一种套圈连体锻件的冲涨压边新工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明适用于特殊的内外圈连体锻件的锻造分离领域，具体涉及一种套圈连体锻件的冲涨压边新工艺。
【背景技术】
[0002]内外圈连体锻造成型已经是一种很常规的锻造方式，可节约材料，提升锻造效率，在高速镦锻机的锻造工艺中十分常见。常规的内外圈连体锻件成型的锻造方式是将内圈设计在外圈内径中，成型好后，再将内外圈冲裁分离，最后内圈冲孔得到内外圈两个锻件。如附图1所示的常规连体锻件成型图，可以看到外圈内径Dl明显大于内圈外径dl，因此连体形状可设计为外圈包容内圈，后面经冲裁分离后外圈内径尺寸为D1，这个尺寸通常是冲裁分离的冲头的尺寸，最后内圈的外径尺寸就是D1+0.5，这个尺寸就是冲裁分离的凹模的尺寸。常规连体锻造成型件锻造工艺如附图2所示，工艺过程通常是:1、切断下料；2、镦粗或预成型；3、成型；4、内外圈分离；5、内圈冲孔。后续车削只针对单独零件，工艺简单。
[0003]特殊的内外圈连体锻件成型的锻造方式也很常见，只是内圈无法设计到外圈内径中，成型好后无法实现内外圈冲裁分离，只能对内圈冲孔，后续要通过车削切断分离。如附图3所示的特殊连体锻件成型图，可以看到外圈内径Dl明显小于内圈外径dl，因此连体形状设计时，外圈无法包容内圈，只能这样设计，也就无法实现冲裁分离内外圈。后面的两个图是车削分离的示意图，可以看到至少需要三个车削步骤。特殊连体锻造件锻造工艺如附图4所示，工艺流程通常是:1、切断下料；2、镦粗或预成型；3、成型；4、内圈冲孔。
[0004]简单的说，特殊连体锻件和普通连体锻件的区别就是无法实现内外圈锻造分离。目前该类特殊连体锻件在实际生产和应用中十分普遍，特别是一些大锥角的圆锥轴承，通常外圈内径都小于内圈外径，连体锻件完成后基本是靠车削切断分离。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是，针对现有外圈内径小于内圈外径的特殊连体锻件无法实现锻造分离的不足，提供一种套圈连体锻件的冲涨压边新工艺，通过在内圈冲孔工位实施涨孔压边工艺，增加内圈外径，从而让锻造时内外圈分离成为可能，实现锻造过程中锻造分离的内圈外径再次进行局部成型，省略后续的车削分离工艺。
[0006]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0007]一种套圈连体锻件的冲涨压边新工艺，包括如下步骤:
[0008]I)先设计锻件外圈P1，按锻造件常规设计，锻件外圈Pl外围增加金属余量，内外圈连体连接处的连皮厚度L初步按锻件外圈Pl高度的一半左右设计；
[0009]2)再设计锻件内圈P2，按锻造件常规设计，锻件内圈P2外围增加金属余量；
[0010]3)再设计实施锻造分离时的锻件内圈P3，确定连体锻件连皮厚度L ;
[0011]4)安装顶销，启动PKO机构(凸模顶出动作或装置)，实施凸模顶料，确保内圈压边冲头卸料。
[0012]按上述方案，所述步骤I)中及步骤2)中金属余量为单边增加0.75mm左右金属。
[0013]按上述方案，所述步骤3)连体锻件连皮厚度L的尺寸确定具体步骤:首先根据锻件外圈Pl尺寸设计好后内径尺寸已经确定为D1，继而内圈分离后的外径确定为Dl+0.5mm(实际上Dl是锻造冲裁分离时冲头的直径，Dl+0.5mm是冲裁的凹模的尺寸)，最终确定内外圈连体连接处的连皮厚度L，因锻件内圈P2和锻件内圈P3体积不变，实施冲涨压边时需要多少金属就决定了连皮厚度L的尺寸。
[0014]本发明的工作原理:简单的说，就是将内圈锻件设计成常规的连体锻件方式，在成型后进行锻造分离，冲裁时先保证外圈内径，在内圈冲孔时实施涨孔压边工艺，这样将内圈外径增大后，内圈外径余量增加了，就真正实现了内外圈锻造分离。
[0015]与现行特殊连体锻件工艺相比，本发明的有益效果:实现了锻造分离，从而取消了后续车削分离工序，提升整个零件工艺效率，节约资源，降低了成本。
【附图说明】
[0016]图1是现有常规的内外圈连体锻件成型图；
[0017]图2是现有常规的内外圈连体锻件成型的锻造工艺图；
[0018]图3是现有特殊的内外圈连体锻件成型图；
[0019]图4是现有特殊的内外圈连体锻件成型的锻造工艺图；
[0020]图5是本发明特殊的连体锻件冲涨压边示意图；
[0021]图6是本发明特殊的连体锻件冲涨压边新工艺图；
[0022]图7是本发明特殊的内外圈连体锻件成型的锻造工艺图；
[0023]图8是本发明实施例高速镦锻机实施过程工艺流程图；
[0024]图9是本发明实施例内圈冲涨孔及压边局部放大图；
[0025]图9中，1-上凹模，2-下凹模，3-冲孔凹模，4-压边冲头，5-冲孔冲头。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0027]如图5所示的特殊的连体锻件冲涨压边示意图，整个过程类似附图1中常规的连体锻件图。可以看到最终得到的内圈外径dl明显大于外圈内径D1，其关键技术就是在最后冲孔这个过程增加了涨孔及压边工艺，将锻造过程中锻造分离的内圈外径再次进行了局部成型。
[0028]如图6所示的特殊的连体锻件冲涨压边新工艺图，工艺过程是:1、切断下料；2、镦粗或预成型；3、成型；4、内外圈分离；5、内圈冲涨孔及压边。
[0029]参照图7?图9所示的实际生产中的一套轴承套圈锻件成品图(P1、P2)。可以看至IJ，外圈内径47.4mm明显小于内圈外径50.8_，这是无法设计成常规连体锻件形状的。
[0030]实施例中套圈连体锻件的冲涨压边新工艺，包括如下步骤:
[0031]I)锻件外圈Pl余量设计及初步拟定连皮厚度，余量设计在高速镦锻机领域通常是单边增加0.75_左右金属，因虚线最终车削成品尺寸已知，因此得到如图锻件尺寸，连皮厚度L通常是锻件外圈Pl高度的一半左右，初步拟定为8_ ;
[0032]2)锻件内圈P2设计，同理锻件外圈P1，所有尺寸确定，因此锻件内圈体积已知；
[0033]3)实施锻造分离时的锻件内圈P3设计，确定连体锻件连皮厚度；要点:内圈外径47.9mm以下部分形状基本不用变化，仅仅小端外径43mm略小于成品锻件43.2mm，这是为了冲涨压边过程中锻件容易进入下凹模，在冲孔后，该尺寸自然会胀大，由下凹模控制到43.2mmο内径32.9_略小于成品锻件33.2_，这是因为冲孔后冲孔冲头需要辅助压边冲头和上凹模成型，会略微涨一下内径。因初步拟定了外圈连皮厚度，按8mm，因此可以计算出过程锻件P3的体积。该体积需要和锻件内圈P2 —致才行。(体积不变是成型的设计原则)经过计算，最终确定连皮厚度为8.2_。
[0034]高速镦锻机实施过程工艺流程图如图8所示，得到了上面设计的内外圈及过程中的内圈后，确定了连皮厚度(8.2mm)，加上料芯厚度，可以设计出锻件连体(即成型件)，优化后(适当的锻造圆角设计)即可得到成型体积。再根据热镦机特点，计算出下料尺寸(长度和直径比为0.8-1.2)，计算出镦粗尺寸(饼径小于成型件最大外径Imm)，整个工艺过程的基本尺寸即可建立。
[0035]内圈冲涨孔及压边局部放大图如图9所示，实际就是将虚线部分内圈成型为打点状阴影线的最终成品内圈，图中上凹模I用于控制最终内圈外径尺寸，下凹模2用于控制内圈部分形状及尺寸基本不变，冲孔凹模3作为冲料芯连皮必须有的，压边冲头4用于控制内圈高度，将外径压大，冲孔冲头5用于冲掉料芯连皮，保证内径尺寸，辅助压边冲头及上下凹模进行压边成型。
[0036]冲孔压边核心实施技巧及说明(在带PKO机构的高速镦锻机冲孔工位实施)实际是一套复合模具实施的一套动作，细节如下:
[0037]1、机械手将过程中分离的内圈(虚线所示)传送到冲孔工位，冲孔冲头5首先开始冲孔，冲孔刚结束，压边冲头4紧接着进行压边，将虚线部分金属下压，成型为最终需要的形状(点状阴影线所示)；
[0038]2、冲孔凹模保证冲落料芯、上凹模和下凹模保证最终内圈外径及形状。
[0039]3、启动PKO(冲头顶料)机构，当冲压完成时，冲孔冲头5后退，因冲孔摩擦力作用，会带动成型好的内圈脱离凹模部分，当内圈完全离开凹模最上面时，PKO机构顶销动作，顶动压边冲头4前进，将内圈顶出冲孔冲头5，零件下落到料道，动作完成后下个零件再次过来，重复上述动作，生产连续进行。
[0040]本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于本领域的技术人员来说，可根据本发明作出各种相应的更改和变型，而所有这些相应的更改和变型都属于本发明权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种套圈连体锻件的冲涨压边新工艺，其特征在于，包括如下步骤: 1)先设计锻件外圈P1，按锻造件常规设计，锻件外圈Pi外围增加金属余量，内外圈连体连接处的连皮厚度L初步按锻件外圈Pl高度的一半左右设计； 2)再设计锻件内圈P2，按锻造件常规设计，锻件内圈P2外围增加金属余量； 3)再设计实施锻造分离时的锻件内圈P3，确定连体锻件连皮厚度L; 4)安装顶销，启动PKO机构，实施凸模顶料，确保内圈压边冲头卸料。2.根据权利要求1所述的套圈连体锻件的冲涨压边新工艺，其特征在于，所述步骤I)中及步骤2)中金属余量为单边增加0.75mm左右金属。3.根据权利要求1所述的套圈连体锻件的冲涨压边新工艺，其特征在于，所述步骤3)连体锻件连皮厚度L的尺寸确定具体步骤:首先根据锻件外圈Pl尺寸设计好后内径尺寸已经确定为D1，继而内圈分离后的外径确定为Dl+0.5mm,最终确定内外圈连体连接处的连皮厚度L，因锻件内圈P2和锻件内圈P3体积不变，实施冲涨压边时需要多少金属就决定了连皮厚度L的尺寸。
【专利摘要】本发明提供了一种套圈连体锻件的冲涨压边新工艺，包括如下步骤：1)锻件外圈P1设计，余量设计；初步拟定连皮厚度；2)锻件内圈P2设计，余量设计；3)实施锻造分离时的锻件内圈P3设计，确定连体锻件连皮厚度：首先根据锻件外圈P1尺寸设计好后内径尺寸已经确定为D1，继而内圈分离后的外径确定为D1+0.5mm，最终确定内外圈连体连接处的连皮厚度L，因锻件内圈P2和锻件内圈P3体积不变，实施冲涨压边时需要多少金属就决定了连皮厚度L的尺寸；4)安装顶销，启动PKO机构，实施凸模顶料，确保内圈压边冲头卸料。与现行特殊连体锻件工艺相比，本发明的有益效果：实现了锻造分离，取消了后续车削分离工序，提升整个零件工艺效率，节约资源，降低成本。
【IPC分类】B21K1/04
【公开号】CN105127354
【申请号】CN201510507315
【发明人】石磊
【申请人】黄石哈特贝尔精密锻造有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月18日