：根据设计完成的多工位形状进行模具设计，模具设计时使用氮气弹簧装置，结合顶出运动曲线，进行模具装配设计；

步骤3：根据模具图纸设计制造模具部件时按照上模外形直径比下模内腔直径小0.15mm/单边要求执行，实现各工位模具导向作用，可保证各工位产品的同轴度精度提升要求；

步骤4：在生产时将加热后的棒料依次通过镦粗、正挤杆部、复合挤压、成形、冲孔模具进行压力加工，完成最终产品制造。