一種汽車轉向器連接杆的成型模具的製作方法

2023-04-25 07:02:51

本發明屬於機械技術領域，涉及一種成型模具，尤其涉及一種汽車轉向器連接杆的成型模具。

背景技術：

汽車轉向系統對汽車的行駛至關重要，能夠使汽車按照駕駛員的意願控制汽車的形式方向，汽車轉向管柱總成是汽車轉向系統中最重要的部件，而連接杆則是汽車轉向管柱總成中的核心部件之一。

目前,汽車轉向器的連接杆採用的都是擠壓外型、擠壓內花鍵、機加工工序加工而成，具體為先利用模具將原料毛坯的外型擠壓成型為連接杆，連接杆的外型成型後再利用模具對連接杆進行內花鍵的擠壓，最後再利用車床進行機加工。這種加工方式由於將連接杆的外型及內花鍵分為兩次進行擠壓成型，造成加工工序多，產品的加工周期較長，企業的生產效率低下，而且分次進行擠壓更是會使得每次擠壓時的基準不統一，從而導致內花鍵與連接杆的桿身的同軸度較差。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術存在的上述問題，提出了一種汽車轉向器連接杆的成型模具，所要解決的技術問題是如何對連接杆的外型及內花鍵實現一次性成型，提高連接杆的內花鍵與桿身的同軸度。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：

一種汽車轉向器連接杆的成型模具，包括模座和模頭，所述的模座內設有模芯，模芯內具有型腔，所述的模頭位於模座的上方，所述的模頭的下端固定有外型衝頭，其特徵在於，所述的模頭下端還設有花鍵衝頭，所述的外型衝頭的下端設有連接孔，所述的花鍵衝頭的上端插入連接孔內且花鍵衝頭上端與外型衝頭通過緊配合形成固定，所述的花鍵衝頭與外型衝頭相垂直,所述的花鍵衝頭的下端向下延伸至外型衝頭的下端外，且花鍵衝頭下端的橫截面小於外型衝頭的橫截面。

製造連接杆時，將原料毛坯放置在模座上，然後下壓模頭。由於模頭的下端連接有外型衝頭以及花鍵衝頭，花鍵衝頭的上端插入外型衝頭下端的連接孔內且花鍵衝頭上端與外型衝頭通過緊配合形成固定，花鍵衝頭與外型衝頭由此相固定在一起,在模頭下壓時花鍵衝頭與外型衝頭會同步下移。花鍵衝頭的下端向下延伸至外型衝頭的下端外，花鍵衝頭與外型衝頭相垂直且花鍵衝頭的橫截面小於外型衝頭的橫截面，因此在模頭下壓至外型衝頭將原料毛坯擠入到模芯的型腔內時，花鍵衝頭會伸入到原料毛坯的內孔中。由於模芯內具有與汽車轉向器連接杆的形狀相對應的型腔，因此原料毛坯擠入到模芯的型腔內後會被型腔的內壁擠壓成連接杆的外型，而花鍵衝頭則會同時將原料毛坯的內孔擠壓形成內花鍵。

在製造模具時需要保證外型衝頭的橫截面大於花鍵衝頭下端的橫截面，這樣在模頭下壓時才能夠保證花鍵衝頭與外型衝頭不會相互幹涉，即表示花鍵衝頭擠壓內花鍵時不會影響到外型衝頭將原料毛坯壓入到模芯內擠壓外型，得以成功實現連接杆外型及內花鍵的一次成型。通過外型衝頭和花鍵衝頭的作用，使汽車轉向器連接杆的成型模具實現了連接杆的外型及內花鍵的一次性成型，由此減少了連接杆的加工工序，縮短了加工周期，很好地提高了企業的生產效率，且能夠很好地保證內花鍵與連接杆的桿身的同軸度。

在上述的汽車轉向器連接杆的成型模具中，所述的花鍵衝頭的下端具有擠壓部，所述的擠壓部外側具有外花鍵，且擠壓部在外花鍵上設有圓弧形的並齒面二。

在花鍵衝頭的擠壓部的外花鍵上設置並齒面二，能夠在原料毛坯的內孔擠壓成的內花鍵上形成同樣的並齒，從而使連接杆在利用本模具實現一次性成型連接杆的外型及內花鍵的同時還能夠滿足連接杆對於相位角的要求。

在上述的汽車轉向器連接杆的成型模具中，所述的連接孔為內花鍵孔，所述的花鍵衝頭的上端具有結合部，所述的結合部的外側具有外花鍵且結合部與連接孔通過緊配合方式形成固定，所述的連接孔的內壁上具有圓弧形的並齒面三，所述的結合部在外花鍵上對應設有並齒面一，所述的並齒面二與並齒面一沿花鍵衝頭的軸向相齊平。

由於外型衝頭的連接孔的內壁上具有並齒面三，花鍵衝頭在結合部的外花鍵上設有並齒面一，並齒面一與擠壓部上的並齒面二沿著花鍵衝頭的軸向相齊平，並齒面三的位置是固定不變的，那麼在將外型衝頭與花鍵衝頭通過帶外花鍵的結合部與連接孔相配合的形式形成固定後，並齒面二的位置也就自然被固定下來，從而就可以使連接杆上的內花鍵在擠壓成型後其上的並齒位置被確定以滿足連接杆對於相位角的要求。對於本成型模具一次性成型連接杆外型及內花鍵而言，由於連接杆有著通過內花鍵滿足相位角的要求，因此在將外型衝頭與花鍵衝頭相集成在一起時對於花鍵衝頭擠壓部上的並齒面二的位置有著極高的要求，在製造模具時對外型衝頭上的連接孔上的並齒面三的位置進行設置，能夠在成型時使成型好後的連接杆均滿足外型及內花鍵的要求。

在上述的汽車轉向器連接杆的成型模具中，所述的外型衝頭呈塊狀且外型衝頭的一側呈圓弧形，所述的並齒面三位於連接孔上遠離外型衝頭呈圓弧形的一側處，並齒面三上的圓弧頂點與外型衝頭呈圓弧形一側的圓弧頂點位於同一條線上。

由於連接孔為內花鍵孔，在無設計基準的情況下在內花鍵孔上確定並齒面三的位置是非常困難的，因此將外型衝頭的一側設置為圓弧形，這樣在連接孔的內壁上加工並齒面三時就可以以外型衝頭呈圓弧形一側的圓弧頂點為基準，這樣可以在加工時便確定好並齒面三在連接孔內壁上的位置，然後當花鍵衝頭與外型衝頭相配合後就自然可以將花鍵衝頭的擠壓部上的並齒面二的位置確定下來，那麼在連接杆上擠壓成型的內花鍵上的並齒位置也就被確定下來了。

在上述的汽車轉向器連接杆的成型模具中，所述的花鍵衝頭在擠壓部與結合部之間具有呈杆狀的連接部，所述的擠壓部與結合部的外徑相同且大於連接部的外徑。

擠壓部與結合部的外徑相同,那麼結合部上的並齒面一與結合部的並齒面三就容易保證沿花鍵衝頭的軸向相齊平,同時由於結合部起到與外型衝頭上的連接孔通過緊配合形成固定的作用,而擠壓部又是起到對原料毛坯上的內孔擠壓形成內花鍵的作用,因此結合部與擠壓部之間設置連接部且連接部小於結合部與擠壓部的外徑,在保證花鍵衝頭在與外型衝頭相配合實現一次性擠壓成型連接杆外型及內花鍵的同時還可以保證擠壓部在進入或退出原料毛坯的內孔時都更加順暢。

在上述的汽車轉向器連接杆的成型模具中，所述的連接孔貫穿外型衝頭的上下兩端，所述的擠壓部的下端邊沿具有錐形的導向面一，所述的結合部的下端邊沿具有錐形的導向面三。

在裝配時，將花鍵衝頭從外型衝頭的上方穿過連接孔，由於花鍵衝頭需要與外型衝頭通過帶外花鍵的結合部與連接孔緊配合形成固定，因此通過在結合部的下端邊沿處設置錐形的導向面三，使得花鍵衝頭的結合部能夠順利地導入到連接孔中，而在擠壓部的下端邊沿設置導向面三也是同樣的道理，另外，由於原料毛坯在被外型毛坯壓入到模芯的型腔內時會受到向內的擠壓力，因此導向面三還可以使擠壓部能夠順利地導入到原料毛坯的內孔中來擠壓形成內花鍵。

在上述的汽車轉向器連接杆的成型模具中，所述的擠壓部的上端邊沿具有錐形的導向面二。

在擠壓部的下端邊沿設置錐形的導向面二是為了在原料毛坯的內孔中形成內花鍵後能夠順利地使花鍵衝頭的擠壓部從原料毛坯的內孔中退出來。

在上述的汽車轉向器連接杆的成型模具中，所述的花鍵衝頭上沿軸向開設有貫穿的排氣孔。

由於原料毛坯在成型時受到模芯的型腔內壁的擠壓以及花鍵衝頭的擠壓部的側壁的擠壓，因此，為了使連接杆能夠順利成型，通過在花鍵衝頭上設置排氣孔來使原料毛坯的內孔中的空氣從排氣孔中排出，以防止被擠壓的空氣對連接杆的內花鍵的成型造成影響，這也是為了使本汽車轉向器連接杆的成型模具能夠更順利地實現連接杆外型及內花鍵的一次性成型。

與現有技術相比，本汽車轉向器連接杆通過在外型衝頭上集成花鍵衝頭，實現了連接杆的外型及內花鍵的一次性成型，減少了連接杆的加工工序，縮短了加工周期，很好地提高了企業的生產效率，而且由於減少了擠壓工序，很好地保證了成型後的內花鍵與連接杆的桿身的同軸度，也使得連接杆在加工過程中的公差更加穩定和準確；另外，將外型衝頭與花鍵衝頭通過帶外花鍵的結合部與連接孔相配合的形式形成固定，並齒面二的位置也就自然被固定下來，從而就可以使連接杆上的內花鍵在擠壓成型後其上的並齒位置被確定以滿足連接杆對於相位角的要求。

附圖說明

圖1是本汽車轉向器連接杆的成型模具的縱向剖視圖。

圖2是本汽車轉向器連接杆的成型模具中模頭處的爆炸圖。

圖3是本汽車轉向器連接杆的成型模具中外型衝頭及花鍵衝頭處的橫向剖視圖。

圖4是本汽車轉向器連接杆的成型模具中花鍵衝頭的示意圖。

圖中，1、模座；1a、模座一；1b、模座二；1c、模座三；2、模頭；3、模芯；3a、型腔；3b、模芯一；3c、模芯二；3d、模芯三；4、外型衝頭；4a、連接孔；4a1、並齒面三；5、花鍵衝頭；5a、結合部；5a1、並齒面一；5a2、導向面三；5b、擠壓部；5b1、導向面一；5b2、導向面二；5b3、並齒面二；5c、連接部；5d、排氣孔；6、定位套；6a、裝配孔。

具體實施方式

以下是本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明並不限於這些實施例。

如圖1和圖2所示，一種汽車轉向器連接杆的成型模具，包括模座1和模頭2，模座1內設有模芯3，模芯3的內部具有與連接杆的外型相匹配的型腔3a。模頭2位於模座1的上方，模頭2的下端設有外型衝頭4，模頭2內設有定位套6，定位套6的中心處設有與外型衝頭4的形狀相配的裝配孔6a，外型衝頭4的上端固定在裝配孔6a內，外型衝頭4的下端伸出模頭2的下端外。在本實施例中，模座1包括模座一1a、模座二1b以及模座三1c，且模座一1a、模座二1b以及模座三1c由上至下疊放，模芯3包括模芯一3b、模芯二3c以及模芯三3d，模芯一3b設置於模座一1a內，模芯二3c設置於模座二1b內，模芯三3d設置於模座三1c內，且模芯一3b、模芯二3c以及模芯三3d的內腔形成整個模芯3的型腔3a，由於連接杆的長度較長，而模座1的長度太長又無法加工，因此將模座1分為模座一1a、模座二1b以及模座三1c進行加工，在使用時再將模座一1a、模座二1b以及模座三1c疊放形成整個模座1。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，模頭2的下端還設有花鍵衝頭5，外型衝頭4上開設有連接孔4a，花鍵衝頭5呈杆狀，花鍵衝頭5的上端具有帶外花鍵的結合部5a，連接孔4a為內花鍵孔，結合部5a插入到連接孔4a內且結合部5a與外型衝頭4通過緊配合形成固定。結合部5a的下端邊沿具有錐形的導向面三5a2，連接孔4a貫穿外型衝頭4的上下兩端。在裝配時，將花鍵衝頭5從外型衝頭4的上方穿過連接孔4a，由於花鍵衝頭5需要與外型衝頭4通過帶外花鍵的結合部5a與連接孔4a緊配合形成固定，也就表示結合部5a與連接孔4a之間為過盈配合，因此通過在結合部5a的下端邊沿處設置錐形的導向面三5a2，使得花鍵衝頭5的結合部5a能夠順利地導入到連接孔4a中。

花鍵衝頭5的下端向下延伸至外型衝頭4的下端外，且花鍵衝頭5下端的橫截面投射在外型衝頭4的橫截面上時花鍵衝頭5下端的橫截面位於外型衝頭4的橫截面內。花鍵衝頭5的下端具有帶外花鍵的擠壓部5b，擠壓部5b的下端邊沿具有錐形的導向面一5b1，擠壓部5b的上端邊沿具有錐形的導向面二5b2，由於花鍵衝頭5是通過擠壓部5b上的外花鍵對原料毛坯的內孔側壁進行擠壓而形成內花鍵的，因此在擠壓部5b的下端邊沿設置錐形的導向面一5b1有利於花鍵衝頭5在模頭2下壓時能夠順利進入到原料毛坯的內孔中，同時在擠壓部5b的下端邊沿設置錐形的導向面二5b2是為了在原料毛坯的內孔中形成內花鍵後能夠順利地使花鍵衝頭5從原料毛坯的內孔中退出來。花鍵衝頭5在擠壓部5b與結合部5a之間具有呈杆狀的連接部5c，擠壓部5b與結合部5a的外徑相同且大於連接部5c的外徑。

在製造連接杆時，將原料毛坯放置在模座1上，然後下壓模頭2。由於模頭2的下端連接有外型衝頭4以及花鍵衝頭5，花鍵衝頭5的下端向下延伸至外型衝頭4的下端外，且花鍵衝頭5下端的橫截面投射在外型衝頭4的橫截面上時花鍵衝頭5下端的橫截面位於外型衝頭4的橫截面內，因此外型衝頭4會將原料毛坯擠入模芯3內，同時花鍵衝頭5插入到原料毛坯的內孔中。由於模芯3內具有與汽車轉向器連接杆的形狀相對應的型腔3a，因此原料毛坯擠入到模芯3的型腔3a內後會被型腔3a的內壁擠壓成連接杆的外型。而由於花鍵衝頭5的下端具有帶外花鍵的擠壓部5b，花鍵衝頭5的擠壓部5b會對原料毛坯的內孔擠壓形成內花鍵，這樣一來，在原料毛坯的外型被擠壓形成連接杆外型的同時又在原料毛坯的內孔中擠壓出內花鍵來。

花鍵衝頭5在結合部5a的外花鍵上設有圓弧形的並齒面一5a1，外型衝頭4的連接孔4a的內壁上設有圓弧形的並齒面三4a1，並齒面三4a1與並齒面一5a1相貼合。花鍵衝頭5在擠壓部5b的外花鍵上設有圓弧形的並齒面二5b3，並齒面二5b3與並齒面一5a1沿著花鍵衝頭的軸向相齊平。在花鍵衝頭5的擠壓部5b的外花鍵上設置並齒面二5b3，能夠在原料毛坯的內孔擠壓成的內花鍵上形成同樣的並齒，從而使連接杆滿足對於相位角的要求。同時，由於外型衝頭4的連接孔4a的內壁上具有並齒面三4a1，花鍵衝頭5在結合部5a的外花鍵上設有並齒面一5a1，並齒面一5a1與擠壓部5b上的並齒面二5b3沿著花鍵衝頭的軸向相齊平，並齒面三4a1的位置是固定不變的，那麼在將外型衝頭4與花鍵衝頭5通過帶外花鍵的結合部5a與連接孔4a相配合的形式形成固定後，並齒面二5b3的位置也就自然被固定下來，從而就可以使連接杆上的內花鍵在擠壓成型後其上的並齒位置被確定以滿足連接杆對於相位角的要求。在本實施例中，外型衝頭4呈塊狀且外型衝頭4的一側呈圓弧形，並齒面三4a1位於連接孔4a上遠離外型衝頭4呈圓弧形的一側處，並齒面三4a1上的圓弧頂點與外型衝頭4呈圓弧形一側的圓弧頂點位於同一條線上。將外型衝頭4的一側設置為圓弧形，這樣在連接孔4a的內壁上加工並齒面三4a1時就可以以外型衝頭4呈圓弧形一側的圓弧頂點為基準，這樣可以在加工時便確定好並齒面三4a在連接孔4a1內壁上的位置，然後當花鍵衝頭5與外型衝頭4相配合後就自然可以將花鍵衝頭5的擠壓部5b上的並齒面二5b3的位置確定下來，那麼在連接杆上擠壓成型的內花鍵上的並齒位置也就被確定下來了。

此外，如圖2所示，在花鍵衝頭5上沿軸向設有貫穿的排氣孔5d，由於原料毛坯在成型時受到模芯3的型腔內壁的擠壓以及花鍵衝頭5的擠壓部5b的側壁的擠壓，因此，為了使連接杆能夠順利成型，通過在花鍵衝頭5上設置排氣孔5d來使原料毛坯的內孔中的空氣從排氣孔5d中排出，以防止被擠壓的空氣對連接杆的內花鍵的成型造成影響。

本汽車轉向器連接杆的成型模具通過將外型衝頭4與花鍵衝頭5集成在一起，實現了連接杆的外型及內花鍵的一次性成型，減少了連接杆的加工工序，縮短了加工周期，很好地提高了企業的生產效率，而且由於減少了擠壓工序，很好地提高了成型後的內花鍵與連接杆的桿身的同軸度，也使得連接杆在加工過程中的公差更加穩定和準確。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。