一种驱动轮锻压加工模具及其成型方法与流程

本发明涉及一种汽车零部件的加工模具，尤其是涉及一种驱动轮锻压加工模具及其成型方法。

背景技术：

预紧式安全带也称预缩式安全带。这种安全带的特点是当汽车发生碰撞事故的一瞬间，乘员尚未向前移动时它会首先拉紧织带，立即将乘员紧紧地绑在座椅上，然后锁止织带防止乘员身体前倾，有效保护乘员的安全。预紧式安全带中起主要作用的卷收器与普通安全带不同，除了普通卷收器的收放织带功能外，还具有当车速发生急剧变化时，能够在0.1秒左右加强对乘员的约束力，这就需要预张紧器来提前收紧安全带。驱动轮是预张紧器里面的关键部件。它可以把烟火爆炸产生的驱动力转换成收缩安全带的转动力，达到对安全带预收紧作用。

如图1所示：现有的驱动轮包括上半轮10与下半轮11，上半轮中心设置有圆孔且外周面布满弧形凹槽，下半轮11的上部结构与上半轮10对称，下半轮10的下部还设置有卡轮12，上半轮10与下半轮11构成供钢珠安置的半球形凹槽13。现在生产这些驱动轮的制作工艺复杂，由机械设备分别制造上半轮与下半轮，再将上半轮与下半轮焊接而成。因为上半轮与下半轮上部的对称性要求高，导致不良率高，使用中会出现钢珠卡死或者通过不顺畅的情况，大大降低了驱动力的转化效果，使安全带的预紧时间变长，从而降低预紧功能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种驱动轮锻压加工模具及其成型方法，实现驱动轮的一体成型，简化加工步骤，降低加工成分。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种驱动轮锻压加工模具，包括上模板与下模板，所述的上模板与下模板合模后中部设置有型腔，所述的上模板、下模板的中心分别设置有上下移动上冲头、下冲头，所述的上冲头的下端部为阶梯状，所述的下冲头的上端部与下模板之间存在间隙，所述的型腔的侧面设置有多个沿着型腔径向移动的侧凹模，侧凹模的端部位于型腔内，多个侧凹模围绕型腔外周设置，所述的上模板、下模板、上冲头、下冲头、侧凹模构成与驱动轮结构相适应的型腔。

所述的上模板包括第一模芯、第一内模套与第一外模套，所述的第一模芯为圆管状结构，所述的上冲头位于第一模芯内，且上冲头的外径等于第一模芯的内径，所述的上冲头底部设置有圆柱状的第一凸起，所述的第一凸起的外径等于驱动轮的内径。第一模芯、第一内模套、上冲头一起构成了驱动轮上半部分的结构型腔。

所述的下模板包括第二模芯、第二内模套与第二外模套，所述的第二模芯为圆管状结构，所述的下冲头为圆柱状结构且外表面轴向设置有多条凸棱，所述的下冲头的外表面结构与驱动轮上的卡轮外表面结构相同，所述的第二模芯的内壁与下冲头的外表面结构相适应，所述的下冲头在第二模芯内可沿轴向移动，所述的第二模芯与下冲头无缝衔接，所述的下冲头的顶部设置有圆柱状的第二凸起，所述的第二凸起的直径等于驱动轮的内径。第二模芯、第二内模套、下冲头一起构成了驱动轮下半部分的结构型腔。

所述的第一模芯与第二模芯之间存在间距，所述的间距等于驱动轮外轮的高度，所述的第一内模套外套在第一模芯外，第一外模套外套在第一内模套外，所述的第二内模套外套在第二模芯外，第二外模套外套在第二内模套外，所述的第一内模套与第二内模套之间无间隙贴合，所述的侧凹模由第一内模套、第二内模套的内壁上穿出。

所述的侧凹模包括端部的半球体、尾部的柱状体以及连接半球体与柱状体的圆台件，所述的柱状体横置且端部与圆台件的下底面衔接，所述的半球体与圆台件的上底面衔接，半球体的直径等于圆台件的上底面直径，所述的圆台件的上底面直径小于下底面直径。上述结构设置使得侧凹模上的半球体可以在与圆台件结构相适应的通道位置处移动，侧凹模上的圆台件可以在与柱状体结构相适应的通道位置处移动。而侧凹模朝向型腔运动的位置受限。

所述的上模板与下模板之间设置有多条供侧凹模径向移动的通道，一条通道内安装有一个侧凹模。驱动轮上的一个半球形凹槽对应一个侧凹模，一个侧凹模可以在胚料上形成一个半球形凹槽。

所述的第一内模套与第二内模套之间构成通道的中部与圆台件、柱状体结构相适应，所述的第一内模套、第二内模套的侧壁上的开口仅供半球体穿出，所述的柱状体的尾部设置有倾斜弧面，所述的第一外模套的下底面设置有与倾斜弧面相适应的圆锥面。第一外模套的结构与柱状体尾部结构相适应，第一外模套向下运动能够施力在倾斜弧面上，带动侧凹模移动。

所述的侧凹模的下端设置有凸台，所述的凸台与第二内模套的外侧面之间设置有弹簧，当侧凹模的端部穿出第一内模套、第二内模套时弹簧处于压缩状态。弹簧的作用就是：在第一外模套向上移动，离开侧凹模后，弹簧施力将侧凹模向外推开，使得侧凹模恢复到初始位置。

所述的第一内模套上方设置有用于调整与下模板间隙的调整块。在上模板与下模板合模时，可以调整侧凹模在上模套、下模套内的间隙。

一种驱动轮成型方法，其步骤为：

(1)取圆柱体胚料预先进行下端部锻压，使得其下端部形成卡轮结构。

(2)上冲头退入上模板内，上模板与下模板分开将型腔露出，此时侧凹模在弹簧的作用下从型腔中退出。

(3)在下模板内的型腔内正立放入步骤(1)中预处理后胚料，胚料的直径小于型腔的直径。

(4)压机驱动上模板向下移动，第一外模套的圆锥面率先与侧凹模上的倾斜弧面接触，上模板继续向下移动，第一外模套向侧凹模上的倾斜弧面施力推动侧凹模向型腔移动。

(5)上模板受到闭塞力带动上模板与下模板合模且保持合模状态，此时侧凹模上的半球件位于型腔内的预定位置。

(6)压机驱动上冲头继续下压，胚料的上端面与下端面开始挤压变形，胚料的上端面在第一凸起的作用下产生圆柱状凹槽。

(7)压机驱动上冲头持续下压至最底端，胚料向上模板、下模板中部的型腔内延展，胚料的外周受到侧凹模的挤压形成半球形凹槽，胚料将继续向四周延展成型。

(8)压机控制上冲头上升，上模板受到的闭塞力减小至零再由压机带动上升，侧凹模的的倾斜弧面失去推力在弹簧的作用下退回到初始位置，上模板与下模板之间完成开模。

(9)压机驱动下冲头上升将成型驱动轮从下模板型腔内顶出，完成脱模。

(10)对步骤(9)中的成型驱动轮上的圆柱状凹槽进行冲切得到通孔，完成驱动轮的生产加工。

闭塞成形时，始终需要给上模板、下模板提供了足够大的力使其闭合，我们称之为闭塞力。这种场合下，闭塞力必需大于锻造力，否则上、下凹模不能保持封闭，锻件会产生飞边，严重时使上模板、下模板彻底分开，彻底破坏了闭塞成形条件，导致闭塞锻造过程失败。在本发明中，同样需要对上模板、下模板施加闭塞力，使其合模并在锻造过程中保持闭合。单纯依靠压机无法实现，因此在上模板或者下模板上连接一个施力部件来施加闭塞力，比如弹簧。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过上模板、下模板来形成一个与驱动轮结构相适应的型腔。上冲头起到冲压作用的同时，用于形成驱动轮中部的圆柱状凹槽。下冲头配合上冲头使用。下冲头与下模板之间的间隙用于形成驱动轮底部的卡轮。侧凹模则是用于形成驱动轮外周面的半球形凹槽。本发明能够一次性将胚料锻打成驱动轮。相比较于原有的工艺，本发明省去了很多复杂的工艺，提高了工作效率、降低了生产成本，并且能够确保产品的精度。

附图说明

图1为现有的驱动轮结构示意图；

图2为本发明内部结构示意图；

图3为本发明开模状态下的结构示意图；

图4为本发明合模状态下的结构示意图；

图5为胚料的结构示意图；

图6为胚料初步加工后的结构示意图；

图7为胚料成型后的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图2至图4所示：一种驱动轮锻压加工模具，包括上模板1与下模板2，上模板1与下模板2合模后中部设置有型腔3，上模板1、下模板2的中心分别设置有上下移动上冲头4、下冲头5，上冲头4的下端部为阶梯状，下冲头5的上端部与下模板2之间存在间隙，型腔3的侧面设置有多个沿着型腔3径向移动的侧凹模6，侧凹模6的端部位于型腔3内，多个侧凹模6围绕型腔3外周设置，上模板1、下模板2、上冲头4、下冲头5、侧凹模6构成与驱动轮结构相适应的型腔3。

上模板1包括第一模芯21、第一内模套22与第一外模套23，第一模芯21为圆管状结构，上冲头4位于第一模芯21内，且上冲头4的外径等于第一模芯21的内径，上冲头4底部设置有圆柱状的第一凸起24，第一凸起24的外径等于驱动轮的内径。

下模板2包括第二模芯31、第二内模套32与第二外模套33，第二模芯31为圆管状结构，下冲头5为圆柱状结构且外表面轴向设置有多条凸棱35，下冲头5的外表面结构与驱动轮上的卡轮12外表面结构相同，第二模芯31的内壁与下冲头5的外表面结构相适应，下冲头5在第二模芯31内可沿轴向移动，第二模芯31与下冲头5无缝衔接，下冲头5的顶部设置有圆柱状的第二凸起34，第二凸起34的直径等于驱动轮的内径。

第一模芯21与第二模芯31之间存在间距，间距等于驱动轮外轮的高度，第一内模套22外套在第一模芯21外，第一外模套23外套在第一内模套22外，第二内模套32外套在第二模芯31外，第二外模套33外套在第二内模套32外，第一内模套22与第二内模套32之间无间隙贴合，侧凹模6由第一内模套22、第二内模套32的内壁上穿出。

侧凹模6包括端部的半球体51、尾部的柱状体53以及连接半球体51与柱状体53的圆台件54，柱状体53横置且端部与圆台件54的下底面衔接，半球体51与圆台件54的上底面衔接，半球体51的直径等于圆台件54的上底面直径，圆台件54的上底面直径小于下底面直径。

上模板1与下模板2之间设置有多条供侧凹模6径向移动的通道，一条通道内安装有一个侧凹模6。

第一内模套22与第二内模套32之间构成通道的中部与圆台件54、柱状体53结构相适应，第一内模套22、第二内模套32的侧壁上的开口仅供半球体51穿出，柱状体53的尾部设置有倾斜弧面71，第一外模套23的下底面设置有与倾斜弧面71相适应的圆锥面72。

侧凹模6的下端设置有凸台82，凸台82与第二内模套32的外侧面之间设置有弹簧81，当侧凹模6的端部穿出第一内模套22、第二内模套时弹簧81处于压缩状态。第一内模套22上方设置有用于调整与下模板2间隙的调整块91。

如图5至图7所示：一种驱动轮成型方法，其步骤为：

(1)取圆柱体胚料100预先进行下端部锻压，使得其下端部形成卡轮12结构。

(2)上冲头4退入上模板1内，上模板1与下模板2分开将型腔3露出，此时侧凹模6在弹簧81的作用下从型腔3中退出。

(3)在下模板2内的型腔3内正立放入步骤(1)中预处理后胚料101，胚料101的直径小于型腔3的直径。

(4)压机驱动上模板1向下移动，第一外模套23的圆锥面72率先与侧凹模6上的倾斜弧面71接触，上模板1继续向下移动，第一外模套23向侧凹模6上的倾斜弧面71施力推动侧凹模6向型腔3移动。

(5)上模板1受到闭塞力带动上模板1与下模板2合模且保持合模状态，此时侧凹模6上的半球件位于型腔3内的预定位置。

(6)压机驱动上冲头4继续下压，胚料101的上端面与下端面开始挤压变形，胚料101的上端面在第一凸起24的作用下产生圆柱状凹槽。

(7)压机驱动上冲头4持续下压至最底端，胚料101向上模板1、下模板2中部的型腔3内延展，胚料101的外周受到侧凹模6的挤压形成半球形凹槽13，胚料101将继续向四周延展成型。

(8)压机控制上冲头4上升，上模板1受到的闭塞力减小至零再由压机带动上升，侧凹模6的的倾斜弧面71失去推力在弹簧81的作用下退回到初始位置，上模板1与下模板2之间完成开模。

(9)压机驱动下冲头5将成型驱动轮从下模板2型腔3内顶出，完成脱模。

(10)对步骤(9)中的成型驱动轮上的圆柱状凹槽进行冲切得到通孔，完成驱动轮的生产加工。