专利名称：一代轮毂轴承内外圈的塔形成型工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及在一种适用于高速镦锻机上制造的一代轮毂轴承内外圈的塔形成型工艺。
背景技术：
一代轮毂轴承是汽车重要的行走机件，对轴承的寿命及可靠性有严格的要求。轴承主要是由内圈、钢球、密封件和外圈组成。该系列轴承内外套圈毛坯必须采用锻件，特别是外圈，很多高档轴承还追加冷辗扩工艺成型。目前轴承套圈毛坯的锻造工艺在热镦机上均采用单独锻造的工艺方法即一个冲程生产一个套圈(无论是内圈还是外圈)，这种工艺内外圈成型过程中都会产生料芯，造成浪费。因该系列轴承外圈配有两个内圈，因此外圈的高度比普通轴承高很多，通常单锻也存在一定的难度。因此要加上内圈一起成型，那么成型件的总高又增加很多，锻造难度更大。因此如何设计锻造工艺是技术人员要解决的关键问题，工艺设计不好或不合理， 则无法稳定的在热镦机上实现正常生产。目前内外圈传统的锻造工艺方法，如图I和图2 所示，包括有下料、镦粗、成型、冲孔。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一代轮毂轴承内外圈的塔形成型工艺，该工艺能最大限度的节约原材料，降低成本，提高设备效率，将内外圈成型设计成连体，采用塔形锻造成型工艺，在热镦机上一次完成内外圈锻造，即一个冲程同时生产一个外圈和一个内圈。本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为一代轮毂轴承内外圈塔形成型工艺，包括有以下工艺步骤下料、镦粗、成型、内外圈分离和内圈冲孔，其特征在于所述的成型具体步骤是
1)匹配合适塔形锻造的内圈型号
首先设计外圈的小内径尺寸，外圈辗扩比为I. 15 I. 5，内圈的外径要小于或等于外圈的小内径尺寸，以包容在外圈里，实现塔形锻造，塔形件的总高为45mm 55mm ；
2)塔形工艺设计
进行内圈设计，根据成品内圈的零件尺寸将加工余量均匀分配设计出锻件，增加内圈的大挡边厚度，根据冷辗扩成型原理，对应的外圈锻件尺寸得以定型，以确定塔形件的形状，再设计好料芯的厚度后即可得到成型充分时的锻件体积，然后再逐步倒推计算锻造下料和镦粗各工艺尺寸。按上述方案，所述的塔形件的外圈外径轮廓为阶梯状，并且使外圈的上下两端壁厚均匀，以便为冷辗扩做准备，同时外圈在被顶出时，塔形件与凹模的摩擦接触面分为两段，外圈的上端被顶出后，其下端与凹模不存在摩擦，以降低顶出力，同时减少模具磨损。
按上述方案,所选取的内圈的大挡边高度最好为9 15mm,以降低整个塔形件的总高，降低锻造难度。与现有技术相比，本发明的有益效果是
I、合理设计塔形锻件，充分利用热镦机的4个工位，(通常轮毂套圈锻造只用到3个工位)在一个冲程内完成内外圈两个锻造品；2、材料利用率大幅提高，该工艺实际上将外圈的料芯成型成了内圈，而内圈料芯很小，产生的废料极少，是一种突破常规的设计方式。
图I是其中一种外圈传统锻造成型工艺流程图2是图I对应的内圈锻造成型工艺流程图3是本发明的工艺流程图。
具体实施方案下面结合附图对本发明的工艺过程做进一步的说明，但是不能构成对本发明的限制，且本发明其余未解释部分均与现有技术一致。一代轮毂轴承内外圈塔锻成型工艺，如图3所示，包括有以下工艺步骤
1)下料根据成品内圈的零件尺寸设计内圈锻件，其中，内圈外径尺寸为53.8mm，大挡边的高度为14. 8_，匹配合适的外圈尺寸后即可进一步设计塔形锻件的尺寸，塔形锻件的高度为49mm,选取一定的料芯的厚度后可以得到成型充分的锻件体积,料芯厚度为8mm, 然后再计算棒料直径和长度，保证棒料长径比0. 8-1.2即可，在本实施例中，棒料直径为 50mm,长度为 61mm ；
2)镦粗镦粗直径小于锻造成型外径尺寸0.5-1毫米即可；
3)成型该工位是本发明的核心，塔形设计的好，成型得以实现；
本发明的成型工艺具体步骤是
a)匹配合适塔形锻造的内圈型号
首先设计外圈的小内径尺寸为53. 8_，外圈辗扩比为I. 3，内圈的外径要小于外圈的小内径尺寸，以包容在外圈里，实现塔形锻造，塔形件的总高为49mm ；
b)塔形工艺设计
进行内圈设计，根据成品内圈的零件尺寸将加工余量均匀分配设计出锻件，增加内圈的大挡边厚度，外圈尺寸在内圈定型的基础上也就可以定型，根据冷辗扩成型原理，对应的外圈锻件尺寸得以定型，以确定塔形件的形状，再设计好料芯的厚度后即可得到成型充分时的锻件体积，然后再逐步倒推计算锻造下料和镦粗各工艺尺寸。所述的塔形件的外圈外径轮廓为阶梯状，并且使外圈的上下两端壁厚均匀，以便为冷辗扩做准备，同时外圈在被顶出时，塔形件与凹模的摩擦接触面分为两段，外圈的上端被顶出后，其下端与凹模不存在摩擦，以降低顶出力，同时减少模具磨损。所选取的内圈的大挡边高度最好为14. 8mm,以降低整个塔形件的总高，降低锻造难度。4)内外圈分离塔形件在分离工位冲裁，外圈完成，内圈坯件完成；
5)内圈冲孔最后一个工位将内圈坯件的料芯冲掉，完成内圈后锻造结束。
上述工艺适用的四工位热镦机，在机械手的传递下，一个冲程完成两个产品。区别于常规轴承的塔锻工艺就是该系列轴承高度高，突破了设备的极限，但经过精确计算和选型，可以实现锻造生产。
权利要求
1.一代轮毂轴承内外圈塔形成型工艺，包括有以下工艺步骤下料、镦粗、成型、内外圈分离和内圈冲孔，其特征在于所述的成型具体步骤是1)匹配合适塔形锻造的内圈型号首先设计外圈的小内径尺寸，外圈辗扩比为I. 15 I. 5，内圈的外径要小于或等于外圈的小内径尺寸，以包容在外圈里，实现塔形锻造，塔形件的总高为45mm 55mm ；2)塔形工艺设计进行内圈设计，根据成品内圈的零件尺寸将加工余量均匀分配设计出锻件，增加内圈的大挡边厚度，根据冷辗扩成型原理，对应的外圈锻件尺寸得以定型，以确定塔形件的形状，再设计好料芯的厚度后即可得到成型充分时的锻件体积，然后再逐步倒推计算锻造下料和镦粗各工艺尺寸。
2.按权利要求I所述的一代轮毂轴承内外圈塔形成型工艺，其特征在于所述的塔形件的外圈外径轮廓为阶梯状，并且使外圈的上下两端壁厚均匀，以便为冷辗扩做准备，同时外圈在被顶出时，塔形件与凹模的摩擦接触面分为两段，外圈的上端被顶出后，其下端与凹模不存在摩擦，以降低顶出力，同时减少模具磨损。
3.按权利要求I或2所述的一代轮毂轴承内外圈塔形成型工艺，其特征在于所选取的内圈的大挡边高度为9 15_，以降低整个塔形件的总高，降低锻造难度。
全文摘要
本发明涉及一代轮毂轴承内外圈的塔形成型工艺，包括有下料、镦粗、成型、内外圈分离和内圈冲孔，成型步骤是1)匹配合适塔形锻造的内圈型号设计外圈的小内径尺寸，外圈辗扩比为1.15～1.5，内圈的外径要小于或等于外圈的小内径尺寸，以包容在外圈里，实现塔形锻造，塔形件的总高为45mm～55mm；2)塔形工艺设计进行内圈设计，根据成品内圈的零件尺寸将加工余量均匀分配设计出锻件，增加内圈的大挡边厚度，再设计好料芯的厚度后得到成型充分时的锻件体积，然后再逐步计算锻造下料和镦粗各工艺尺寸。与现有技术相比，本发明的有益效果是1、合理设计塔形锻件，在一个冲程内完成内外圈两个锻造品；2、材料利用率大幅提高。
文档编号B21K1/04GK102581204SQ20121003366
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者周红刚, 尹晓波, 石磊 申请人:黄石哈特贝尔精密锻造有限公司