一种曲轴硅油减震器壳体的整体旋压成型方法与流程

本发明涉及一种曲轴硅油减震器壳体的加工方法，尤其涉及一种曲轴硅油减震器壳体的整体旋压成型方法及其加工方法。

背景技术：

为了消减曲轴的扭转振动，提高曲轴的疲劳寿命，减少整车的振动和噪音，现代的汽车都会在发动机扭振振幅最大的曲轴前端安装曲轴扭振减震器。根据降低扭振方式的不同，可分为动力式、阻尼式和复合式三种，而曲轴硅油减震器就属于阻尼减震器的一种。这种硅油减震器需要良好的密封和较大的惯性体，才能保证工作可靠，达到良好的使用要求。

一种带法兰盘的双筒形的曲轴硅油减震器，传统的加工方法一般为整体铸造、锻造机加工及拼焊的方式。整体铸造易产生缩孔、缩松等，其机械性能无法保证，密封性也很难满足要求；锻造机加工存在材料利用率较低，机加工余量大，金属流线被切断，零件的抗腐蚀性能低等缺陷。拼焊时由于焊接区的化学成分分布不均匀，从而导致力学性能分布不均匀，产品的动平衡差，其寿命及动态特性会受到很大的影响，易出现多种质量问题。如公开号为CN 101672340A的《硅油减振器壳体及其制造方法》，虽然采用了焊接工艺，但是它的材料利用率却不高，同时由于圆筒状内筒的底部是直接焊接在盆状外筒的中部，受焊接自身缺陷的影响，容易产生各种焊接缺陷，内外筒同心度也难以保证，其成型质量难以控制。

针对焊接缺陷的问题，出现了一种硅油减震器壳体的成型方法(申请号为2012105894302)其加工步骤为下料，冲孔，铲旋，折弯，旋压及机加工，通过该加工步骤可以制备出整体成型的内筒及外筒，避免焊接的缺陷，但该申请中对铲旋的具体操作，使用何种铲旋轮，轮子之间的排布都没有进行描述，且铲旋时工艺如何控制才能获得厚度均匀的内筒也没有进行描述，而且对于外筒的成型该申请中采用的是冲压折弯，这种工艺在外筒圆角过渡区会出现欠料缺陷，从而导致过渡区减薄从而影响性能，此外这种工艺在齿面有较大凸筋时还需要进行旋轮聚料，不仅增加了工序的繁琐性，而且适应性差。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种曲轴硅油减震器壳体的整体旋压成型方法，明确了各项加工步骤的具体控制参数，通过该成型方法产品合格率高，且适应性强，可以制备出一种密封性能良好，质量易于控制，且使用寿命长的曲轴硅油减震器壳体。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种曲轴硅油减震器壳体的整体旋压成型方法，包括如下步骤：

a、落料：采用8～11mm厚的热轧厚钢板，对板材进行剪切落料获得圆形板料；

b、冲中孔：利用冲床对步骤a所获得的圆形板料进行冲中心孔，制得带中孔的圆形板料；

c、铲旋增厚：在数控旋压机上安装上下模具及铲旋轮，控制上下模具转速为300rpm，利用第一铲旋轮和第二铲旋轮同时对圆形板料进行铲旋操作，在圆形板料上形成内筒，控制第一铲旋轮和第二铲旋轮进给速度为5.0～6.0mm/s，铲旋厚度为1.5～1.7mm，进给率1.0～1.2mm/r；

d、展旋外筒：在数控旋压机上安装上下模具及旋压轮，控制上下模具转速为250rpm，利用翻边轮对圆形板料进行翻边处理，利用旋平轮进行旋压处理，以在圆形板料上形成与内筒同心的外筒，控制翻边轮的径向进给速度为3.0～4.0mm/s、轴向进给速度为0.8～1.3mm/s，进给率为0.75～1.0mm/r，旋平轮的径向进给速度为1.5～2.0mm/s，进给率0.36～0.48mm/r；

e、旋齿：在数控旋压机上利用两个旋齿轮对步骤d中外筒外表面旋压制得齿形，控制上下模具的转速为200rpm，一个预旋齿轮的径向进给速度为1.0～1.2mm/s，进给率0.30～0.36mm/r，另一个精旋齿轮径向进给速度为0.4～0.6mm/s，进给率为0.12～0.18mm/r，，制备得到减震器壳体半成品；

f、机加工：对步骤e形成的半成品端面钻安装孔，在车床上对壳体局部进行车加工，制备出成品。

所述步骤c中铲旋增厚的具体步骤为：

c1、将上模具和下模具分别安装到旋压机的通用模具上；

c2、将两个铲旋轮分别安装在旋压机的两个旋压滚轮架上，并调整好两个铲旋轮的位置，使其位于圆形板料两侧，且两个铲旋轮的连接线与圆形板料中心孔位于同一直线，同时两个铲旋轮的轮轴线与上下模具的中心轴线45°夹角；

c3、将步骤b获得的带中孔的圆形板料送料到下模具上；

c4、将第一铲旋轮及第二铲旋轮移动到预设的初始铲旋位置，铲旋位置的选择可以从外缘直接向内切入或从端面直接切入，启动旋压机，上下模具合模，控制上下模具转动速度为300rmp，第一铲旋轮和第二铲旋轮的进给速度同步控制为5.0～6.0mm/s，铲旋厚度为1.5～1.7mm，随着模具带动圆形板料转动，铲旋轮对圆形板料在轴向施加压力作径向进给运动，由于铲旋轮与板料产生相对转动，故而两个铲旋轮逐渐切入板料中使得部分板料逐渐剥离，同时产生局部连续的塑性变形，随着铲旋轮在径向的进给，铲旋轮前端的板料堆积越来越多，逐渐向高度方向转移，在接触到上模具后，在上模具和铲旋轮的共同作用下形成内筒，该内筒的厚度可以达到被铲起材料厚度的3～5倍，而内筒高度可以达到被铲起材料厚度的15～25倍。

所述步骤d中展旋外筒的具体步骤为：

d1、将上模具和下模具分别安装到旋压机的通用模具位置上；

d2、将翻边轮和旋平轮安装到数控旋压机的旋压滚轮架上，其中翻边轮与旋平轮对称分布在上下模具两侧，所述翻边轮的轴线与上下模具的中心轴线呈45°夹角，所述旋平轮轴向与上下模具的中心轴线平行；

d3、将步骤c获得的壳体半成品送料到下模具上；

d4、将翻边轮调整到圆形板料翻边起始位置，启动旋压机，上下模具合模，控制上下模具转动速度为250rpm，翻边轮的径向进给速度为3.0～4.0mm/s、轴向进给速度为0.8～1.3mm/s，通过翻边轮轴向及径向同步进给实现对圆形板料的展旋翻边；

d5、启动旋平轮对翻边后的板料进行旋压处理，控制上下模具转速为250rpm，旋平轮的径向进给速度为1.5～2.0mm/s，通过旋平轮实现对外筒外表面的压平处理，并保证外筒上下各部厚度均匀，且避免折弯圆角区的减薄情况。

所述步骤c1中上模具下端设有间隔8～12mm的半圆凸筋，该凸筋的半径R为0.3mm，下模具为中间凸起的圆盘结构。

所述步骤c4中第一铲旋轮铲旋角圆弧半径为3mm，第二铲旋轮铲旋角圆弧半径为5mm，直边尺寸大于30mm，直边上端采用45°的斜边约束，斜边与上下直边采用R＝2～4mm圆弧过渡，斜边水平尺寸为2～4mm。

所述步骤d4中翻边轮的翻边弧度为20～30mm，所述旋平轮外侧壁为光面结构，也可以根据外筒凸筋结构设计凹槽，使得外筒旋平时直接形成凸筋。

本发明中内筒的成形采用铲旋增厚工艺，其中两个铲旋轮对称设置在板料两侧进行铲旋，且控制两个铲旋轮的速度一样，避免板料单侧受力造成受力不均，而引起板料抖动从而造成金属流动紊乱，双面均匀受力使得铲旋过程中稳定性提高，避免局部加载造成金属紊乱，提高工件质量，同时控制两个铲旋轮进给速度以及进给率，确保内筒生长过程稳定，保证厚度上下均匀，且高度达到工件要求，提高工件表面精度。

对于外筒的成形采用展旋外筒工序，采用翻边轮进行进行旋压增厚操作，配合水平设置的旋平轮旋压操作，不仅确保外筒上下厚度一致，而且可以避免成形过程中造成圆角过渡区的减薄，此外针对外筒上有凸筋的结构，配合具有凹槽的旋平轮可以在一个工序中就完成凸筋的形成，无需额外的机加工操作，对于旋齿操作，除了可以采用旋压机配合旋齿轮操作外，在精度要求高的前提下，可以采用机加工齿代替旋齿操作。

与现有技术相比，本发明揭示的一种曲轴硅油减震器壳体的整体旋压成型方法，具有如下有益效果：为一种将圆形板料经过多道次旋压成形出带有整体双筒结构的零件，充分发挥了旋压成形工艺的优点，避免了常规加工工艺的各种不足，同时本工艺方案也可适应零件尺寸上的多种变化。由于采用整体旋压成形工艺，其零件内外筒同轴度高、密封性能良好、使用寿命有保证、整体力学性能较优。同时，本发明的成形工艺还具有生产效率高、材料利用高、质量易于控制、适应性好等优点，因而具有很好的应用价值和发展前景。

同时该发明方法也为其它不同尺寸的铲旋类零件、展旋翻边类零件以及双筒形零件提供了较好的旋压模具设计方案和成型方案，具有较高的指导意义。

附图说明

图1～图7是本发明所述的曲轴硅油减震器壳体成型方法中，各工序制得毛坯的结构示意图及工艺流程，其中：

图1：落料工序得到的圆形板料毛坯结构示意图；

图2：冲中孔制得的圆形板料毛坯结构示意图；

图3：铲旋增厚工序制得的壳体内筒结构示意图；

图4：展旋外筒翻边工序制得的壳体外筒结构示意图；

图5：展旋外筒旋平工序制得的壳体外筒结构示意图；

图6：旋齿工序制得的曲轴硅油减震器壳体半成品的结构示意图；

图7：机加工工序制得的曲轴硅油减震器壳体成品的结构示意图；

图8是本发明铲旋增厚工序的模具装配示意图；

图9是本发明展旋外筒工序的模具装配示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1～7所示，本发明所揭示的一种曲轴硅油减震器壳体的整体旋压成型方法，具体包括如下步骤：

a、落料：采用8～11mm厚的热轧厚钢板，对板材进行剪切落料获得圆形板料(参见图1)。

b、冲中孔：利用冲床对步骤a所获得的圆形板料进行冲中心孔，制得带中孔的圆形板料(参见图2)，中孔的作用便于后续工序的固定和定位。

c、铲旋增厚：在数控旋压机上利用两个铲旋轮对步骤b中的圆形板料在轴向施加压力并作径向进给运动，在圆形板料上形成具有一定壁厚和高度的内筒(参见图3)，具体步骤为：

c1、将上模具和下模具分别安装到旋压机的通用模具位置上；

c2、将两个铲旋轮分别安装在旋压机的两个旋压滚轮架上，并调整好两个铲旋轮的位置，使其位于圆形板料两侧，且两个铲旋轮的连接线与圆形板料中心孔位于同一直线，同时两个铲旋轮的轮轴线与上下模具的中心轴线呈45°夹角；

c3、将步骤b获得的带中孔的圆形板料送料到下模具上；

c4、将第一铲旋轮及第二铲旋轮移动到预设的初始铲旋位置，铲旋位置的选择可以从外缘直接向内切入或从端面直接切入，本实施例中采用端面直接切入，启动旋压机，上下模具合模，控制上下模具转动速度为300rmp，铲旋轮做被动旋转，第一铲旋轮和第二铲旋轮的进给速度同步控制为5.0～6.0mm/s，铲旋厚度为1.5～1.7mm，随着模具带动圆形板料转动，铲旋轮对圆形板料在轴向施加压力作径向进给运动，由于铲旋轮与板料产生相对转动，故而两个铲旋轮逐渐切入板料中使得部分板料逐渐剥离，同时产生局部连续的塑性变形，随着铲旋轮在径向的进给，铲旋轮前端的板料堆积越来越多，逐渐向高度方向转移，在接触到上模具后，在上模具和铲旋轮的共同作用下形成内筒，该内筒的厚度可以达到被铲起材料厚度的3～5倍，而内筒高度可以达到被铲起材料厚度的15～25倍；

c5、铲旋第一阶段为控制上下模具转速为300rpm，第一铲旋轮从板料端面切入一定深度后沿径向进给20～30mm，此阶段第二铲旋轮在对称侧接触板料，起到约束板坯、避免翘起的作用，此阶段第一铲旋轮切入速度控制在1.0mm/左右，铲旋切入深度为1.5～1.7mm，径向进给速度为5.0～6.0mm/s；

c6、铲旋第二阶段为控制上下模具转速为300rpm，第一铲旋轮和第二铲旋轮共同作用于后续的铲旋过程，最终在上模具、第一铲旋轮和第二铲旋轮的同时作用下，得到满足有效高度和壁厚的内筒，此阶段第一铲旋轮和第二铲旋轮的径向进给速度为5.0～6.0mm/s。

d、展旋外筒：在数控旋压机上利用翻边轮和旋平轮对步骤c的圆形板料进行翻边旋压处理，形成与内筒同心的外筒(如图4、5所示)，具体步骤为：

d1、将上模具和下模具分别安装到旋压机的通用模具位置上；

d2、将翻边轮和旋平轮安装到数控旋压机的旋压滚轮架上，其中翻边轮与旋平轮对称分布在上下模具两侧，所述翻边轮的轴线与上下模具的中心轴线呈45°夹角，所述旋平轮轴向与上下模具的中心轴线平行；

d3、将步骤c获得的壳体半成品送料到下模具上；

d4、将翻边轮调整到圆形板料翻边起始位置，启动旋压机，上下模具合模，控制上下模具转动速度为250rpm，翻边轮做被动旋转，翻边轮的径向进给速度为3.0～4.0mm/s、轴向进给速度为0.8～1.3mm/s，通过翻边轮轴向及径向同步进给实现对圆形板料的展旋翻边；

d5、启动旋平轮对翻边后的板料进行旋压处理，控制上下模具转速为250rpm，旋平轮做被动旋转，旋平轮的径向进给速度为1.5～2.0mm/s，通过旋平轮实现对外筒外表面的压平处理，并保证外筒上下各部厚度均匀，且避免折弯圆角区的减薄情况。

e、旋齿：在数控旋压机上利用两个旋齿轮对步骤d中外筒外表面旋压制得齿形，控制上下模具的转速为200rpm，一个预旋齿轮的径向进给速度为1.0～1.2mm/s，进给率0.30～0.36mm/r，另一个精旋齿轮径向进给速度为0.4～0.6mm/s，进给率为0.12～0.18mm/r，制备得到减震器壳体半成品(如图6所示)。

f、机加工：对步骤e形成的半成品的端面钻安装孔，在车床上对壳体局部进行车加工，制备出成品(参加图7)。

如图8所示，上述步骤c1中上模具2下端设有间隔8～12mm的半圆凸筋8，该凸筋的半径R为0.3mm，下模具4为中间凸起的圆盘结构，圆形板料3放入下模具上，由中间凸起进行定位，上模凸筋及中间凸起在上下模合模后起固定作用，可以防止铲旋过程中板料的失稳，所述第一铲旋轮1的铲旋角10圆弧半径为3mm，第二铲旋轮5的铲旋角11圆弧半径为5mm，直边9尺寸与内筒高度有关，不小于30mm，直边9上端采用45°的斜边6约束，斜边6与上下端直边采用R＝2～4mm圆弧7过渡，斜边水平尺寸为2～4mm，在铲旋过程中由于铲旋轮结构采用局部约束，从而保证了内筒的有效高度及厚度，成形载荷与全封闭结构相比较小。

如图9所示，上模具13与下模具14合模，所述步骤d4中翻边轮13的翻边弧度为20～30mm，在进行翻边操作时，随着翻边轮13的进给，外筒16逐渐进行旋压增厚操作，配合水平设置的旋平轮15旋压操作，有效避免圆角过渡区的减薄，所述旋平轮外侧壁为光面结构，也可以根据外筒凸筋结构设计凹槽，使得外筒旋平时直接形成凸筋。

由于在加工中，外筒厚度尺寸会根据零件要求不同而不同，对于较厚的外筒结构来说，在保证内筒尺寸符合要求的前提下，通过改变铲旋起始位置，给外端多留料，从而提高了材料的利用率，也可以如本实施例中采用展旋工艺进行展旋翻边增厚，从而避免圆角过渡区的减薄，保证了外筒的有效厚度；对于较薄的外筒来说，在成形过程中可通过增加旋平轮的进给量促使外筒厚度降低，从而提高材料利用率。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。