[发明专利]一种提高轴类零件冷精整凹模使用寿命的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属塑性成形领域，具体说是涉及一种适用于提高轴类零件外圆直径尺寸冷精整凹模使用寿命的方法。

技术背景

冷精整工艺是指利用冷挤压原理，对零件关键部位在模具内进行小变形量挤压，以提高零件的尺寸精度以取代或部分取代机械加工的工艺方法，属于近年来快速发展的近净成形加工技术，通过冷精整的尺寸精度等级可达7～8级。利用这种方法来制造零件，具有生产效率高、尺寸一致性好和表面光洁度高等诸多优点，且生产成本低。但因零件冷精整部分的尺寸公差很小，所以就对精整凹模提出的很高的要求，而这种成形工艺的特点是：成形力一般较低，因此凹模很少因受力和疲劳而引起破坏，其主要生效形式主要表现为凹模内腔因磨损而使得工件的尺寸超出设计的要求。所以如何提高精整凹模的耐磨性是提高精整凹模寿命的关键所在，提高凹模耐磨性的方法主要有：（1）提高毛坯的润滑质量；（2）对凹模表面进行涂层处理；（3）更换更加耐磨的凹模材料。其中对凹模表面进行涂层处理的方法已在实际生产中应用，效果很好；对于提高毛坯的润滑质量，要想在现在生产中大量应用磷皂化技术的基础上进行提高比较困难；而耐磨性比较高的凹模材料就是硬质合金，再想提高更加困难。本发明利用薄壁圆筒受力原理，针对轴类零件外圆直径尺寸冷精整凹模提出一套通过分步地增加凹模过盈量，使凹模内孔收缩的方法，让凹模重复使用，以此来提高凹模的使用寿命。

发明内容

本发明的目的正是针对上述轴类零件冷精整生产中，如何提高模芯的使用寿命而提出的一种方法，该方法可使轴类零件外圆直径尺寸冷精整凹模使用寿命成倍提高。

本发明的目的可通过以下技术方案来实现的：

本发明的提高轴类零件冷精整凹模使用寿命的方法以过盈配合的方式将硬质合金模芯的外圆与应力圈装配孔的内圆配磨成相互配合的1.5°锥面，在常温条件下用压力机将硬质合金模芯和应力圈压合，并使硬质合金模芯外圆大端端面与应力圈装配孔大端端面位于同一平面；在随后的使用过程中，硬质合金模芯内孔磨损，尺寸超差后，通过多次地将硬质合金模芯向应力圈内孔小端方向进一步压合，增大过盈量，使硬质合金模芯内孔收缩，以继续使用提高使用寿命的方法。

本发明在将硬质合金模芯向应力圈装配孔小端方向进一步压合后，为防止使用过程中硬质合金模芯向下滑动，在硬质合金模芯下端加一圆形垫圈，圆形垫圈内孔直径大于硬质合金模芯内孔刃带直径。

本发明中所述的硬质合金模芯的外圆与应力圈装配孔的内圆之间的过盈配合量为3‰~12‰。

本发明的有益效果如下：

采用本发明的方法可使轴类零件外圆直径尺寸冷精整凹模使用寿命成倍提高，且方法简单、方便、成本低，可以大大降低生产实际中的模具使用和加工成本。

附图说明

图1为薄壁圆筒受力原理示意图。

图中实线部分为收缩前轮廓线，虚线部分为收缩后轮廓线，P为外壁圆周压力，Δr为内孔收缩量。

图2 为硬质合金模芯和应力圈压合前示意图。

图3为硬质合金模芯和应力圈压合后示意图。

图4 增加使用寿命后的压合示意图。

图中序号：1为应力圈，2 为硬质合金模芯，3 为圆形垫圈。

具体实施方式

本发明以下结合实施例（附图）作进一步描述：

如图1所示，本发明的方法利用薄壁圆筒外圆壁受均匀压力时，内孔壁收缩，内孔直径变小的原理，通过分步增加凹模过盈量，使凹模内孔收缩的方法，让凹模重复使用，以此来提高凹模的使用寿命。

如图2所示，为了达到以上目的，将轴类零件外圆直径尺寸冷精整凹模设计成应力圈和硬质合金模芯组合式结构，以及垫于硬质合金模芯下的圆形垫圈。设计中，应力圈高度为L1，硬质合金模芯高度为L2，硬质合金模芯外圆直径为D，硬质合金模芯内孔工作刃带直径为d，应力圈外圆直径为D1。其中，L1=L2+0.2D，以便于使用过程中的进一步压合；应力圈外圆直径D1=5d；硬质合金模芯外圆直径D=1.5d，为薄壁型结构，以便压合时的内孔收缩；应力圈和硬质合金模芯配合锥面采用1.5°；在进一步压合后，在硬质合金模芯下端面加垫圆形垫圈，以防止使用过程中硬质合金模芯向下滑动，圆形垫圈内孔直径大于硬质合金模芯内孔刃带直径。

如图2所示，本发明的提高轴类零件外圆直径尺寸冷精整凹模使用寿命的具体方法如下：首先将硬质合金模芯1的外圆与应力圈装配孔的内圆配磨成相互配合的1.5°锥面，并以3‰的过盈量在常温下用压力机将硬质合金模芯1和应力圈2压合，并使硬质合金模芯1外圆大端端面与应力圈2内孔大端端面在同一平面（见附图3），压合后进行初次使用，直至硬质合金模芯1内孔刃带直径尺寸磨损超差；然后，将模具取下，放到压机上，将硬质合金模芯1向应力圈2内孔小端方向进一步压合（见附图4），增加3～4‰的过盈量，使硬质合金模芯1内孔收缩，硬质合金模芯1内孔刃带直径尺寸变小，以继续使用；再次使用至硬质合金模芯1内孔刃带直径尺寸磨损超差，重复以上方法，可使硬质合金模芯1进一步使用，最大过盈量可压至12‰。为了防止进一步压合后，使用过程中硬质合金模芯1向下滑动，在硬质合金模芯1下端面加垫圆形垫圈3（见附图4），圆形垫圈3内孔直径大于硬质合金模芯1内孔刃带直径。