萬向節軸承外圈製備方法及該方法中採用的軸承外圈模具的製作方法
2023-06-16 11:36:36 1
專利名稱：萬向節軸承外圈製備方法及該方法中採用的軸承外圈模具的製作方法
技術領域：
本發明涉及軸承製備方法，特別涉及萬向節軸承外圈製備方法及該方法中採用的 軸承外圈模具。
背景技術：
現有萬向節軸承外圈的製備方法多採用熱鍛方法，如中國專利號為 200810061801. 3的發明所公開的「軸承套圈的製造工藝」，其採取的技術如下依次包括棒 料、熱鍛、退火、車削加工、熱處理及磨削加工，然而利用此種技術方案其材料利用率低下， 往往僅有40%左右，且製得的軸承套圈承載能力低，常常出現軸承外圈開口裂開及脫底的 現象。
發明內容
本發明的目的是提供一種萬向節軸承外圈的製備方法，其材料利用率高，且製得 的萬向節軸承外圈的承載能力強，解決了背景技術的不足。本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的萬向節軸承外圈的製備 方法，它依次包括以下步驟
(1)下料將圓餅狀原料通過衝床製得碗狀坯料；
(2)磷化對碗狀坯料進行磷化處理；
(3)變薄拉伸將經步驟(2)磷化獲得的碗狀坯料利用型腔呈階梯狀的軸承外圈模具 在液壓式衝床上衝壓成粗成品；
(4)車邊對上述粗成品進行車削加工，控制邊壁的高度；
(5)底部處理利用液壓式衝床對經步驟(4)獲得的粗成品進行至少兩次打底；
(6)再次車邊對經步驟(5)獲得的粗成品的開口邊緣進行車邊；
(7)熱處理在網袋爐或連續爐中對粗成品進行熱處理。本發明所採用的圓餅狀原料的材質為低碳合金鋼鋼板，如12_20Cr低碳鉻鉬合金 鋼，15-20Mn低碳合金鋼。作為本發明的優選，所述步驟(1)中的碗狀坯料由圓餅狀原料經機械式衝床衝壓 而成。作為本發明的優選，所述步驟(5)底部處理為第一次打底採用液壓式衝床將經 步驟(4)車邊獲得的粗成品的底面邊緣的弧度進行修整；第二次打底採用液壓式衝床將已 經第一次打底的粗成品的底面進行修整，使底面向內凹進。第二次打底是為了保證底壁厚度的要求，同時底面向內凹進的結構也增加了產品 的強度，使該產品不易變形及脫底。作為本發明的優選，所述步驟(7)熱處理之後還具有步驟(8)整形及竄光。本發明還提供一種上述步驟(3)變薄拉伸中採用的型腔呈階梯狀的軸承外圈模 具，該軸承外圈模具至少分為兩層，每一層都具有一個分型腔，每個分型腔的形狀相同，沿衝壓方向，上一分型腔的最小尺寸較下一分型腔的最小尺寸大，且每層的分型腔的中軸線重合。層與層之間的分界面為分型腔之間的分界面；所述的階梯狀是指沿衝壓方向，上 一分型腔的最小尺寸較下一分型腔的最小尺寸大；由於該軸承模具至少分為兩層，且型腔 呈階梯狀，因此，碗狀坯料在被衝壓過程中，其邊壁的厚度並非一次形成，而是沿衝壓方向， 每經過一個分型腔便相應變薄，直至經最後一個分型腔成形，從而減少了衝壓過程中，軸承 外圈模具所承受的膨脹力，因此，降低了軸承外圈模具的損耗。作為本發明的優選，該軸承外圈模具分為三層。作為本發明的優選，每個分型腔沿衝壓方式依次設有導向段、工作段、豎直段及過 應緩衝段；沿衝壓方向，上一分型腔豎直段的尺寸位於下一分型腔導向段的最大尺寸與最 小尺寸之間。每個分型腔豎直段的尺寸為該分型腔的最小尺寸；作為碗狀坯料在被衝壓過程中 至少經兩次導向，從而保證了產品的同心度；同心度的保證有利於該產品與其它部件之間 的配合；且萬向節軸承外圈在使用過程中處於高速轉動狀態，如果同心度不高，該萬向節軸 承外圈在使用中易顫動，則磨損加大，使用壽命降低；導向段主要是校正碗狀坯料的位置， 以確保最終產品的同心度；工作段主要是拉伸碗狀坯料的邊壁，使其變薄，以進豎直段；過 應緩衝段主要是釋放碗狀坯料在被衝壓時產生的過應力，以減少衝壓過程中對軸承外圈模 具的衝擊；工作段在此也具有導向的作用，進一步保證產品的同心度。作為本發明的優選，該軸承外圈模具分為外模及內模，所述型腔設於內模中，所述 外模包圍內模，外模與內模之間過盈配合。由於衝壓過程中，內模邊壁的受力巨大，而易裂開，外模的設置則有效地提高了該 軸承外圈模具的承載能力。作為本發明的優選，所述外模的材質為碳素鋼，所述內模的材質為鎢鋼。鎢鋼屬於硬質合金，又稱之為鎢鈦合金，硬度可以達到HRB89至95，因此，該軸承 外圈模具具有較高的耐磨損性，提高了模具的使用壽命。綜上所述，本發明具有以下有益效果
1、由於本發明製備的萬向節軸承外圈是由原料通過步驟(3)變薄拉伸直接衝壓而成， 因此，軸承外圈的滾道不經過任何機加工，滾道表面與採用背景技術製得的軸承外圈的滾 道表面相比，組織更加緻密，且表面存在著壓應力，從而，大大提高了該軸承外圈的磨損及 疲勞壽命，也因此，經實驗證明，在規格相同的情況下，採用本發明製備的軸承外圈的承載 能力至少比採用背景技術製備的軸承外圈增加20%，有效避免了開口裂開及脫底的現象；
2、本發明製備的萬向節軸承外圈是由原料通過步驟(3)變薄拉伸直接衝壓而成，不需 要加熱鍛造和機加工，因此，相比背景技術工序流程短，也顯然降低了能耗；此外，由於本發 明製備的軸承外圈沒有因機加工產生的退刀槽，因此，具有良好的金屬流向，使該軸承外圈 的應力分配更加合理，也因此，該軸承外圈的邊壁可以比採用背景技術製備的軸承外圈的 邊壁更薄，且不需要留加工餘量，因此，本發明的原料利用率達80%以上，相比背景技術節 約50%以上。
4
圖1是實施例步驟(1)中碗狀坯料的示意圖； 圖2是實施例中經步驟(3)獲得的粗成品的示意圖； 圖3是實施例中經步驟(4)獲得的粗成品的示意圖4是實施例中經步驟(5)第二次打底獲得的粗成品的示意圖； 圖5是實施例中經步驟(6)獲得的粗成品的示意圖； 圖6是實施例中軸承外圈模具的剖示圖。圖中，11、外模，12、內模，121、分型腔，1211、導向段，1212、工作段，1213、豎直段， 1214、過應緩衝段。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其並不是對本發明的限制，本領域技術人 員在閱讀完本說明書後可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本 發明的權利要求範圍內都受到專利法的保護。實施例萬向節軸承外圈的製備方法，它依次包括以下步驟
(1)下料將圓餅狀原料通過機械式衝床製得的碗狀坯料，碗狀坯料如圖1所示，可見 其開口、底面及邊壁均有不平整之處；
(2)磷化使碗狀坯料表面獲得一層不溶於水的磷酸鹽薄膜；
(3)變薄拉伸將經步驟(2)磷化獲得的碗狀坯料利用型腔呈階梯狀的軸承外圈模具 在液壓式衝床上衝壓成粗成品，該粗成品如圖2所示，其邊壁及底面較圖1所示碗狀坯料平 整，但開口處仍不平整；
(4)車邊對粗成品進行車削加工，控制粗成品邊壁的高度，邊壁的高度必須合理控制， 太高可能會導致在下一道打底工序中擠破打底模具，太短則會使產品的規格尺寸不符要 求，車邊後的粗成品如圖3所示，開口處也已平整；
(5)打底利用液壓式衝床對經步驟(4)獲得的粗成品至少進行兩次打底，第一次打底 採用液壓式衝床將經步驟(4)車邊獲得的粗成品的底面邊緣的弧度進行修整；第二次打底 採用液壓式衝床將已經第一次打底的粗成品的底面進行修整，使底面向內凹進，第二次打 底後的粗成品如圖4所示；也可再進行第三次打底以使產品精度更高；
(6)再次車邊對經步驟(5)獲得的粗成品的開口邊緣進行翻邊處理，翻邊處理主要是 為了符合產品的工藝要求，翻邊處理後的粗成品如圖5所示；
(7)熱處理在網袋爐或連續爐中對粗成品進行熱處理；
(8)整形及竄光。步驟(3)變薄拉伸中採用型腔呈階梯狀的軸承外圈模具，如圖6所示，分為外模11 及內模12，所述型腔設於內模12中，所述外模11包圍內模12，外模11與內模12之間過盈 配合，且沿衝壓方向，此軸承外圈模具分為三層，每一層都具有一個分型腔121，每個分型腔 121沿衝壓方向依次設有導向段1211、工作段1212、豎直段1213及過應緩衝段1214。每個分型腔121的形狀相同，且沿衝壓方向，上一分型腔121的最小尺寸較下一分 型腔121的最小尺寸大，即上一分型腔121豎直段1213的尺寸大於下一分型腔121豎直段1213的尺寸，且上一分型腔121豎直段1213的尺寸位於下一分型腔121導向段1211的最 大尺寸與最小尺寸之間。每層的分型腔121的中軸線重合。外模11的材質為碳素鋼，內模12的材質為鎢鋼。本實施例採用的原料為低碳合金鋼鋼板，特別適合於製備大中規格的萬向節軸承 外圈，例如，直徑大於24mm以上的萬向節軸承外圈。
權利要求
萬向節軸承外圈的製備方法，其特徵在於，它依次包括以下步驟(1)下料將圓餅狀原料通過衝床製得的碗狀坯料；(2)磷化對碗狀坯料進行磷化處理；(3)變薄拉伸將經步驟(2)磷化獲得的碗狀坯料利用型腔呈階梯狀的軸承外圈模具在液壓式衝床上衝壓成粗成品；(4)車邊對粗成品進行車削加工，控制粗成品邊壁的高度；(5)底部處理利用液壓式衝床對經步驟(4)獲得的粗成品進行至少兩次打底；(6)再次車邊對經步驟(5)獲得的粗成品的開口邊緣進行車邊；(7)熱處理在網袋爐或連續爐中對粗成品進行熱處理。
2.根據權利要求1所述的萬向節軸承外圈的製備方法，其特徵在於，所述步驟(1)中的 碗狀坯料由圓餅狀原料經機械式衝床衝壓而成。
3.根據權利要求1所述的萬向節軸承外圈的製備方法，其特徵在於，所述步驟(5)打底 為第一次打底採用液壓式衝床將經步驟(4)車邊獲得的粗成品的底面邊緣的弧度進行修 整；第二次打底採用液壓式衝床將已經第一次打底的粗成品的底面進行修整，使底面向內 凹進。
4.根據權利要求1所述的萬向節軸承外圈的製備方法，其特徵在於，所述步驟(7)熱處 理之後還具有步驟(8)整形及竄光。
5.權利要求1中步驟(3)變薄拉伸中採用的型腔呈階梯狀的軸承外圈模具，其特徵在 於，該軸承外圈模具至少分為兩層，每一層都具有分型腔，每個分型腔的形狀相同，沿衝壓 方向，上一分型腔的最小尺寸較下一分型腔的最小尺寸大，且每層的分型腔的中軸線重合。
6.根據權利要求5所述的軸承外圈模具，其特徵在於，該軸承外圈模具分為三層。
7.根據權利要求6所述的軸承外圈模具，其特徵在於，每個分型腔沿衝壓方式依次設 有導向段、工作段、豎直段及過應緩衝段；沿衝壓方向，上一分型腔豎直段的尺寸位於下一 分型腔導向段的最大尺寸與最小尺寸之間。
8.根據權利要求7所述的軸承外圈模具，其特徵在於，該軸承外圈模具分為外模及內 模，所述型腔設於內模中，所述外模包圍內模，外模與內模之間過盈配合。
9.根據權利要求8所述的軸承外圈模具，其特徵在於，所述外模的材質為碳素鋼，所述 內模的材質為鎢鋼。
全文摘要
本發明涉及軸承製備方法，特別涉及萬向節軸承外圈製備方法及該方法中採用的軸承外圈模具。本發明是通過以下技術方案得以實現的萬向節軸承外圈的製備方法，它依次包括以下步驟(1)下料；(2)磷化；(3)變薄拉伸；(4)車邊；(5)底部處理；(6)再次車邊；(7)熱處理。上述萬向節軸承外圈的製備方法材料利用率高，且應用此方法製備的萬向節軸承外圈具有承載能力強的優點。
文檔編號B21D22/20GK101920434SQ201010235120
公開日2010年12月22日 申請日期2010年7月23日 優先權日2010年7月23日
發明者秦蘭英, 馬建枝 申請人:湖州歐亞軸承配件廠