[发明专利]轮毂轴承外圈多工位精密成形工艺及其实现装置

权利要求书

1.一种轮毂轴承外圈的优化实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：从最终目标产品反向设计各工位形状，依次递推设计得到冲孔、成形、双杯挤压、压扁工位产品形状；

步骤2：设计成形工位飞边形状：按照常规模具设计模具图纸，然后建立成形单元上模、下模三维模型，使用三维模型进行仿真并模拟得到最终产品最先充满位置F及其对应的飞边宽度X，将此宽度设 至 为最小飞边宽度；根据最小飞边宽度值X对产品飞边形状进行修改调整，绘制优化后的飞边形状，按照产品原有轮廓沿形放大X值，得到优化缩小后的飞边形状；

步骤3：根据设计完成的多工位形状进行模具设计，模具设计时使用缸体式氮气弹簧，结合顶出运动曲线，设计完成全部工位闭式模具装配图；

步骤4：根据模具图纸设计制造模具部件时按照上模外形直径比下模内腔直径小0.15mm/单边要求执行，实现各单元导向作用；

步骤5：通过闭式多工位成形模具对毛坯依次进行独立的压扁、双杯挤压、成形、冲孔、切边工艺，实现轴承外圈的优化成形，其中：

所述的压扁是指：将其高度降低的同时直径放大至比正挤单元直径小0.5mm～1mm范围内，并通过压扁工序去除加热后产生的氧化皮；

所述的双杯挤压是指：通过预成形单元的上模、下模将压扁后的半成品头部直径放大，从而减小成形工位的模具成形载荷，同时将产品形状挤压为接近成形单元产品形状，实现成形单元产品成形过程中的流线分布优化；

所述的成形是指：通过上模、下模对半成品进行成形处理至所需要的形状尺寸，成形过程中通过使用缸体式氮气弹簧，结合顶出运动曲线实现顶出过程中产品相对模具静态平稳顶出下模；

所述的缸体式氮气弹簧包括：缸体、缸盖和缸底组成的壳体部分以及设置于壳体部分内的活塞杆，其中壳体部分内部通过充气机构注入高压氮气，在成形过程时活塞杆受载荷力作用伸入缸体内并压缩缸体内气体，变形完成后，载荷力释放，活塞杆受缸体内高压气体作用伸出缸体，并作用于上模结构上与下模同时对产品施加反方向载荷，实现产品与上下模相对静止；

所述的闭式多工位成形模具包括：依次排列的压扁单元、双杯挤压单元、成形单元、冲孔单元和切边单元，其中：每个单元的上模及其对应的下模分别设置于模架上模板和模架下模板上，该模架上模板中设有缸体式氮气弹簧，能够根据设备顶出运动曲线设计成形模具，实现成形生产过程中无跳料模式；

所述的缸体式氮气弹簧包括：缸体、缸盖和缸底组成的壳体部分以及设置于壳体部分内的活塞杆，其中壳体部分内部通过充气机构注入高压氮气，在成形过程时活塞杆受载荷力作用伸入缸体内并压缩缸体内气体，变形完成后，载荷力释放，活塞杆受缸体内高压气体作用伸出缸体，并作用于上模结构上与下模同时对产品施加反方向载荷，实现产品与上下模相对静止；

所述的成形工位的成形上模的外形直径比成形单元的成形下模的内腔直径小0.15mm/单边，实现成形过程中的导向作用达到产品高精度的要求；

所述的成形单元的成形下模的飞边外轮廓部位的尺寸，通过以下方式得到：通过三维模拟方式获得最先充填完全形成飞边位置，并得到此位置的飞边宽度；然后根据最小飞边宽度值对产品飞边形状进行修改调整，得到缩小后的飞边形状；根据缩小后的飞边形状将成形工位关键模具设计为闭式模具；当成形处理完成后，通过控制下顶料杆顶出成形工位的完成品的同时，控制模架上模板向上移动，此时位于模具上模板内的氮气弹簧作相对运动，即顶出成形上模中顶杆以稳定产品；当成形下模的内腔内气体排空后，控制下顶杆继续向上移动并将成形工位的完成品机械刚性顶出成形下模的内腔，当下顶出杆移动到末端后，启动下模板中液压装置将成形工位的完成品顶出，从而继续保持产品平稳移动。