專利名稱：大尺寸滾子冷鐓沖壓方法及冷鐓沖壓模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種較大型短圓柱滾子軸承滾子成形加工用的冷鐓沖壓方法及冷鐓沖壓模具。
背景技術(shù)：
軸承(bearing)是一種應(yīng)用在轉(zhuǎn)動機構(gòu)上，用來支撐，減少摩擦以及承受負載的部件。 滾子是軸承內(nèi)部的一組必不可少的零件，該工藝專門為大尺寸規(guī)格的軸承而設(shè)計，滾子軸 承由于截面小，承載能力高，變形小，適用高負荷、高速運行、低振動和靜音的場合，同 時該產(chǎn)品徑向承載能力大，滾子與滾道呈線性接觸，適用于承受沖擊負荷，壽命長。同時 '滾子軸承也由于外形尺寸緊湊，強度大，承載能力較強，額定轉(zhuǎn)速高，精度高，因而廣泛 應(yīng)用于各個高端領(lǐng)域。目前滾子軸承的配套滾子大多仍然采用傳統(tǒng)的車削工藝，這種工藝 生產(chǎn)的滾子存在的缺點是
1. 目前裝配于成品軸承的滾子，作為初加工的車削加工雖然容易，但是沒有改變材料 內(nèi)部組織，難以實現(xiàn)均勻的金相組織，熱處理淬透性差，使得滾子力學(xué)性能差，本身強度 明顯不夠，不足以保證成品軸承的承載能力和抗疲勞強度，難以滿足目前高端領(lǐng)域所需要 的使用強度和額定承載能力。
2. 目前采用車加工工藝的滾子，由于車床本身的精度不高，不利于工件的加工定位， 而且尺寸公差帶來的誤差難以消除，粗糙度也低，不能保證最終滾子的加工精度，也就不 能保證成品軸承的裝配精度和旋轉(zhuǎn)精度。
3. 目前采用車加工工藝制造的滾子，由于加工工序多，所投入的人力和設(shè)備比較多， 所以造成材料成本、工藝成本和人、機成本過高，不易實現(xiàn)經(jīng)濟效益。
傳統(tǒng)的沖壓模具(見圖l)存在的缺點是
1. 傳統(tǒng)的沖壓模具結(jié)構(gòu)在高速冷鐓沖壓的過程中，沖模2'內(nèi)表面各個部分由于承受高 壓和強烈的摩擦磨損，因此內(nèi)表面容易出現(xiàn)軸向裂紋，倒角部分也容易出現(xiàn)裂紋和剝落， 推出桿l'也容易斷裂，因此所加工的滾子表面也伴隨著不同程度的裂紋、劃傷、折疊和毛
刺，結(jié)果導(dǎo)致①滾子表面出現(xiàn)嚴重缺陷，力學(xué)性能有所降低；②金屬內(nèi)部的金相組織也 不太均勻；③熱處理淬透性差。以上幾點影響了滾子本身的強度，不足以保證成品軸承的 承載能力和抗疲勞強度，難以滿足目前高端領(lǐng)域所需要的使用強度和額定承載能力。
2. 傳統(tǒng)的沖壓模具結(jié)構(gòu)采用的是整體式結(jié)構(gòu)，所以模具內(nèi)部的尺寸、偏差、形位公差、 粗糙度、熱處理的硬度和淬透性很難使模具的壽命提高，所以在滾子的冷鐓沖壓過程中由于模具結(jié)構(gòu)和尺寸公差帶來的誤差難以消除，粗糙度也低，各個批次的尺寸散差比較大， .不能保證滾子后續(xù)的精加工，也就不能保證成品軸承的裝配精度和旋轉(zhuǎn)精度。
3.傳統(tǒng)的沖壓模具結(jié)構(gòu)，由于是采用整體式結(jié)構(gòu)，使用壽命比較低，而且每次在更換 規(guī)格時候，整個模具都要重新設(shè)計和制造，不容易實現(xiàn)系列化，達不到互換要求，因此造 成原材料和模具制造過程中的不必要消耗，造成材料成本、工藝成本和人、機成本過高， 不易提高經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，而提供一種大尺寸 滾子冷鐓沖壓方法及冷鐓沖壓模具。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該大尺寸滾子冷鐓沖壓方法，其特征 在于包括以下步驟用棒料切斷模具將棒料切斷成滾子料段，用冷鐓沖壓模具將滾子料段 沖壓成滾子毛坯。
本發(fā)明在用棒料切斷模具將棒料切斷成滾子料段步驟之前還設(shè)置有棒料拉拔步驟。 本發(fā)明在用棒料切斷模具將棒料切斷成滾子料段步驟之前還設(shè)置有棒料退火步驟。 本發(fā)明在棒料退火步驟之前還設(shè)置有棒料拉拔步驟。
本發(fā)明所述棒料采用高碳鉻軸承鋼，滾子毛坯的直徑在23 28毫米之間。
本發(fā)明所述棒料切斷模具設(shè)置有送料輪、切斷模、切刀、料檔，棒料與送料輪、切斷 模活動連接，切刀安裝在切斷模的一端，料檔安裝在切刀的一邊。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案還包括一種冷鐓沖壓模具，其特征在于設(shè) 置有推出桿、沖模、沖頭，滾子料段、推出桿均與沖模匹配，沖頭與滾子料段匹配，沖頭 '與動力機構(gòu)連接。
本發(fā)明所述沖模設(shè)置有底模、內(nèi)套、中套、外套、螺墊、底模套，中套套在外套前部， 內(nèi)套套在中套里，底模套在底模套里，底模套套在外套中部，推出桿置于沖模中間，螺墊
置于外套后部并與推出桿匹配。
本發(fā)明內(nèi)套、中套、外套采用合金模具鋼制成。
本發(fā)明底模采用鑲嵌式硬質(zhì)合金制成。
本發(fā)明加工出來的滾子毛坯外形尺寸和形位公差均能達到車削的軟磨水平，而且倒角 自然成型，改變了傳統(tǒng)的車削工藝。本發(fā)明改善滾子本身的材料力學(xué)性能，改善滾子內(nèi)部 組織結(jié)構(gòu)，細化晶粒，保證了成品軸承的高強度、高轉(zhuǎn)速、長壽命，使得滾子的幾何尺寸 '和精度得到保證，從而實現(xiàn)了軸承的低振動和靜音，同時降低制造初期成本。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)沖壓模具的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明實施例棒料切斷模具的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明實施例冷鐓沖壓模具的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明實施例做成的滾子毛坯結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本發(fā)明實施例冷鐓沖壓方法的示意圖。
具體實施例方式
參見圖i 圖5，本發(fā)明實施例冷鐓滾子沖壓方法適用于短圓柱滾子軸承滾子的加工。 本發(fā)明利用圖1所示棒料切斷模具將滾子材料一棒料1切斷成滾子料段6，棒料切斷模具設(shè) 置有送料輪2、切斷模3、切刀4、料檔5，棒料1與送料輪2、切斷模3活動連接，切刀4 安裝在切斷模3的一端，料檔5安裝在切刀4的一邊，棒料l從圖l右側(cè)經(jīng)過切斷模3后 被切刀4切斷成滾子料段6進入料檔5，再通過圖2所示冷鐓沖壓模具采用冷鐓沖壓技術(shù)將 滾子料段6加工成滾子毛坯，本發(fā)明實施例的冷鐓沖壓模具包括推出桿7、沖模8、沖頭9， 滾子料段6、推出桿7均與沖模8匹配，沖模8設(shè)置有底模81、內(nèi)套82、中套83、外套84、 螺墊85、底模套86，中套83套在外套84前部，內(nèi)套82套在中套83里，底模81套在底 模套86里，底模套86套在外套84中部，推出桿7置于沖模8中間，螺墊85置于外套4 后部并與推出桿5匹配，模具內(nèi)錐部分(內(nèi)套82的內(nèi)表面)和底模81上的倒角部分在交 界處分開，內(nèi)套82、中套83和外套84過盈配合，內(nèi)套82實體尺寸較小，因此熱處理時容 易得到高而且均勻的硬度，耐磨，韌性好，使用壽命與強度高；中套83和外套84經(jīng)熱處 理容易得到較高的機械性能，經(jīng)過過盈配合，使內(nèi)套82既耐磨，又不產(chǎn)生裂紋，使用強度 大大提高，內(nèi)套82、中套83、外套84采用合金模具鋼制成，底模81采用鑲嵌式硬質(zhì)合金， 耐磨性好，模具使用壽命大大提高；推出桿7直徑加大，長度縮短，因此抗彎強度大大增 '強。冷鐓沖壓模具以上特點使得模具整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化、緊湊，提高了勞動強度和效率。沖頭9 與滾子料段6匹配，沖頭9與動力機構(gòu)(現(xiàn)有技術(shù)中的電機、氣缸等均可)連接，在動力 機構(gòu)的推動下將滾子料段6沖成滾子毛坯10，加工出來的滾子毛坯10外形尺寸和形位公差 均能達到車削的軟磨水平，而且倒角自然成型，改變了傳統(tǒng)的車削工藝。采用這種工藝通 過改善滾子本身的材料力學(xué)性能，改善滾子內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，細化晶粒，保證了成品軸承的 高強度、高轉(zhuǎn)速、長壽命，而且由于采用了該工藝技術(shù)，使得滾子的幾何尺寸和精度得到 保證，從而實現(xiàn)了軸承的低振動和靜音，體現(xiàn)出了經(jīng)濟效益。其數(shù)據(jù)的實現(xiàn)是通過電腦程 序進行選擇性優(yōu)化設(shè)計。本發(fā)明適用于較大型短圓柱滾子軸承的大尺寸滾子(O23 0>28) 冷鐓沖壓工藝，用于滾子成形的加工，滾子材料(棒料l)采用高碳鉻軸承鋼，模具材料采 .用合金模具鋼制造。本發(fā)明實施例冷鐓沖壓模具的設(shè)計特點，使得整個模具的精度大大提高。因為①分 體零件要比整個零件容易加工；②模具零件便于熱處理，減少了淬火和回火后的變形；◎ 零件方便后續(xù)的精加工；④模具組裝容易實施，且易調(diào)整。因此模具關(guān)鍵部位的尺寸精度
'就有了保證。其結(jié)果是①滾子的外形尺寸很均勻；②倒角自然成型；③滾子的后續(xù)工藝 精度(包括加工中的定位誤差、尺寸公差、端面跳動、凸度、對數(shù)曲線、粗糙度、熱處理 后的變形程度和金相組織)大大提高。
本發(fā)明實施例由于采用了新型的冷鐓沖壓模具結(jié)構(gòu)，從而使得沖壓滾子在制造初期成 本大大降低，具體如下①材料成本，由于采用了新型的冷鐓沖壓模具結(jié)構(gòu)，所以每次在 更換規(guī)格時只需制造和更換內(nèi)套82、中套83和底模81，其余都是通用件，可以長期使用， 節(jié)省了大量的原材料；②工藝成本，由于采用了新型的冷鐓沖壓模具結(jié)構(gòu)，使得冷鐓沖壓 模具壽命提高了4倍以上，所以滾子在制造初期的工藝成本大大節(jié)約；③人力成本，由于 采用了新型的冷鐓沖壓模具結(jié)構(gòu)，使得滾子之間的尺寸相互差很小，便于后續(xù)磨加工，大
.大減少了滾子制造后期的分選工作量，而且模具壽命的提高縮短了更換模具的時間，冷鐓 沖壓效率得以提升，人力成本大大節(jié)省。
本發(fā)明通過改進模具結(jié)構(gòu)，使得滾子的后續(xù)工藝精度(包括加工中的定位誤差、尺寸 公差、端面跳動、凸度、對數(shù)曲線、粗糙度、熱處理后的變形程度和金相組織)有了很大 的保障，從而確保了成套軸承的旋轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性。由于采用了冷鐓沖壓工藝技術(shù)，使得 滾子的力學(xué)性能提升，精度明顯提高，保證了成品軸承的裝配精度和旋轉(zhuǎn)精度，從而能夠 滿足在高轉(zhuǎn)速下軸承的低振動和靜音，滿足了高端市場的靜音要求。
本發(fā)明由于采用了冷鐓沖壓工藝技術(shù)(即利用無切削塑性變形工藝)，從而使得沖壓滾 子在制造初期成本大大降低，具體如下①材料成本(原工藝采用車削工藝，要車削掉一 部分材料才能達到產(chǎn)品尺寸，而冷鐓工藝是無切削的塑性變形)，使得材料的利用率提高了 11%;②工藝成本，使得滾子在制造初期的工序大大減少，由原來車削加工的8道工序減至 4道工序，工作效率提高50%;(車加工8道工序為切斷一鐓平一磨外徑一車端面一車倒 角一車穴一磨端面一軟竄倒角；冷鐓工藝為冷鐓一竄光一磨外徑一磨端面)③人力成本,
現(xiàn)在兩個人一臺冷鐓沖壓設(shè)備的產(chǎn)量可以達到以前靠人工車削時的50人50臺設(shè)備的產(chǎn)量，
人力成本大大節(jié)省。
本發(fā)明根據(jù)實際需要，可以設(shè)置棒料拉拔步驟和棒料退火步驟其中之一或者兩個可選 擇的步驟。棒料拉拔步驟對棒料1進行拉拔處理(例如使用現(xiàn)有技術(shù)中的拉拔機)，使得棒 料1的尺寸符合后續(xù)工藝要求。棒料退火步驟對棒料1進行退火(可使用現(xiàn)有技術(shù)中的退 火方法)，目的是降低棒料l的強度，方便后續(xù)加工。
權(quán)利要求
1、一種大尺寸滾子冷鐓沖壓方法，其特征在于包括以下步驟用棒料切斷模具將棒料切斷成滾子料段，用冷鐓沖壓模具將滾子料段沖壓成滾子毛坯。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸滾子冷鐓沖壓方法，其特征在于在用棒料切斷模具將 棒料切斷成滾子料段步驟之前還設(shè)置有棒料拉拔步驟。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸滾子冷鐓沖壓方法，其特征在于在用棒料切斷模具將 棒料切斷成滾子料段步驟之前還設(shè)置有棒料退火步驟。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的大尺寸滾子冷鐓沖壓方法，其特征在于在棒料退火步驟之前 還設(shè)置有棒料拉拔步驟。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸滾子冷鐓沖壓方法，其特征在于所述棒料采用高碳鉻軸承鋼，滾子毛坯的直徑在23 28毫米之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸滾子冷鐓沖壓方法，其特征在于所述棒料切斷模具設(shè) 置有送料輪、切斷模、切刀、料檔，棒料與送料輪、切斷模活動連接，切刀安裝在切斷模的 一端，料檔安裝在切刀的一邊。
7、 一種冷鐓沖壓模具，其特征在于設(shè)置有推出桿、沖模、沖頭，滾子料段、推出桿均 與沖模匹配，沖頭與滾子料段匹配，沖頭與動力機構(gòu)連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷鐓沖壓模具，其特征在于所述沖模設(shè)置有底模、內(nèi)套、中 套、外套、螺墊、底模套，中套套在外套前部，內(nèi)套套在中套里，底模套在底模套里，底模 套套在外套中部，推出桿置于沖模中間，螺墊置于外套后部并與推出桿匹配。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的冷鐓沖壓模具，其特征在于內(nèi)套、中套、外套采用合金模具 鋼制成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的冷鐓沖壓模具，其特征在于底模采用鑲嵌式硬質(zhì)合金制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大尺寸滾子冷鐓沖壓方法及冷鐓沖壓模具。大尺寸滾子冷鐓沖壓方法包括以下步驟用棒料切斷模具將棒料切斷成滾子料段，用冷鐓沖壓模具將滾子料段沖壓成滾子毛坯。所述棒料切斷模具設(shè)置有送料輪、切斷模、切刀、料檔，棒料與送料輪、切斷?；顒舆B接，切刀安裝在切斷模的一端，料檔安裝在切刀的一邊。本發(fā)明冷鐓沖壓模具設(shè)置有推出桿、沖模、沖頭，滾子料段、推出桿均與沖模匹配，沖頭與滾子料段匹配，沖頭與動力機構(gòu)連接。本發(fā)明所述棒料采用高碳鉻軸承鋼，滾子毛坯的直徑在23～28毫米之間。本發(fā)明加工出來的滾子毛坯能達到車削的軟磨水平，倒角自然成型，保證了成品軸承的高強度、高轉(zhuǎn)速、長壽命，使得滾子的幾何尺寸和精度得到保證，從而實現(xiàn)了軸承的低振動和靜音，同時降低制造初期成本。
文檔編號B21K1/02GK101301676SQ20081006352
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日
發(fā)明者周曉陽, 張志華, 陸洪寶, 馬偉良 申請人:浙江天馬軸承股份有限公司