CN102500699A - 一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具，包括上模结构和下模结构，所述的上模结构为带有轴承的高硬度旋转轮，所述的下模结构包括：左、右夹紧装置和高硬度左、右芯棒，所述的左夹紧装置和右夹紧装置将套在高硬度右芯棒和高硬度左芯棒上的管坯夹紧固定，所述的高硬度旋转轮上具有与无轮辐汽车解耦电机皮带轮相对应的槽，其特征在于：所述的右夹紧装置和左夹紧装置中至少有一个为给管坯提供足够的径向抱紧力的径向夹紧装置。本发明还公开了采用上述模具生产无轮辐汽车解耦电机皮带轮的制作工艺，采用上述技术方案，可替代原有所有无轮辐结构的解耦汽车电机皮带轮的制造工艺，实现了低成本高质量的工艺方法。
Description
技术领域
本发明涉及皮带轮制造领域，特别涉及一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具及工艺。
背景技术
自2008年以来，传统的汽车电机皮带轮逐渐被一种专利产品——汽车解耦电机皮带轮总成（One-way clutch Alternator Decoupler，简称OAD）所取代。由于后者大为增加了电机变速的平滑性，能节油2%～3%以上，并且其抗疲劳能力增加一倍，因此市场前景十分广阔。
汽车解耦电机皮带轮总成(OAD)最初是LITENS（莱顿）公司于2003年发明的专利，后来经改进，作了一些结构的变动，发明出一种结构更加紧凑的新型OAD,两者之间构造稍异，其原理和功能基本相同，莱顿公司在中国大陆申请了汽车解耦电机皮带轮总成(OAD)的发明专利,其专利号为ZL 03816543.0。
制造皮带轮的方法层出不穷，长期以来大多是先以板、管或铸造形成管状坯料，后经切削加工去除多余材料的制造工艺，而近年来用旋转冷挤压制造皮带轮的工艺因其高质量、高效率、省材料的特点而后来居上。可是，汽车解耦电机皮带轮总成（OAD）中的皮带轮现有制造工艺依然停留在原来的状态，究其原因主要是：众所周知，汽车产业零部件制造技术标准和工艺要求高于其他一般产业零部件制造标准，而OAD中的皮带轮槽底厚度很薄，若以旋转冷挤压制造这样的皮带轮，旋转滚轮必须在径向对料坯施加很大压力，但是由于它没有轮辐，料坯无法在旋转冷挤压的工装模具中被可靠夹紧，因为旋转冷挤压设备仅能在轴向上给予料坯夹紧力，而钢管料坯的端面面积很小，所以无法被可靠夹紧，当旋转滚轮对料坯施加压力时，料坯必然打滑而导致制造工艺失败。有鉴于此，到目前尚未见到以旋压法加工OAD皮带轮的制造工艺。事实上，目前所有旋转冷挤压工艺制造汽车用皮带轮均要求皮带轮为有轮辐结构，以便工艺可行。
解耦汽车电机皮带轮总成（OAD）的皮带轮本体结构目前主要有两种，本发明所涉及的无轮辐OAD皮带轮结构是其中一种——无轮辐薄壁长桶形结构。这种结构的特点是其桶形外径表面带有多个高精度的槽，槽底最薄处壁厚仅有1.3 mm，截面如附图1中阴影部分所示。该结构的OAD皮带轮现有制造工艺是用无缝钢管作为料坯，经多道车削加工出其外表面多条凹槽制成，见图1。其缺点是：经济上生产效率低，原材料利用率较低，一次合格率较低，加工成本高；在质量上，其外表凹槽难以车削到很高的光洁度（导致汽车发动机高速运行时有噪音隐患），同时由于车削的皮带轮其强度只能保有钢管的自身强度，因此皮带轮的强度不高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于设计一种生产效率高，原材料利用率高，合格率高、加工成本低且皮带轮强度好的一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮模具及工艺。
为达到上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具，包括上模结构和下模结构，所述的上模结构为带有轴承的高硬度旋转轮，所述的下模结构包括左、右夹紧装置和高硬度左、右芯棒,所述的左夹紧装置和右夹紧装置将套在高硬度左、右芯棒上的管坯夹紧固定，所述的高硬度旋转轮上具有与无轮辐汽车解耦电机皮带轮相对应的槽，其特征在于：所述的右夹紧装置和左夹紧装置中至少有一个为给管坯提供足够的径向抱紧力的径向夹紧装置。
进一步，所述的径向夹紧装置的一种为弹簧夹头，所述的弹簧夹头包括内抱紧弹簧夹头、弹簧夹头外套、矩型弹簧，所述的内抱紧弹簧夹头含有一供管坯插入并夹紧的分瓣管口，且通过矩型弹簧与弹簧夹头外套相连。
优选的，所述的内抱紧弹簧夹头接触管坯表面部位具有多个尖角凸起。
进一步，所述的径向夹紧装置另一种为液压三爪夹头。
优选的，所述的液压三爪夹头接触管坯表面部位具有多个尖角凸起。
进一步，所述的管坯为无缝钢管。
本发明还包括一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造工艺，其特征在于：采用上述的无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具，还包括如下步骤：
步骤1：高硬度右芯棒和右夹紧装置一起向右移开，管坯套入高硬度左芯棒上；
步骤2：高硬度右芯棒和右夹紧装置一起向左移动与高硬度左芯棒和左夹紧装置合模，将管坯轴向夹紧和径向夹紧；
步骤3：将高硬度左芯棒、左夹紧装置、高硬度右芯棒、管坯、右夹紧装置一起旋转；
步骤4：带有轴承的高硬度旋转轮向管坯移动，接触到管坯后被动旋转但仍继续向前移动，管坯在被高硬度旋转轮强力旋压进给的始终一直保持高速旋转而不打滑，直至管坯被挤压达到规定尺寸，成型为无轮辐汽车解耦电机皮带轮半成品，去除半成品两边的多余部分，得无轮辐汽车解耦电机皮带轮成品。
进一步，步骤1所述的管坯由机械手套入高硬度左芯棒上。
进一步，步骤2所述的合模的合模力为80吨。
采用上述技术方案，本发明用旋转冷挤压的方式制造具有无轮辐薄壁长桶形结构的解耦汽车电机皮带轮，由于这种OAD皮带轮使用模具采用旋转冷挤压成型，制成的产品外形美观，重量轻，噪音小，转动惯量小，动平衡好。在经济上比原工艺节省材料15%，加工成本降低20%，一次合格率接近100%，因而总体经济效益可提高近50%；在质量上凹槽的表面光洁度可达到Ra0.5,同时由于冷作硬化，经过负荷试验证明，皮带轮的强度可提高40%。本发明工艺可替代原有所有无轮辐结构的解耦汽车电机皮带轮的制造工艺，实现了低成本高质量的工艺方法。
附图说明
图1为现有技术采用车削制备皮带轮的示意图；
图2为本发明所述的无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具基本结构图；
图3为内抱紧弹簧夹头接触管坯表面部位具有多个尖角凸起的示意图；
其中：1.高硬度左芯棒、2.高硬度右芯棒、3.左夹紧装置、31. 弹簧夹头外套、32.矩型弹簧、33.内抱紧弹簧夹头、330.尖角凸起、4. 高硬度旋转轮、5.成型皮带轮、6.轴承、7.右夹紧装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图2所示，一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具，包括上模结构和下模结构，上模结构为带有轴承6的高硬度旋转轮4，高硬度旋转轮4上具有与无轮辐汽车解耦电机皮带轮相对应的槽；下模结构包括左、右夹紧装置3、7，高硬度左、右芯棒1、2，左夹紧装置3和右夹紧装置7将套在高硬度左芯棒1和高硬度右芯棒2上的管坯夹紧固定，右夹紧装置7和左夹紧装置3都能为管坯提供径向抱紧力的径向夹紧装置，如图2所示，左夹紧装置3的径向夹紧装置为弹簧夹头，所述的弹簧夹头包括内抱紧弹簧夹头33、弹簧夹头外套31、矩型弹簧32，内抱紧弹簧夹头33含有一供管坯插入并夹紧的分瓣管口，且通过矩型弹簧32与弹簧夹头外套31相连，如图3所示，内抱紧弹簧夹头33接触管坯表面部位具有多个尖角凸起330，进一步确保管坯在被挤压时可靠夹紧。右夹紧装置7的径向夹紧装置为液压三爪夹头，为了确保管坯在被挤压时可靠夹紧，液压三爪夹头接触管坯表面部位也可以设有多个尖角凸起。（注图2仅仅为本发明的优选方式，只需要在左夹紧装置和右夹紧装置中至少一边设有径向夹紧装置即可达到较好的夹紧效果。）
一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造工艺，其特征在于：采用上述的无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具，还包括如下步骤：
步骤1：高硬度右芯棒和右夹紧装置一起向右移开，管坯套入高硬度左芯棒上，可以由机械手套入高硬度左芯棒上；
步骤2：高硬度右芯棒和右夹紧装置一起向左移动，与高硬度左芯棒和左夹紧装置合模，合模力可以达80吨，将管坯轴向夹紧和径向夹紧；
步骤3：将高硬度左芯棒、左夹紧装置、高硬度右芯棒、管坯、右夹紧装置一起旋转；
步骤4：带有轴承的高硬度旋转轮向管坯移动，接触到管坯后被动旋转但仍继续向前移动，管坯在被高硬度旋转轮强力旋压进给的始终一直保持高速旋转而不打滑，直至管坯被挤压达到规定尺寸，成型为无轮辐汽车解耦电机皮带轮半成品，去除半成品两边的多余部分，得无轮辐汽车解耦电机皮带轮成品。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具，包括上模结构和下模结构，所述的上模结构为带有轴承的高硬度旋转轮，所述的下模结构包括：左、右夹紧装置和高硬度左、右芯棒，所述的左夹紧装置和右夹紧装置将套在高硬度左、右芯棒上的管坯夹紧固定，所述的高硬度旋转轮上具有与无轮辐汽车解耦电机皮带轮相对应的槽，其特征在于：所述的右夹紧装置和左夹紧装置中至少有一个为给管坯提供径向抱紧力的径向夹紧装置。
2.根据权利要求1所述的一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具，其特征在于：所述的径向夹紧装置为弹簧夹头，所述的弹簧夹头包括内抱紧弹簧夹头、弹簧夹头外套、矩型弹簧，所述的内抱紧弹簧夹头含有一供管坯插入并抱紧的分瓣管口，且通过矩型弹簧与弹簧夹头外套相连。
3.根据权利要求2所述的一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具，其特征在于：所述的内抱紧弹簧夹头接触管坯表面部位具有多个尖角凸起。
4.根据权利要求1所述的一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具，其特征在于：所述的径向夹紧装置为液压三爪夹头。
5.根据权利要求4所述的一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具，其特征在于：所述的液压三爪夹头接触管坯表面部位具有多个尖角凸起。
6.根据权利要求1所述的一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具，其特征在于：所述的管坯为无缝钢管。
7.一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造工艺，其特征在于：采用权利要求1-5任一权利要求所述的无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造模具，还包括如下步骤：
步骤1：高硬度右芯棒和右夹紧装置一起向右移开，管坯套入高硬度左芯棒上；
步骤2：高硬度右芯棒和右夹紧装置一起向左移动与高硬度左芯棒以及左夹紧装置合模，将管坯轴向夹紧和径向夹紧；
步骤3：将高硬度左芯棒、左夹紧装置、高硬度右芯棒、管坯、右夹紧装置一起旋转；
步骤4：带有轴承的高硬度旋转轮向管坯移动，接触到管坯后被动旋转但仍继续向前移动，管坯在被高硬度旋转轮强力旋压进给的始终一直保持高速旋转而不打滑，直至管坯被挤压达到规定尺寸，成型为无轮辐汽车解耦电机皮带轮半成品，去除半成品两边的多余部分，得无轮辐汽车解耦电机皮带轮成品。
8.根据权利要求7所述的一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造工艺，其特征在于：步骤1所述的管坯由机械手套入高硬度左芯棒上。
9.根据权利要求7所述的一种无轮辐汽车解耦电机皮带轮制造工艺，其特征在于：步骤2所述的合模的合模力为80吨。
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