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        用熱擠壓方式一次成形軸承套圈內六球形滑道的方法
        作者:廣州依納  發表時間:2013-03-04  點擊:89
          摘 要:通過對軸承套圈擠壓工藝的分析,研究了用熱擠壓方式一次成形軸承套圈內六球形滑道的方法,闡述了實現這種工藝的模具設計。   關鍵詞:球形件;熱擠壓;模具設計  一、前言  軸承套圈與星形套組成汽車上等角速球籠式萬向節,用在前驅動的轎車上。零件形狀如圖1所示。該種零件為杯—桿形梯形件,頭部的杯體口部小、內腔大,在中間球形腔上均勻分布六個球形滑道。工作時,在六個球道處由六個球與星形套配合,是汽車上的轉向零件。因為要求轉向靈活自如,球道內表面尺寸精度高,六個球道的位置精度±3。    我國傳統的加工方法采用正擠壓桿部、反擠壓杯部,使杯體內部直徑達到中間球形腔最小徑向尺寸,為直壁圓筒,然后在專用設備上先銑出中間球形腔、再銑出六個球形滑道,熱處理后精磨球道。這種加工方法的顯著缺點是機械加工工時長,材料利用率低,生產成本高。目前,國外采用冷縮徑工藝成形內六球道,將經過處理的反擠毛坯口部縮小,使杯體內壁與鑲塊式球形凸模貼模,其特點是成形后彈性恢復大,另外,由于是冷變形,所需變形力大,而且在冷縮徑前需要對坯料進行表面處理和磷化處理,增加了一道工序。國內的生產廠家尚未采用這種工藝?;谶@種情況,我們與廠家合作,共同研究了一套采用熱擠壓方式一次成形內六球道的工藝,設計出了實現該工藝的模具。   二、熱擠壓內六球道工藝分析  軸承套圈內六球道所在圓的直徑為φ61.54mm,加上磨量和收縮率后直徑為φ60.33mm,采用中頻感應爐加熱,無氧化皮,取尺寸公差為±0.50mm。在預成形的反擠工序中,杯部內直壁筒直徑可達到φ48mm,這樣,在擠壓內六球道的工序中,需要單面擠出的最大尺寸為6.17mm,變形程度為:    坯料材料為55號鋼,它的Ψ許用=55%~68%[1],因為Ψ<Ψ許用,所以可以用反擠壓的方式擠出六個球面。同時,每個球面的半徑僅為R6.6mm,這樣,擠出球面的凸模零件尺寸很小,為了保證凸模強度,采用熱擠壓來降低擠壓力,選擇始擠溫度為1150℃,終擠溫度為900℃。   軸承套圈擠壓成形工序如圖2所示。工藝過程:下料→加熱→熱擠壓桿部、鐓粗頭部→反擠壓頭部成杯形→熱擠壓內六球形滑道。    三、熱擠壓內六球道受力分析  采用組合凸模擠壓內六球道,擠壓過程中,圓柱凸模的球面逐漸被壓進坯料,隨著接觸面積和變形量的增大,變形力增大,在接近最大直徑處,變形力達到最大值,假設接觸面受均布載荷的作用,毛坯及圓柱凸模受力如圖3所示。圓柱形凸模的直徑大小既要滿足自身的強度要求,又要保證凸模保持架的直徑足夠大,承受六個圓柱凸模同時的壓力,經優化設計后,對選取的零件尺寸進行強度校核滿足要求。    四、熱擠壓內六球道模具設計  熱擠壓內六球形滑道模具設計是整個工藝成敗的關鍵,在此我們設計了具有雙動功能的模具結構。模具結構如圖4所示。   擠壓時,凸模保持架1首先下行接觸毛坯,由前端的錐形面定位在毛坯中央,此時,圓柱凸模3已經與毛坯接觸在I的位置。隨后凸模2推動圓柱凸模3沿著凸模固定架1的弧面運動,由初始位置Ⅰ到終了位置Ⅱ。由于在圓周方向均布六個小球,在一次工作行程中能同時壓出六個球道,保證了六球道的位置精度?;爻虝r,凸模先上行,然后凸模固定架帶動圓柱凸模沿著已成形的球道滾動,退出擠壓件的內球道。    在工作過程中,圓柱凸模始終處于高溫動載狀況,屬于易損件,因而將凸模做成組合形式,便于更換。其次,由于圓柱凸模端面為球形,在擠壓坯料時為弧線接觸,逐漸壓入,所承受的變形力小,有益于延長模具壽命。另外,模具結構簡單,適合于實際生產,可以盡快轉變為經濟效益。
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