專利名稱：漸開線花鍵開式擠壓精密組合凹模的制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于機械加工領域，涉及一種精密冷擠壓模具制造方法，具體地說是一種漸開線花鍵開式擠壓精密組合凹模的制造方法。
背景技術：
漸開線花鍵開式擠壓技術已經廣泛應用于汽車零件生產，現(xiàn)有的三層套擠壓組合凹模的制造方法質量不穩(wěn)定，且不能量化解決模具制造系統(tǒng)對產品精度的影響，致使花鍵擠壓模壽命長短不齊，且擠壓產品精度提高受到嚴重限制。目前對齒厚誤差只能控制在
O.04mm以上，齒向誤差控制在O. Imm/lOOmm以上，在花鍵軸長度與分度圓比值大于2時，花鍵軸不可恢復彎曲明顯，嚴重影響了漸開線花鍵開式擠壓的應用范圍和領域?，F(xiàn)已采用的工藝方法是，I)組合凹模內芯、外套鍛造工藝只宏觀考慮提高綜合機械性能提高，要求鍛造比大于4，而不在細觀考慮鍛造后組織均勻和金屬流線對模具壽命和受徑向力后彈性變形方向性的影響；2)擠壓過程采用CAE分析技術，能得到比較精準的應力-應變場和軸向擠壓力，但受到模具主要摩擦面加工方法的影響，每齒的摩擦因子的確定不穩(wěn)定，以及動態(tài)變形過程型腔壓力的不穩(wěn)定的影響，模具變形分析數(shù)據精確度不高；3)現(xiàn)行的組合凹模機械加工和裝配工藝沒有對半精加工控制內孔和外徑同軸度精度提出要求，控制淬火和回火后零件硬度區(qū)間偏大，組裝后組合凹模內芯的尺寸設計不合理；4)由于受到桿部彎曲和塑性變形區(qū)擴張的影響，降低并精確計算出開式擠壓軸向力至關重要，同時齒形充填飽滿度要求， 現(xiàn)行的手工拋光方法精度一致性差，表面粗糙度也很難達到要求，花鍵軸擠出彎曲，對齒向誤差影響很大，幾乎影響了較長花鍵軸的實際應用；5)齒形凹模空間狹小，研磨拋光缺少走刀軌跡的合理規(guī)劃和算法且傳統(tǒng)的機械研磨拋光表面粗糙度值大。

發(fā)明內容
為了解決冷擠壓花鍵軸零件成形精度不高的問題，本發(fā)明的目的是提供一種高精度漸開線花鍵開式擠壓精密組合凹模的制造方法，該制造方法實現(xiàn)模具組織、性能均勻，減小受力回彈變形各向異性；能實現(xiàn)高精密、高壽命組合凹模制造，有效提高齒形成形精度。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的
一種漸開線花鍵開式擠壓精密組合凹模的制造方法，其特征在于該制造方法包括以下步驟
1)組合凹模中模芯和外套鍛造，得到組合凹模毛坯；模芯鍛造比大于4，采用鐓粗-拔長-鐓粗-壓窩-最終鐓粗工藝，確保內芯組織均勻、致密、周向正圓金屬流線；外套鍛造比大于4，采用鐓粗-拔長-鐓粗-沖孔-擴孔工藝，擴孔時，壓下量h=0. 2b，壓下量精度誤差不大于O. lh，保證外套周向正圓金屬流線，在受力彈性變形時，徑向變形均勻，提高徑向精度；
2)組合凹模機械加工與裝配；采用粗加工-半精加工，保證內孔與外圓同軸度不大于
O.05mm -真空淬火回火熱處理-磨削與裝配，其中磨削與裝配工藝具體如下
步驟I磨削第三層套C端面及內孔，內孔錐面30'；步驟2磨削第二層套B端面及外圓，外錐面30'并與前面磨好的第三層套內孔配磨， 接觸面積大于85% ；
步驟3將第二層套B冷壓配入第三層套C，形成組合外套，過盈量以第三層套外圓屈服為判定條件優(yōu)化；
步驟4磨削已冷壓配組合外套內孔，內孔錐面30'；
步驟5磨削模內芯A端面及外圓，外錐面30'并與前面磨好的組合外套內孔配磨，接觸面積大于85%以上；
步驟6將內芯A冷壓配入組合外套形成組合凹模，過盈量按圓筒理論以第二層套外圓屈服為判定條件優(yōu)化；
步驟7磨削組合凹模內孔型腔，內孔小徑DO為漸開線花鍵齒根圓直徑Di的下限值-O. 005mm，入口錐角 α 在 90-120° ;
步驟8穿芯棒磨組合凹模端面及外圓,保證內孔與外圓同軸度不大于O. 005mm,與底面垂直度不大于O. 005mm ；
步驟9采用金剛石磨頭，磨頭直徑為Φ4-Φ 12mm，磨頭端面圓角為R2_R6mm，研磨拋光走刀軌跡先按橫切齒形圓角進行，再順著漸開線進行，得到漸開線花鍵開式擠壓精密組合凹模。本發(fā)明步驟7及步驟9中，內腔中rl=2mm, r2=0. 5-lmm, r3=l-3mm,內腔表面粗糙度全部小于RaO. I μ m。采用本發(fā)明加工齒形時，以預先精磨后內芯小徑即漸開線花鍵齒根圓為定位基準，避開齒根圓線切割齒形，保證凹模齒形小徑的精度和低的表面粗糙度值，線切割齒形時，齒根圓直徑減小I個鑰絲直徑后，再減小O. Olmm0應用三維數(shù)字建模方法構建凹模內腔結構，以入口曲面生成電火花電極，在已經通過磨削加工完成的凹模錐角入口和齒形上，電火花成型入口圓角；研磨拋光走刀軌跡先按橫切齒形圓角順漸開線進給進行，再按漸開線順圓角切線進給進行。本發(fā)明得到的組合凹模組織、性能均勻，減小受力回彈變形各向異性；實現(xiàn)了高精密、高壽命。采用本發(fā)明得到的組合凹模能有效提高齒形成形精度。根據齒形入口曲面研拋工藝路線，采用本發(fā)明加工齒形，能提高研拋精度，降低粗糙度值。


圖1-1
圖2-1
圖3-1
圖3-2
圖3-3
圖4-具體實施例方式一種本發(fā)明所述的漸開線花鍵開式擠壓精密組合凹模的制造方法，該制造方法包括以下步驟1)組合凹模中模芯和外套鍛造，得到組合凹模毛坯；模芯鍛造比大于4，采用鐓粗-拔長-鐓粗-壓窩-最終鐓粗工藝，確保內芯組織均勻、致密、周向正圓金屬流線；外套鍛造比大于4，采用鐓粗-拔長-鐓粗-沖孔-擴孔工藝，擴孔時，壓下量h=0. 2b，壓下量精度誤差不大于O. lh，保證外套周向正圓金屬流線，在受力彈性變形時，徑向變形均勻，提高徑向精度；
2)組合凹模機械加工與裝配；采用粗加工-半精加工，保證內孔與外圓同軸度不大于
O.05mm -真空淬火回火熱處理-磨削與裝配，圖1_1至圖1_6為本發(fā)明組合凹模內芯鍛造工藝圖。圖2-1到圖2-7為本發(fā)明組合凹模二層、三層套鍛造工藝圖。圖3-1為本發(fā)明組合凹模組裝結構示意圖。圖3-2為本發(fā)明內腔齒形結構示意圖。圖3-3為圖3-2中P部局部放大示意圖。其中磨削與裝配工藝具體如下
步驟I磨削第三層套C端面及內孔，內孔錐面30'；
步驟2磨削第二層套B端面及外圓，外錐面30'并與前面磨好的第三層套內孔配磨， 接觸面積大于85% ；
步驟3將第二層套B冷壓配入第三層套C，形成組合外套，過盈量以第三層套外圓屈服為判定條件優(yōu)化；
步驟4磨削已冷壓配組合外套內孔，內孔錐面30'；
步驟5磨削模內芯A端面及外圓，外錐面30'并與前面磨好的組合外套內孔配磨，接觸面積大于85%以上；
步驟6將內芯A冷壓配入組合外套形成組合凹模，過盈量按圓筒理論以第二層套外圓屈服為判定條件優(yōu)化；
步驟7磨削組合凹模內孔型腔，內孔小徑DO為漸開線花鍵齒根圓直徑Di的下限值-O. 005mm,入口維角 α 在 90-120° ;內腔中 rl=2mm, r2=0.r3=l_3mm，內腔表面粗
糙度全部小于RaO. I μ m。步驟8穿芯棒磨組合凹模端面及外圓，保證內孔與外圓同軸度不大于O. 005mm, 與底面垂直度不大于O. 005mm，得到漸開線花鍵開式擠壓精密組合凹模。步驟9研磨拋光。采用本發(fā)明加工齒形時，線切割齒形以組合凹模內孔小徑DO 為基準，線切割編程時，切割漸開線齒根圓直徑為Di減小I個鑰絲直徑再減小O. Olmm, Rl ' =0. 02-0. 04mm, R2 ' =0. 02-0. 04mm。圖4_1至圖4_5為本發(fā)明內腔研拋走刀路線圖。研磨拋光時，首先研拋r4，采用金剛石磨頭，磨頭直徑為Φ4-Φ12πιπι，磨頭端面圓角為 R2-R6mm，研磨拋光走刀軌跡按圖4_4中橫切齒形圓角進行，進給路線按在X_Y平面內漸開線，再按圖4-5順著漸開線進行，進給路線按圓角切向方向。采用E/F軸擺動精密研磨工藝。 其漸開線方程為
漸開線極坐標方程 rk=rb/cos a k
Φ k=tan β k- a k X " =rbsin ( β k+Ok) -rb ( β k+Ok) cos ( β k+Ok)
Y" = rbcos ( β k+Ok) +rb ( β k+Ok) sin ( β k+Ok)
X=Y " sin β +X " cos β Y= Y " cos β -X " sin β
本發(fā)明得到的組合凹模組織、性能均勻，減小受力回彈變形各向異性；精密度高、壽命長。采用本發(fā)明能有效提高齒形成形精度和一致性。
權利要求
1.一種漸開線花鍵開式擠壓精密組合凹模的制造方法，其特征在于該制造方法包括以下步驟1)組合凹模中模芯和外套鍛造，得到組合凹模毛坯；模芯鍛造比大于4，采用鐓粗-拔長-鐓粗-壓窩-最終鐓粗工藝，確保內芯組織均勻、致密、周向正圓金屬流線；外套鍛造比大于4，采用鐓粗-拔長-鐓粗-沖孔-擴孔工藝，擴孔時，壓下量h=0. 2b，壓下量精度誤差不大于O. lh，保證外套周向正圓金屬流線，在受力彈性變形時，徑向變形均勻，提高徑向精度；2)組合凹模的機械加工與裝配；采用粗加工-半精加工，保證內孔與外圓同軸度不大于0.05_ -真空淬火回火熱處理-磨削與裝配，其中磨削與裝配工藝具體如下步驟I磨削第三層套C端面及內孔，內孔錐面30'；步驟2磨削第二層套B端面及外圓，外錐面30'并與前面磨好的第三層套內孔配磨， 接觸面積大于85% ；步驟3將第二層套B冷壓配入第三層套C，形成組合外套，過盈量以第三層套外圓屈服為判定條件優(yōu)化；步驟4磨削已冷壓配組合外套內孔，內孔錐面30'；步驟5磨削模內芯A端面及外圓，外錐面30'并與前面磨好的組合外套內孔配磨，接觸面積大于85%以上；步驟6將內芯A冷壓配入組合外套形成組合凹模，過盈量按圓筒理論以第二層套外圓屈服為判定條件優(yōu)化；步驟7磨削組合凹模內孔型腔，內孔小徑DO為漸開線花鍵齒根圓直徑Di的下限值-O. 005mm，入口錐角 α 在 90-120° ;步驟8穿芯棒磨組合凹模端面及外圓,保證內孔與外圓同軸度不大于O. 005mm,與底面垂直度不大于O. 005mm ；步驟9采用金剛石磨頭，磨頭直徑為Φ4-Φ12πιπι，磨頭端面圓角為R2-R6mm，研磨拋光走刀軌跡先按橫切齒形圓角進行，再順著漸開線進行，得到漸開線花鍵開式擠壓精密組合凹模。
2.根據權利要求I所述的漸開線花鍵開式擠壓精密組合凹模的制造方法，其特征在于步驟7及步驟9中，內腔中rl=2mm, r2=0. 5-lmm, r3=l-3mm,內腔表面粗糙度全部小于 RaO. I μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種漸開線花鍵開式擠壓精密組合凹模的制造方法，采用鐓粗、拔長、鐓粗、壓窩、最終鐓粗工藝，確保內芯組織均勻、致密，周向正圓金屬流線；外套采用鐓粗、拔長、鐓粗、沖孔、擴孔工藝，保證外套周向正圓金屬流線，在受力彈性變形時，徑向變形均勻，提高徑向精度；組合凹模機械加工與裝配采用粗加工、半精加工、真空淬火回火熱處理、磨削與裝配，保證內孔與外圓同軸度不大于0.05mm；研磨拋光工藝采用先橫切后沿輪廓線研拋圓角的工藝方法，規(guī)范研拋磨頭走刀軌跡算法。該制造方法實現(xiàn)了模具組織、性能均勻，減小受力回彈變形各向異性；能實現(xiàn)高精密、高壽命組合凹模制造，有效提高齒形成形精度和一致性。
文檔編號B21C25/10GK102601151SQ201210075098
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權日2012年3月21日
發(fā)明者滕冰妍, 滕宏春 申請人:南京工業(yè)職業(yè)技術學院