专利名称：金属带钢环组形成方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车金属带式无级变速器领域，具体为一种金属带钢环组形成方法和装置，这种金属带钢环组主要被用作机动车无级变速器中带轮间的动力传输装置。
背景技术：
在目前的汽车金属带式无级变速器中，金属带是其核心的传动元件，金属带钢环组是金属带的张紧元件。该钢环组由多层钢环叠加嵌套而成，而且由于功能的需要，其轴向截面形状为一特定的弧形。
一片等宽金属带材(通常为高镍合金钢)卷成筒状，将对接的接口焊接，成为封闭钢筒，按所需宽度切成若干钢环，将每个金属环在轧机上辊轧成精确的厚度和周长的钢环，或同时辊轧成圆周面略带凸起的鼓形面，即轴向截面形状为一特定的弧形；将钢环经进一步校准后，进行时效或氮化处理；将钢环按周长(直径)测量分类，按所需间隙经选配将不同周长(直径)的钢环依次嵌套成钢环组，通常由9-12层钢环组成。现有技术中生产金属带的不足之处在于，生产效率较低，钢环配合尺寸精度较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属带钢环组形成方法和装置，解决现有技术中存在的生产率低和钢环配合尺寸精度较低造成的各层钢带载荷分配不均匀等问题。本发明的技术方案是一种金属带钢环组形成方法，所述金属带钢环组由多层嵌套的薄壁闭环钢环组成，宽度大于钢环最终宽度2倍以上的带材卷成筒状后，焊接成为闭环宽钢环；闭环宽钢环经过轧制至需要的厚度和直径后，沿圆周方向被切割成2个以上具有最终宽度的闭环钢环；多个具有最终宽度的闭环钢环按照直径组配成为一组多层嵌套钢环组；一组多层嵌套钢环组同时安装于一个具有径向开口的盘状装置的外侧面上，将盘状装置上的径向开口的张角扩大至外侧面带有预紧力张紧在金属带钢环组上；然后在460至520摄氏度之间，在真空环境、或惰性保护气体环境、或氮气环境、或氮化环境下进行I. 5小时以上的热处理。所述的金属带钢环组形成方法，带材通过激光焊接或微弧氩弧焊方法焊接成为闭环宽钢环。所述的金属带钢环组形成方法，焊接时，在焊缝侧面连接有片状焊接辅助装置，在片状焊接辅助装置和焊缝的交界处之上，放有与钢环同材料的片状或球状辅助焊料。所述的金属带钢环组形成方法，具有最终宽度的钢环的侧面由机械去除的方法去掉毛刺，如用带有凹形圆柱面的砂轮或磨头打磨钢环侧面。一种金属带钢环组形成装置，至少包括一个盘状装置，所述金属带钢环组由多层嵌套的薄壁闭环钢环组成，一组多层嵌套钢环组同时安装于此盘状装置的外侧面上，该盘状装置的外侧面为一个或多个轴向均布的，在轴向中间位置略微凸起的鼓形面。所述的金属带钢环组形成装置，鼓形面之间设有环形槽，环形槽内设有隔环，隔环之间放置金属带钢环组。所述盘状装置带有径向开口。所述盘状装置中心设有带锥度或不带锥度的孔或螺纹孔。所述的金属带钢环组形成装置，多层钢环安装于盘状装置上进行热处理前，盘状装置的中心孔中插装带有锥度的锥形心模，盘状装置径向开口的张角扩大至盘状装置的外侧面带有预紧力张紧在金属带钢环组上。所述的金属带钢环组形成装置，所述盘状装置由金属材料制成，其线膨胀系数在13 X IO^Vk 以上。
本发明的有益效果是I.本发明将一定宽度和长度的钢板卷成筒并焊接成的宽钢筒毛坯(多个钢环的宽度的钢筒，如10倍钢环宽度的钢筒)精确地轧制成所需的厚度和周长(直径)的宽钢筒，生产效率得到大幅度提升。2.本发明将具有径向开口的模具用圆锥形心模或其它方法撑开，金属带钢环组完全贴合在具有弧形截面的模具上，成为金属带弧面钢环组，在时效处理的过程中，将安装好金属带弧面钢环组的模具和心模，高线膨胀系数(金属材料，线膨胀系数为13X10-6/K以上)材料的模具将金属带钢环组进一步撑开，使钢环组的每一个钢环产生塑性变形。在完成弧面成形的同时，进一步消除轧制过程中留存的误差，提高配合精度，从而降低工作过程中各层钢带载荷分配的不均匀度，有利于提高金属带承载能力和寿命。
图I :本发明金属带钢环组形成方法示意图。图2:本发明金属带钢环组的定型模具示意图。其中，图2(b)为俯视图；图2(a)为图2(b)的D-D剖视图。图I和图2中，I-片状基材；2_筒形基材；3_金属带闭环；4_金属带宽钢环；5-金属带钢环；6_金属带钢环组；7_金属带弧面钢环组；8-隔环；9_径向开口的模具；10_锥形心模；11-辅助焊料；12-片状焊接辅助装置。
具体实施例方式如图I表示，本发明金属带钢环生产的工艺步骤如下在第一工艺步骤(I)中，金属带带状基材采用宽度大于钢环宽度2倍以上的带材，金属带带状基材被剪切成规定尺寸的片状基材I。在第二工艺步骤(2)中，片状基材I被卷成圆筒型，并加片状焊接辅助装置12点焊形成筒型基材2 ;在第三工艺步骤(3)中，筒形基材2被焊接形成闭环，焊接时，在片状焊接辅助装置12和焊缝的交界处之上放有与钢环同材料的片状或球状辅助焊料11，然后两边的辅助焊料被去除形成金属带闭环3。在第四工艺步骤(4)中，金属带闭环在拉伸状态下被辊轧到规定的厚度和周长，形成金属带宽钢环
4。在第五工艺步骤(5)中，金属带宽钢环4被切成最终宽度的金属带钢环5。在第六工艺步骤(6)中，钢环的侧面由机械去除的方法去掉毛刺，较有利的方法为磨削，将切好的金属带钢环5放到带有凹形圆柱面的砂轮或磨头磨削钢环侧面打磨。在第七工艺步骤(7)中，选配若干个经打磨好的不同直径的金属带钢环5嵌套，形成金属带钢环组6，然后把若干组金属带钢环组6套在定型模具(盘状装置)上，相邻两组金属带钢环组6用隔环8互相隔开。在第八工艺步骤(8)中，用锥形心模10撑开具有径向开口的模具9，金属带钢环组6在张紧力的作用下，完全贴合在圆周侧面为鼓形面的模具上(图2)，成为金属带弧面钢环组7，然后将安装好金属带弧面钢环组7的模具和锥形心模10，整体放入保护气体或真空热处理炉，进行公知的时效处理(在460至520摄氏度之间，保温I. 5小时以上，一般为I. 5-6小时。进行热处理前，须将径向开口的张角扩大至径向开口的模具9带有一定的预紧力压在金属带钢环组6上。在第九工艺步骤(9)中，经过时效处理后，待冷却后取出锥形心模10，取下金属带弧面钢环组7。本发明中，定型模具(盘状装置)中心开设带有锥度或不带锥度的孔或螺纹孔。盘 状装置的圆周面为在轴向中间的位置略微凸起的鼓形面，也可为在轴向方向上均布的多个鼓形面，每个鼓形面的轴向高度略大于金属带钢环的最终宽度。汽车金属带式无级变速器的金属闭环挠性元件由多层嵌套的薄壁(壁厚为0. 12至0. 4mm)高镍合金钢环组成，一组多层钢环同时安装于一个盘状装置的一个鼓形面的圆周面上。如图2所示，本发明金属带钢环组形成装置的定型模具包括隔环8、径向开口的模具9、锥形心模10，径向开口的模具9内孔(中心孔)为锥形孔，该锥形孔内安装锥形心模10，径向开口的模具9外侧开有多个环形槽，该环形槽内安装隔环8，隔环8之间用于放置金属带钢环组6，相邻隔环8之间、径向开口的模具9圆周侧面为鼓形面。锥形心模10将径向开口的模具9撑开，使安装于径向开口的模具9鼓形面上的金属带钢环组6发生塑性变形。实施例I本实施例中，金属带钢环材料为高镍马氏体时效钢，金属带钢环组6为10组，径向开口的模具9采用不锈钢，其线膨胀系数大于13X10_6/K，时效处理的温度为480°C，保温4小时。本实施例中，获得的金属带钢环的各层载荷不均匀系数为6%。
权利要求
1.一种金属带钢环组形成方法，所述金属带钢环组由多层嵌套的薄壁闭环钢环组成，其特征在于 宽度大于钢环最终宽度2倍以上的带材卷成筒状后，焊接成为闭环宽钢环；闭环宽钢环经过轧制至需要的厚度和直径后，沿圆周方向被切割成2个以上具有最终宽度的闭环钢环；多个具有最终宽度的闭环钢环按照直径组配成为一组多层嵌套钢环组；一组多层嵌套钢环组同时安装于一个具有径向开口的 盘状装置的外侧面上，将盘状装置上的径向开口的张角扩大至外侧面带有预紧力张紧在金属带钢环组上；然后在460至520摄氏度之间，在真空环境、或惰性保护气体环境、或氮气环境、或氮化环境下进行I. 5小时以上的热处理。
2.按照权利要求I所述的金属带钢环组形成方法，其特征在于带材通过激光焊接或微弧氩弧焊方法焊接成为闭环宽钢环。
3.按照权利要求I所述的金属带钢环组形成方法，其特征在于焊接时，在焊缝侧面连接有片状焊接辅助装置，在片状焊接辅助装置和焊缝的交界处之上，放有与钢环同材料的片状或球状辅助焊料。
4.按照权利要求I所述的金属带钢环组形成方法，其特征在于具有最终宽度的钢环的侧面由机械去除的方法去掉毛刺，如用带有凹形圆柱面的砂轮或磨头打磨钢环侧面。
5.一种金属带钢环组形成装置，至少包括一个盘状装置，所述金属带钢环组由多层嵌套的薄壁闭环钢环组成，一组多层嵌套钢环组同时安装于此盘状装置的外侧面上，其特征在于该盘状装置的外侧面为一个或多个轴向均布的，在轴向中间位置略微凸起的鼓形面。
6.按照权利要求5所述的金属带钢环组形成装置，其特征在于鼓形面之间设有环形槽，环形槽内设有隔环，隔环之间放置金属带钢环组。
7.按照权利要求5所述的金属带钢环组形成装置，其特征在于所述盘状装置带有径向开口。
8.按照权利要求5所述的金属带钢环组形成装置，其特征在于所述盘状装置中心设有带锥度或不带锥度的孔或螺纹孔。
9.按照权利要求7所述的金属带钢环组形成装置，其特征在于多层钢环安装于盘状装置上进行热处理前，盘状装置的中心孔中插装带有锥度的锥形心模，盘状装置径向开口的张角扩大至盘状装置的外侧面带有预紧力张紧在金属带钢环组上。
10.按照权利要求5所述的金属带钢环组形成装置，其特征在于所述盘状装置由金属材料制成，其线膨胀系数在13X10_6/K以上。
全文摘要
本发明涉及汽车金属带式无级变速器领域，具体为一种金属带钢环组形成方法和装置，解决现有技术中存在的工作过程中各层钢带载荷分配的不均匀等问题，这种金属带钢环组主要被用作机动车无级变速器中带轮间的动力传输装置。宽度大于钢环宽度2倍以上的带材卷成筒状后，焊接成为闭环，焊接时在焊缝侧面连接有片状焊接辅助装置，焊接后闭环经过轧制至需要的厚度和直径，所述金属闭环挠性元件由多层嵌套的薄壁高镍合金钢环组成，一组多层钢环同时安装于一个盘状装置的圆周面上，在460至520摄氏度之间进行1.5小时以上的热处理。本发明在完成弧面成形的同时，进一步消除轧制过程中产生的误差，提高配合精度，有利于提高承载能力和寿命。
文档编号B23P23/00GK102717228SQ201110226068
公开日2012年10月10日 申请日期2011年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者程乃士, 程越 申请人:程乃士