双件冷辗扩成型工艺及成型模具的制作方法

本发明涉及塑性变形的冷辗扩领域，具体涉及一种双件冷辗扩成型工艺及成型模具。

背景技术：

冷辗扩加工是一种少、无切削的新工艺，由于精密冷辗扩能最大限度地使工件形状和精度接近于成品零件的形状和精度，并可显著改善工件的内在质量，世界各国都在致力于冷辗扩技术的开发研究，并已在批量生产中实际应用。如英国FORMFIO公司的冷辗生产线，德国SKF公司的EMB型封闭成型扩孔机冷辗生产线，德国宝飞螺(巴德杜本)的URWA型全自动轴承套圈冷辗机，日本共荣的CRF型冷辗机等，其中德国和日本的设备在国内轴承行业已有少量引进。随着国内技术的发展，已经有很多企业可以制作各种类型的冷辗机，尺寸范围已经拓展到350mm，同时，各应用企业对冷辗技术的关注不断增加，冷辗技术也逐步得到广泛应用，加工领域逐步从轴承件拓展到汽车、航空航天、军工等高端零部件领域。因此了解冷辗扩的工作原理、工艺以及所存在的优劣势，有助于企业对于冷辗扩的应用作出正确选择。

上述所说的冷辗成型方式均是一件零件的加工循环，加工效率不够高。如果能够在一个循环成功实现两件零件的成型则能够大大提高加工效率、减少人力成本。因此如何进行选型设计冷辗扩工艺及模具是技术人员要解决的关键问题，零件选型和工艺设计不好或不合理，则无法稳定的将成品冷辗扩成型。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对现有冷辗成型存在的上述不足，提供一种双件冷辗扩成型工艺及成型模具，同一型号两个坯件同时生产，实现了加工效率的翻倍。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

双件冷辗扩成型工艺，包括以下步骤：

1)下料：将两个坯件同时进入冷辗扩成型模具的工位进行冷辗扩加工；

2)冷辗成型：对两个坯件同时开始冷辗变形轧制成冷辗件；

3)测量到位：采用两个测量探头进行冷辗件加工到位与否的探测；

4)落料：将两个加工到位的冷辗件同时离开加工工位。

按上述方案，所述冷辗扩成型模具包括两个下料机械手、冷辗轮、冷辗芯轴、两个支撑轮、圆度轮及两个测量探头，冷辗轮的型腔是双槽型设计，两个坯件放置到冷辗扩成型模具的冷辗轮和冷辗芯轴之间的双槽辗扩成型，两个支撑轮用于给冷辗芯轴施加均衡的压力，冷辗芯轴在支撑轮的进给下，让两个坯件逐步进行塑性变形，圆度轮用于辅助坯件成型为冷辗件过程中圆度的控制；坯件变形到一定尺寸即成型为冷辗件，两个测量探头探测到设定位置后(到位尺寸)，停止支撑轮的进给，冷辗件成型结束，冷辗件开始下料。

按上述方案，所述步骤1)中，冷辗前坯件尺寸设计具体为：

根据设计的冷辗件，计算出冷辗件的体积，依据塑性成形体积不变原理、冷辗扩常用辗扩比参数：1.15-1.45、冷辗件和坯件高度基本一致这3个条件，设计出冷辗前坯件的形状。

按上述方案，所述步骤2)中，冷辗件的尺寸为根据成品零件尺寸在其外围部分增加余量得到。

按上述方案，所述冷辗件为环形件，外径余量为成品零件外径尺寸增大0.6～0.7mm，内径余量为成品零件内径尺寸减小0.75～0.85mm，高度尺寸增加0.8～0.9mm。

本发明还提供了一种双件冷辗扩成型模具，包括两个下料机械手、冷辗轮、冷辗芯轴、两个支撑轮、中间支撑轮、圆度轮及两个测量探头，冷辗轮的型腔是双槽型设计，两个坯件放置到冷辗扩成型模具的冷辗轮和冷辗芯轴之间的双槽辗扩成型，两个支撑轮、中间支撑轮用于给冷辗芯轴施加均衡的压力，圆度轮用于辅助坯件成型为冷辗件过程中圆度的控制；两个测量探头用于探测两个坯件加工到设定尺寸后，给控制系统一个信号，控制系统停止支撑轮的进给，冷辗件成型结束，两个下料机械手用于对成型后的冷辗件下料。

本发明的工作原理：辗扩过程是两件坯件同时加工，一次生产两个产品；模具冷辗轮双型槽设计，便于两件坯件同时加工；中间支撑轮在必要时增加，可给予必要的辗压力，同时防止冷辗芯轴受力不均出现易损问题；圆度轮必要时分体设计，可分别对单个坯件加工过程中的圆度锥度进行调节。测量探头同时进行两个坯件加工的测量，同时根据情况可以设置加工到位条件，实现上下料动作以便连续生产。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：常见的冷辗扩成型方式基本上是一件一件的加工，步骤同上，零件下料、冷辗、测量、落料完成一个加工循环，不同的加工零件的最终形状设计与加工前的坯件设计方式不同，本发明在现有的工艺及机器基础上，通过改造改进，实现了同一型号两个坯件同时生产的效果，让原来的一个工作循环可产生两个零件，从而实现了加工效率的翻倍。

附图说明

图1是现有常规冷辗成型工艺的成品结构示意图；

图2是现有常规冷辗成型工艺的坯件结构示意图；

图3是现有常规冷辗加工模具组装图；

图4是本发明双件冷辗扩成型模具组装图；

图5是图4的主视图；

图中，1-冷辗轮，2-冷辗芯轴，3-支撑轮，4-坯件，5-中间支撑轮，6-圆度轮，7-测量探头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的新工艺过程做进一步的说明，但是不能构成对本发明工艺的限制，且本发明其余未解释部分均与现有技术一致。

图1是现有常规冷辗成型工艺的成品结构示意图，图1中括号内是成品尺寸，冷辗件尺寸设计即是在成品尺寸基础上增加余量即可；图2是现有常规冷辗成型工艺的坯件结构示意图，坯件依据体积不变原理和高度一致的条件，选取辗扩比1.35；可以计算出坯件内径约43mm，结合锻造脱模斜度可得出坯件具体尺寸。

图3是现有常规冷辗加工模具组装图，包括冷辗轮1、冷辗芯轴2、支撑轮3，坯件4放置到冷辗扩成型模具的冷辗轮1和冷辗芯轴2之间辗扩成型，支撑轮3用于给冷辗芯轴2施加均衡的压力。

参照图4～图5所示，本发明所述的双件冷辗扩成型模具，包括两个下料机械手、冷辗轮1、冷辗芯轴2、两个支撑轮3、中间支撑轮5、圆度轮6及两个测量探头7，冷辗轮1的型腔是双槽型设计，两个坯件4放置到双件冷辗扩成型模具的冷辗轮1和冷辗芯轴2之间的双槽辗扩成型，两个支撑轮3、中间支撑轮5用于给冷辗芯轴2施加均衡的压力，圆度轮6用于辅助坯件4成型为冷辗件过程中圆度的控制；两个测量探头7用于探测两个坯件4加工到设定尺寸后，给控制系统一个信号，控制系统停止支撑轮3及中间支撑轮5的进给，冷辗件成型结束，两个下料机械手用于对成型后的冷辗件下料。

本发明双件冷辗扩成型工艺，包括以下步骤：

1)下料：将两个坯件4同时进入双件冷辗扩成型模具的工位进行冷辗扩加工，两个坯件4放置到冷辗扩成型模具的冷辗轮1和冷辗芯轴2之间的双槽辗扩成型，两个支撑轮3、中间支撑轮5用于给冷辗芯轴2施加均衡的压力，冷辗芯轴2在支撑轮3、中间支撑轮5的进给下，让两个坯件2逐步进行塑性变形，圆度轮6(必要时分体设计)用于辅助坯件4成型为冷辗件过程中圆度的控制；

2)冷辗成型：对两个坯件4同时开始冷辗变形轧制成冷辗件(坯件变形到一定尺寸即成型为冷辗件)；

3)测量到位：采用两个测量探头7进行冷辗件加工到位与否的探测，两个测量探头7探测到设定位置后(到位尺寸)，给机器控制系统一个信号，机器动力系统停止支撑轮3的进给，冷辗件成型结束；

4)落料：将两个加工到位的冷辗件同时离开加工工位。

步骤1)中，冷辗前坯件4尺寸设计具体为：根据设计的冷辗件，计算出冷辗件的体积，依据塑性成形体积不变原理、冷辗扩常用辗扩比参数：1.2、冷辗件和坯件4高度基本一致这3个条件，设计出冷辗前坯件4的形状。

步骤2)中，冷辗件的尺寸为根据成品零件尺寸在其外围部分增加余量得到。

实施例中冷辗件为环形件，外径余量为成品零件外径尺寸增大0.6～0.7mm，内径余量为成品零件内径尺寸减小0.75～0.85mm，高度尺寸增加0.8～0.9mm，这是最常见的冷辗坯件设计方式和形状；部分稍复杂状的冷辗件设计主要是部分地方(比如外径、内径、特殊型槽等)采用圆弧连接或让冷辗坯件形状大致吻合成品零件形状即可。

本发明工艺设备需要双料道，以便双件冷辗的物料流动，在机械手的传递下，一次可下两个坯件4，冷辗后一次可出两个冷辗件，控制系统中关键的测量设定比较重要，采用最小外径控制法：即测量测头7探测到冷辗成型后的最小外径到设定值后停止成型过程，机器进入下料过程。

辗扩过程是两件坯件4同时加工，一次生产两个产品；模具冷辗轮1双型槽设计，便于两件坯件4同时加工；中间支撑轮5在必要时增加，可给予必要的辗压力，同时防止冷辗芯轴2受力不均出现易损问题；圆度轮6必要时分体设计，可分别对单个坯件4加工过程中的圆度锥度进行调节。测量探头7同时进行两个坯件4加工的测量，同时根据情况可以设置加工到位条件，实现上下料动作以便连续生产。

以上所述实施例来自高速镦锻机加冷辗扩套圈制作工艺，仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，本发明不局限于高速镦锻机或轴承行业，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。