一種轉向軸的冷鍛模具及系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種轉向軸的冷鍛模具，涉及轉向軸加工技術領域。該轉向軸的冷鍛模具包括：第一擠壓模具組件，用于對坯料進行一次擠壓，獲得具有轉向軸外形的坯料；第二擠壓模具組件，用于對一次擠壓后的坯料兩端進行二次擠壓形成腰孔和中心孔，獲得轉向軸。本實用新型提供的轉向軸的冷鍛模具采用兩次擠壓的方式形成轉向軸，所成形的腰孔尺寸穩定、精度高，工序簡單，材料利用率高且模具壽命高。同時提出具有上述冷鍛模具的轉向軸的冷鍛系統。
【專利說明】
一種轉向軸的冷鍛模具及系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及轉向軸加工技術領域，更具體的公開了一種轉向軸的冷鍛模具及系統。
【背景技術】
[0002]轉向軸是汽車轉向系統的核心部件，其性能的優劣直接關系著交通和人身安全。轉向軸的端部設有用來插裝閥芯端部扁頭的、且可容許閥芯相對轉向軸雙向轉動以打開轉向閥的角位移量的腰孔。在液壓助力轉向器中，分配閥的閥芯和驅動齒條的轉向軸軸接在一起。如圖1和圖2所示，腰孔I寬度的兩側槽壁A、B、C和D面與豎直軸面設成約4° 20’的角度，以容許閥芯可雙向轉動約4° 20 ’的角位移量，從而改變轉向閥的泄露通道和泄流量。此角度精度要求極高，且在后續滲碳淬火過程中極易變形。傳統的機加工工藝，腰孔承受扭矩的強度低，浪費材料，效率低下，而普通的冷鍛成形的腰孔精度不夠，需要對位整形，效率低下，容易出錯，質量很不穩定。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的一個目的在于，提出一種轉向軸的冷鍛模具，以解決現有技術中傳統機加工所形成的腰孔承受扭矩的強度低、轉向軸加工效率低的問題。
[0004]本實用新型的另一個目的在于，提出一種轉向軸的冷鍛系統，該系統采用如上所述的冷鍛模具，以解決現有技術中存在的轉向軸加工效率低的問題。
[0005]為達到此目的，一方面，本實用新型采用以下技術方案:
[0006]—種轉向軸的冷鍛模具，包括:
[0007]第一擠壓模具組件，用于對坯料進行一次擠壓，獲得具有轉向軸外形的坯料；
[0008]第二擠壓模具組件，用于對一次擠壓后的坯料兩端進行二次擠壓形成腰孔和中心孔，獲得轉向軸。
[0009]所述第一擠壓模具組件包括:
[0010]第一擠壓模具，其內具有與轉向軸外形相適配的第一模腔；
[0011 ]第一擠壓沖頭，用于將坯料擠入所述第一擠壓模具的第一模腔內以獲得具有轉向軸外形的坯料；
[0012]所述第二擠壓模具組件包括:
[0013]第二擠壓模具，其內具有與轉向軸外形相適配的第二模腔；
[0014]第二上擠壓沖頭，用于對置于所述第二模腔內坯料的第一端面擠壓形成腰孔和上中心孔；
[0015]第二下擠壓沖頭，用于對置于所述第二模腔內的坯料的第二端面擠壓形成下中心孔。
[0016]優選的，所述第一擠壓模具和/或所述第二擠壓模具包括套設在一起的至少兩層結構。
[0017]優選的，所述第一擠壓模具包括由外向內依次套設在一起的第一預應力外圈、第一預應力中圈組件以及第一模芯組件；
[0018]所述第一預應力中圈組件包括對接在一起的第一上預應力中圈和第一下預應力中圈；
[0019]所述第一模芯組件包括對接在一起的第一上模芯和第一下模芯，所述第一上模芯和所述第一下模芯的內部空腔對接形成所述第一模腔。
[0020]優選的，所述第二擠壓模具包括由外向內依次套設在一起的第二預應力外圈、第二預應力中圈組件以及第二模芯組件；
[0021 ]所述第二預應力中圈組件包括對接在一起的第二上預應力中圈和第二下預應力中圈；
[0022]所述第二模芯組件包括對接在一起的第二上模芯和第二下模芯，所述第二上模芯和所述第二下模芯的內部空腔對接形成所述第二模腔。
[0023]優選的，所述第二上擠壓沖頭設置于所述第二擠壓模具的第一端；
[0024]所述第二上擠壓沖頭包括沖頭外圈以及套設于所述沖頭外圈內的沖頭模芯，所述沖頭外圈穿入所述第二模腔內，所述沖頭模芯的端部形狀與所述腰孔形狀相適配。
[0025]優選的，所述沖頭模芯的材料為粉末冶金剛。
[0026]優選的，所述第二擠壓模具上與其第一端相對的第二端設置有墊塊，所述第二下擠壓沖頭經所述墊塊穿入所述第二模腔內。
[0027]優選的，所述第一擠壓模具和/或所述第二擠壓模具的材料為高速工具鋼。
[0028]為達到上述目的，另一方面，本實用新型采用以下技術方案:
[0029]—種轉向軸的冷鍛系統，包括呈肘節式設置的至少兩個工位，其中，第一工位設置如上所述的冷鍛模具的第一擠壓模具組件，第二工位設置如上所述的冷鍛模具的第二擠壓模具組件；
[0030]所述第一工位和所述第二工位可同時工作。
[0031 ]本實用新型的有益效果為:
[0032]本實用新型提供的轉向軸的冷鍛模具采用兩次擠壓的方式形成轉向軸，所成形的腰孔尺寸穩定、精度高，工序簡單，材料利用率高且模具壽命高。
[0033]本實用新型提供的轉向軸的冷鍛系統采用上述的冷鍛模具，能夠獲得質量高的轉向軸，另外，由于具有至少兩個工位且工位可同時工作，可實現自動化生產且大大提高了轉向軸的生產效率。
【附圖說明】
[0034]圖1是轉向軸的主視圖；
[0035]圖2是轉向軸的左視圖；
[0036]圖3是本實用新型實施例一提供的第一擠壓模具組件的剖視圖；
[0037]圖4是本實用新型實施例一提供的第二擠壓模具組件的剖視圖。
[0038]圖中:
[0039]1、腰孔;2、中心孔;
[0040]31、第一擠壓模具;311、第一預應力外圈；3121、第一上預應力中圈；3122、第一下預應力中圈；3131、第一上模芯；3132、第一下模芯；32、第一擠壓沖頭;41、第二擠壓模具；411、第二預應力外圈；4121、第二上預應力中圈；4122、第二下預應力中圈；4131、第二上模芯;4132、第二下模芯;421、沖頭外圈;422、沖頭模芯;43、第二下擠壓沖頭;5、墊塊;6、坯料。
【具體實施方式】
[0041]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本實用新型的技術方案。
[0042]本實用新型提出了一種轉向軸的冷鍛模具，其包括第一擠壓模具組件和第二擠壓模具組件。其中，第一擠壓模具組件用于對坯料進行一次擠壓，獲得具有轉向軸外形的坯料;第二擠壓模具組件用于對一次擠壓后的坯料兩端進行二次擠壓形成腰孔和中心孔，獲得轉向軸。
[0043]本實用新型提供的轉向軸的冷鍛模具通過冷鍛方式并通過兩次擠壓形成轉向軸，所成形的腰孔尺寸穩定、精度高，工序簡單，材料利用率高且模具壽命高。
[0044]實施例一
[0045]本實施例提出了一種轉向軸的冷鍛模具，其包括第一擠壓模具組件和第二擠壓模具組件。
[0046]如圖3所示，第一擠壓模具組件包括第一擠壓模具31和第一擠壓沖頭32。第一擠壓模具31內部設置有與轉向軸外形相適配的第一模腔。第一擠壓沖頭32用于將坯料6擠入第一擠壓模具31的第一模腔內以獲得具有轉向軸外形的坯料6。
[0047]在一個優選實施例中，第一擠壓模具31包括套設在一起的至少兩層預應力結構。進一步優選的，第一擠壓模具31包括由外向內依次套設在一起的第一預應力外圈311、第一預應力中圈組件以及第一模芯組件。第一預應力中圈組件包括對接在一起的第一上預應力中圈3121和第一下預應力中圈3122。第一模芯組件包括對接在一起的第一上模芯3131和第一下模芯3132，第一上模芯3131和第一下模芯3132的內部空腔對接形成第一模腔。
[0048]在一個優選實施例中，第一擠壓模具31采用高速工具鋼制成，保證模具的強度和壽命O
[0049]如圖4所示，第二擠壓模具組件包括第二擠壓模具41、第二上擠壓沖頭和第二下擠壓沖頭43。其中，第二擠壓模具41內部設置有與轉向軸外形相適配的第二模腔。第二上擠壓沖頭用于對置于第二模腔內坯料6的第一端面擠壓形成如圖1和2中所示的腰孔I和上中心孔2。第二下擠壓沖頭43用于對置于第二模腔內的坯料6的第二端面擠壓形成下中心孔2。
[0050]在一個優選實施例中，第二擠壓模具41包括套設在一起的至少兩層預應力結構。進一步優選的，第二擠壓模具包括由外向內依次套設在一起的第二預應力外圈411、第二預應力中圈組件以及第二模芯組件。第二預應力中圈組件包括對接在一起的第二上預應力中圈4121和第二下預應力中圈4122。第二模芯組件包括對接在一起的第二上模芯4131和第二下模芯4132，第二上模芯4131和第二下模芯4132的內部空腔對接形成第二模腔。
[0051]第二上擠壓沖頭設置于第二擠壓模具41的第一端，優選采用分層浮動模芯結構，選用高強度粉末冶金鋼制作，并采用涂層技術，提高了腰孔I的成形質量和尺寸穩定性。具體的，第二上擠壓沖頭包括沖頭外圈421以及套設于沖頭外圈421內的沖頭模芯422，沖頭外圈421穿入第二模腔內，沖頭模芯422的端部形狀與腰孔I形狀相適配。
[0052]第二擠壓模具41上與其第一端相對的第二端設置有墊塊5，第二下擠壓沖頭43經墊塊5穿入第二模腔內。
[0053]在一個優選實施例中，第二擠壓模具41采用高速工具鋼制成，保證模具的強度和壽命O
[0054]進一步的，還包括有整形模具，用于在對坯料6擠壓之前進行整形。
[0055]本實施例提供的冷鍛模具加工轉向軸的過程為:
[0056]1、整形處理:通過整形模具將坯料6整形，經整形后的坯料6端面與軸線的垂直度公差0.1Omm以內，兩端面的平行度公差0.05mm以內；
[0057]2、正擠，即一次擠壓:第一擠壓沖頭32將整形后的還料6擠入第一擠壓模具31的第一模腔內，對坯料6進行縮徑處理以獲得具有轉向軸外形的坯料6，控制坯料6的粗端長度公差在±0.1Omm以內；
[0058]3、反擠腰孔I和上、下中心孔2，即二次擠壓:第二上擠壓沖頭的沖頭模芯422對經正擠后的坯料6的第一端面擠壓形成腰孔I和上中心孔2，第二下擠壓沖頭43對經正擠后的坯料6的第二端面擠壓形成下中心孔2，從而獲得轉向軸成品。
[0059]實施例二:
[0060]本實施例提供了一種轉向軸的冷鍛系統，包括呈肘節式設置的至少兩個工位，其中，第一工位設置如實施例一所述的冷鍛模具的第一擠壓模具組件，第二工位設置如實施例一所述的冷鍛模具的第二擠壓模具組件。第一工位和第二工位可同時工作。
[0061]本實施例提供的轉向軸的冷鍛系統能夠獲得質量高的轉向軸，另外，由于具有至少兩個工位且工位可同時工作，可實現自動化生產且大大提高了轉向軸的生產效率。
[0062]在一個優選實施例中，該冷鍛系統包括呈肘節式設置的三個工位，其中，第一工位設置第一擠壓模具組件，第二工位設置第二擠壓模具組件，第三工位設置整形模具。三個工位可同時工作。
[0063]以上結合具體實施例描述了本實用新型的技術原理，這些描述只是為了解釋本實用新型的原理，不能以任何方式解釋為對本實用新型保護范圍的限制。基于此處解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本實用新型的其它【具體實施方式】，這些方式都將落入本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種轉向軸的冷鍛模具，其特征在于，包括: 第一擠壓模具組件，用于對坯料進行一次擠壓，獲得具有轉向軸外形的坯料； 第二擠壓模具組件，用于對一次擠壓后的坯料兩端進行二次擠壓形成腰孔(I)和中心孔(2)，獲得轉向軸； 所述第一擠壓模具組件包括: 第一擠壓模具(31)，其內具有與轉向軸外形相適配的第一模腔； 第一擠壓沖頭(32)，用于將坯料(6)擠入所述第一擠壓模具(31)的第一模腔內以獲得具有轉向軸外形的坯料(6)； 所述第二擠壓模具組件包括: 第二擠壓模具(41 )，其內具有與轉向軸外形相適配的第二模腔； 第二上擠壓沖頭，用于對置于所述第二模腔內坯料(6)的第一端面擠壓形成腰孔(I)和上中心孔(2); 第二下擠壓沖頭(43)，用于對置于所述第二模腔內的坯料(6)的第二端面擠壓形成下中心孔(2)。2.根據權利要求1所述的轉向軸的冷鍛模具，其特征在于:所述第一擠壓模具(31)和/或所述第二擠壓模具(41)包括套設在一起的至少兩層結構。3.根據權利要求2所述的轉向軸的冷鍛模具，其特征在于:所述第一擠壓模具(31)包括由外向內依次套設在一起的第一預應力外圈(311)、第一預應力中圈組件以及第一模芯組件； 所述第一預應力中圈組件包括對接在一起的第一上預應力中圈(3121)和第一下預應力中圈(3122); 所述第一模芯組件包括對接在一起的第一上模芯(3131)和第一下模芯(3132)，所述第一上模芯(3131)和所述第一下模芯(3132)的內部空腔對接形成所述第一模腔。4.根據權利要求2所述的轉向軸的冷鍛模具，其特征在于:所述第二擠壓模具包括由外向內依次套設在一起的第二預應力外圈(411)、第二預應力中圈組件以及第二模芯組件； 所述第二預應力中圈組件包括對接在一起的第二上預應力中圈(4121)和第二下預應力中圈(4122); 所述第二模芯組件包括對接在一起的第二上模芯(4131)和第二下模芯(4132)，所述第二上模芯(4131)和所述第二下模芯(4132)的內部空腔對接形成所述第二模腔。5.根據權利要求1所述的轉向軸的冷鍛模具，其特征在于:所述第二上擠壓沖頭設置于所述第二擠壓模具(41)的第一端； 所述第二上擠壓沖頭包括沖頭外圈(421)以及套設于所述沖頭外圈(421)內的沖頭模芯(422)，所述沖頭外圈(421)穿入所述第二模腔內，所述沖頭模芯(422)的端部形狀與所述腰孔(I)形狀相適配。6.根據權利要求5所述的轉向軸的冷鍛模具，其特征在于:所述沖頭模芯(422)的材料為粉末冶金剛。7.根據權利要求5所述的轉向軸的冷鍛模具，其特征在于:所述第二擠壓模具(41)上與其第一端相對的第二端設置有墊塊(5)，所述第二下擠壓沖頭(43)經所述墊塊(5)穿入所述第二模腔內。8.根據權利要求1至7任一項所述的轉向軸的冷鍛模具，其特征在于:所述第一擠壓模具(31)和/或所述第二擠壓模具(41)的材料為高速工具鋼。9.一種轉向軸的冷鍛系統，其特征在于:包括呈肘節式設置的至少兩個工位，其中，第一工位設置如權利要求1至8任一項所述的冷鍛模具的第一擠壓模具組件，第二工位設置如權利要求1至8任一項所述的冷鍛模具的第二擠壓模具組件； 所述第一工位和所述第二工位可同時工作。
【文檔編號】B21J13/02GK205599838SQ201620054820
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年1月20日
【發明人】林明路
【申請人】上海久進精密鍛造有限公司