本实用新型涉及空心轴加工技术领域，更具体地说，涉及一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统。
背景技术：
汽车传动轴的形状是两头窄中间宽，在锻造过程中这个精度很难控制。目前，汽车传动轴的制作方式非常繁琐，费时费力，加工效率低；且现有汽车传动轴多为实心轴，实心轴的重量较大，疲劳寿命短，生产成本高。随着汽车轻量化及新能源化的发展，对汽车轴类传动结构件轻量化工艺提出了更高的要求。其中之一就是轴的空心化，目前电机轴，变速箱，传动轴等都有空心化的趋势，空心轴具有明显的技术优势。
目前新能源汽车内广泛采用空心车轴的设计，其中就不乏对内部带有油槽的空心轴的需求，对于空心轴而言，如何在其内部加工油槽是一直困扰行业的难题，采用普通的旋压模具是无法达到这个要求的，后期加工油槽难度较大，且工序复杂，成本较高。因此，设置一款旋压模具能够一次性成型带有内部油槽的空心轴是行业内一直追求的目标。
经检索，关于空心轴加工已有大量专利公开，如中国专利申请号：2019215373296，实用新型创造名称为：一种用于大比例多次变径空心轴的无芯立式旋压系统，该申请案公开了一种用于大比例多次变径空心轴的无芯立式旋压系统，包括用于装夹工件的下模单元，以及设置在下模单元两侧的旋轮安装单元，下模单元上方还设置有上模单元，其中一侧的旋轮安装单元上安装有粗旋轮和整形旋轮，另一侧的旋轮安装单元上安装有精旋轮和整形旋轮，粗旋轮和精旋轮的位置相对应，两侧整形旋轮的位置相对应。本方案可以极大程度低减小后续加工余量，材料利用率高，生产成本降低。
又如中国专利申请号：2016103047475，实用新型创造名称为：一种高温合金变径管强力旋压成形方法及装置，该方法为：首先将高温合金管材固定在主轴，测量轴向跳动，控制管材平稳的安装在主轴上，继而在尾顶上安装芯棒，将芯棒插入管坯中，然后选择合适的旋压成形工艺，并利用尾顶的运动对管坯施加拉力，控制旋压成形中管材的成形长度及厚度，此时高温合金材料在旋轮的进给作用下和尾顶的拉力下，实现高温合金变径管旋压成型，最终得到壁厚均匀的多段变径管。
上述两个方案均不失为对空心轴加工的良好探索，但仍有进一步提升的空间，行业内对于空心轴加工的研究也从未停止。
技术实现要素：
1.实用新型要解决的技术问题
本实用新型的目的在于克服现有技术中空心轴内部油槽难以一次性加工成型的不足，提供了一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，能够直接一次性成型空心轴的外部形状及内部油槽，且采用本方法制备的产品精度高，可以极大程度低减小后续加工余量，材料利用率高，生产成本低。
2.技术方案
为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
本实用新型的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，包括用于装夹工件的下模单元，以及对称设置在下模单元两侧的预成型旋轮和精整旋轮，且下模单元上方还设置有上模单元，其中下模单元包括用于套设支撑在工件内部的下模，下模内部开设有顶撑腔，该下模外侧壁上还开设有凸模腔，该凸模腔内安装有与其相配合的凸模，上模单元包括伸入顶撑腔内部的芯轴，且芯轴的底部位置向下延伸超过凸模腔的位置。
作为本实用新型更进一步的改进，下模单元包括底座，其中底座顶部中心向下开设的下模腔，下模腔内配合安装有下模，下模的底部两侧对称安装有用于压紧下模的压板，压板的顶部设置有顶料板，且顶料板的底部设置有顶杆，顶杆的底部设置有顶板，顶板底部设置有用于上下移动的顶升机构。
作为本实用新型更进一步的改进，顶料板靠近下模的顶部对称设置有水平的支撑段，支撑段远离下模的一侧倾斜向上设置有限位段，限位段的顶部水平向外延伸设置有扩展段。
作为本实用新型更进一步的改进，下模包括从上到下依次设置的上筒、中筒和下筒，且下模的截面积从上到下逐渐增大，其中中筒的侧壁上开设有下模腔，下筒的底部还设置有环形底部。
作为本实用新型更进一步的改进，上模单元包括上模转接座和上模芯，上模芯的底部开设有上模腔，上模芯内嵌在上模转接座内，且上模芯与上模转接座之间通过轴承转动配合连接。
作为本实用新型更进一步的改进，上模单元还包括设置于上模转接座下方的盖板，盖板与上模转接座之间通过定位螺栓相连，上模芯的外侧沿周向环绕设置有凸出段，盖板的底部内侧环绕设置有延伸段，凸出段配合搭接在延伸段上。
作为本实用新型更进一步的改进，上模芯的底部两侧均向下向内倾斜延伸设置有避让段，两避让段之间设置有上模腔。
作为本实用新型更进一步的改进，上模芯与上模转接座之间设置有径向轴承和平面轴承实现转动配合。
作为本实用新型更进一步的改进，芯轴包括呈圆柱结构的顶撑杆，顶撑杆的顶部为呈圆柱结构的安装部，其中安装部的直径大于顶撑杆的直径，且顶撑杆的底部为顶撑头部，顶撑头部的截面积从上到下逐渐缩小。
作为本实用新型更进一步的改进，预成型旋轮包括用于与工件接触的预成形段，精整旋轮包括用于与工件接触的精整形段，其中预成形段的圆弧r角大于精整形段的圆弧r角。
3.有益效果
采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本实用新型的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，使用时，将凸模塞进下模的凸模腔内，再将筒形工件套设在下模的外周后，驱动下模单元带动芯轴向下插入顶撑腔内，并深入顶撑孔内将凸模向外顶出，使得凸模一半在凸模腔内，凸模另一半向外凸出超过下模的外侧壁，最后在预成型旋轮和精整旋轮的旋压作用下，工件顶部的材料向下向内流动，在凸模的阻挡下，形成了内部具有油槽的毛坯件，利用凸模成型空心轴内部的油槽，且油槽的形状与凸模凸出在外的部分结构相同。
(2)本实用新型的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，下模单元包括底座，其中底座顶部中心向下开设的下模腔，下模腔内配合安装有下模，下模的底部两侧对称安装有用于压紧下模的压板，压板的形状与下模底部的形状相配合，能够很好地压紧在下模的底部两侧，防止在顶料时将下模一起向上顶出。
(3)本实用新型的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，上模芯内嵌在上模转接座内，上模芯的底部开设有上模腔，该上模腔用于向下压紧在工件的顶端，且上模芯与上模转接座之间通过轴承转动配合连接，使得上模芯顶紧在旋转的工件顶端时能够被动随工件同步旋转，上模转接座保持固定，从而可以减小工件在旋转过程中承受的巨大扭力，有效防止了工件扭断的风险。
(4)本实用新型的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，预成型旋轮包括用于与工件接触的预成形段，精整旋轮包括用于与工件接触的精整形段，其中预成形段的圆弧r角大于精整形段的圆弧r角，预成型旋轮主要进行擀料分料，保证材料流动顺畅，精整旋轮一方面与预成型旋轮对称消除工件受力不均，另一方面精整工件，使其接近成品，减小后续加工余量。
附图说明
图1为本实用新型的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统的使用结构示意图；
图2为本实用新型中上模单元的结构示意图；
图3为本实用新型中下模单元去除下模后的结构示意图；
图4为本实用新型中预成型旋轮的结构示意图；
图5为本实用新型中精整旋轮的结构示意图；
图6为本实用新型中上模的结构示意图；
图7为图6中a-a截面的结构示意图；
图8为图6中b-b截面的结构示意图；
图9为本实用新型中下模和芯轴的拆分结构示意图；
图10为本实用新型中凸模收回状态下的结构示意图；
图11为本实用新型中空心轴的结构示意图。
示意图中的标号说明：
100、上模单元；110、上模转接座；111、径向轴承；112、平面轴承；120、盖板；130、上模芯；131、避让段一；132、上模腔；140、定位螺栓；150、芯轴；151、安装部；152、顶撑杆；153、顶撑头部；
200、下模单元；210、下模；220、顶料板；230、压板；240、底座；250、顶杆；260、顶板；270、顶升机构；211、顶撑腔；212、凸模；213、凸模腔；201、下模腔；202、上筒；203、中筒；204、下筒；205、环形底部；206、支撑段；207、限位段；21、内弧段；22、外平直段；23、外弧段；24、顶撑孔；
300、预成型旋轮；310、预成形段；400、精整旋轮；410、精整形段；500、工件；600、空心轴；610、第一细径段；620、第一变径段；630、第二细径段；640、第二变径段；650、本体段；601、油槽；602、避让段二；603、水平段。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。
实施例1
如图11所示为本实施例所需加工成型的带油槽601的空心轴600，包括空心的本体段650，本体段650的顶端为内径尺寸缩小的第二细径段630，第二细径段630延伸一定长度，且第二细径段630与本体段650之间连接有第二变径段640，第二变径段640的外径沿靠近本体段650的方向逐渐增大，第二细径段630的内壁上环绕周向设置有多个朝向外侧凹陷的油槽601，且第二细径段630的顶部通过第一变径段620与第一细径段610相连，其中第一变径段620的外径沿远离第二细径段630的方向逐渐缩小，且第一变径段620的顶部与第一细径段610相连，第一细径段610相连延伸有一定的长度，具体如图11所示。
结合图1-图10，本实施例的一种带油槽空心轴的旋压加工模具，主要是针对小直径空心轴500内部油槽601难以加工的不足，采用本实施例的旋压加工模具，能够一次性成型小直径空心轴500的外部形状及内部油槽601。如图1所示，本实施例中的一种带油槽空心轴的旋压加工模具包括用于装夹工件500的下模单元200，以及对称设置在下模单元200两侧的预成型旋轮300和精整旋轮400，且下模单元200上方还设置有上模单元100，其中下模单元200包括用于套设支撑在工件500内部的下模210，下模210内部开设有顶撑腔211，该下模210外侧壁上环绕周向开设有多个凸模腔213，所述凸模腔213内安装有与其相配合的凸模212，凸模212用于成型空心轴500内部的油槽601，如图10所示，本实施例中多个凸模212的内侧壁相互配合组成顶撑孔24，此时多个凸模212均内嵌入凸模腔213内部。如图2所示，本实施例中上模单元100包括伸入顶撑腔211内部的芯轴150，芯轴150的底部位置向下延伸超过凸模腔213的位置，且芯轴150的尺寸大于顶撑孔24的尺寸。使用时，首先将凸模212塞进下模210的凸模腔213内，然后将空心筒状工件500套装在下模210外周，再启动上模单元100向下移动，同步带动芯轴150从工件500顶部向下插入下模210的顶撑孔24内，并向外顶开凸模212，使得凸模212一半在凸模腔213内，另一半向外凸出超过下模210的外侧壁。上模单元100继续向下移动，直至将其底端的上模腔132压紧在工件500顶端，使工件500保持在固定高度，此时芯轴150顶部也压紧在工件500顶部，防止工件500和芯轴150发生上下移动。同时下模单元200驱动工件500旋转，工件500两侧的预成型旋轮300和精整旋轮400对工件500进行错距旋压，形成内部带有油槽601的粗旋坯料。旋压时，在预成型旋轮300和精整旋轮400的旋压作用下，工件500顶部的材料向下向内流动，在凸模212的阻挡下，形成了内部具有油槽601的粗旋坯料，且油槽601的形状与凸模212凸出在外的部分结构相同。
实施例2
本实施例的一种带油槽空心轴的旋压加工模具，基本结构与实施例1相同，更进一步地，本实施例中上模单元100包括上模转接座110和上模芯130，且上模芯130与上模转接座110之间通过轴承转动配合连接。其中上模转接座110与驱动单元相连，具体地，本实施例中驱动单元可采用气缸或液压缸等，用于驱动上模转接座110进行上下移动，上模芯130内嵌在上模转接座110内，上模芯130的底部开设有上模腔132，该上模腔132用于向下压紧在工件500的顶端，且上模芯130与上模转接座110之间通过轴承转动配合连接，使得上模芯130顶紧在旋转的工件500顶端时能够被动随工件500同步旋转，上模转接座110保持固定，从而可以减小工件500在旋转过程中承受的巨大扭力，有效防止了工件500扭断的风险。
如图2所示，本实施例中上模单元100还包括设置于上模转接座110下方的盖板120，盖板120与上模转接座110之间通过定位螺栓140相连，且能够通过旋转定位螺栓140控制盖板120与上模转接座110之间的松紧程度。其中上模芯130的中部外侧沿周向环绕设置有一圈凸出段，盖板120的底部内侧对应环绕设置有一圈延伸段，凸出段配合搭接在延伸段上。本实施例中上模芯630与上模转接座610之间设置有径向轴承611和平面轴承612实现转动配合。具体地，上模芯130的顶部通过径向轴承111配合，凸出段的上方通过平面轴承112配合，分别利用径向定位轴承和平面推力轴承实现转动配合，使得上模芯130能够相对上模转接座110进行转动，且上模芯130结构小质量轻，能够随工件灵活转动，保证工件成型的稳定性。
本实施例中上模芯130的底部两侧均向下向内倾斜延伸设置有避让段一131，用于避让上模单元100两侧的预成型旋轮300和精整旋轮400，不妨碍预成型旋轮300和精整旋轮400的正常运行轨迹，保证旋压过程的安全稳定地进行。其中两避让段一131之间设置有上模腔132，具体地，如图2所示，本实施例中上模腔132呈阶梯状，上模腔132的顶部为用于安装芯轴150顶部的芯轴腔，芯轴腔两侧向下向外延伸设置有工件腔，工件腔的宽度大于芯轴腔宽度，且工件腔的用于顶紧在工件500的顶部。
实施例3
本实施例的一种带油槽空心轴的旋压加工模具，基本结构与实施例2相同，更进一步地，如图3所示，本实施例中下模单元200包括底座240，其中底座240顶部中心向下开设的下模腔201，下模腔201内配合安装有下模210，下模210的底部两侧对称安装有用于压紧下模210的压板230，压板230的形状与下模210底部的形状相配合，能够很好地压紧在下模210的底部两侧，防止在顶料时将下模210一起向上顶出。其中压板230的顶部设置有顶料板220，且顶料板220的底部设置有顶杆250，顶杆250的底部设置有顶板260，顶板260底部设置有用于上下移动的用于顶升机构270。具体地，本实施例中压板230上开设有多个安装孔，多根顶杆250穿过安装孔与顶料板220底部相连，实现对压板230多方位的向上顶出，顶料过程更加稳定。脱模前，启动上模单元100向上移动，并同步带动芯轴150从粗旋坯料顶部抽出后，顶升机构270向上移动带动顶板260向上移动，同时带动上方的顶杆250向上顶起顶料板220，进而将成型后的粗旋坯料向上顶升，粗旋坯料向上顶升的过程中向内挤压凸模212直至将凸模212挤压进凸模腔213内后，粗旋坯料继续向上顶出直至与下模210分离，完成整个脱模过程。
本实施例中顶料板220靠近下模210的顶部对称设置有水平的支撑段206，支撑段206远离下模210的一侧倾斜向上设置有限位段207，限位段207的顶部水平向外延伸设置有扩展段208，其中工件500的底部抵靠在支撑段206上，工件500的两侧通过限位段207进行限位，防止在旋压过程中工件500发生左右晃动，且旋压结束后，方便更加平稳地向上顶出成型后的工件500。
如图6所示，本实施例中下模210包括从上到下依次设置的上筒202、中筒203和下筒204，且下模210的截面积从上到下逐渐增大，其中中筒203的侧壁上开设有下模腔201，下筒204的底部还设置有环形底部205，环形底部205的顶部两侧通过压板230对其进行压紧处理。下模210筒状结构不仅方便安装工件500，且便于成型空心轴600内部。
实施例4
本实施例的一种带油槽空心轴的旋压加工模具，基本结构与实施例3相同，更进一步地，如图1所示，本实施例中预成型旋轮300和精整旋轮400初始呈夹角180°对称分布于工件两侧，采用双轮错距旋压设计，保证工件两侧受力稳定且提高生产效率；如图4和图5所示，预成型旋轮300包括用于与工件500接触的预成形段310，精整旋轮400包括用于与工件接触的精整形段410，其中预成形段310的圆弧r角大于精整形段410的圆弧r角，预成型旋轮300主要进行擀料分料，保证材料流动顺畅，精整旋轮400一方面与预成型旋轮300对称消除工件受力不均，另一方面精整工件500，使其接近成品，减小后续加工余量。
本实施例实际加工时，预成型旋轮300和精整旋轮400初始位置位于同一高度，预成型旋轮300与工件500接触，并先以点接触进行曲线往返进给旋压，而后精整旋轮400接触工件以点接触进行曲线往返进给旋压。预成型旋轮300和精整旋轮400分别按照预先设定的运动轨迹进行进给旋压，有效避免了材料流动不畅造成的折叠、堆料、起皱等不良外观缺陷。且采用两侧双轮设让进行错距旋压，首先利用预成型旋轮300对工件500进行粗加工，然后在粗加工基础上，精整旋轮400进行精加工。
实施例5
本实施例的一种带油槽空心轴的旋压加工模具，基本结构与实施例4相同，更进一步地，结合图9和图10，本实施例中凸模212朝向顶撑腔211的内侧壁为呈弧形结构的内弧段21，且内弧段21朝向凸模腔213一侧凹陷，如图10所示，本实施例中多个内弧段21相互配合组成圆形的顶撑孔24，顶撑孔24的直径小于芯轴150的直径，圆形顶撑孔24不仅有利于凸模212安装时稳定，且在被顶开时更加方便省力。如图9所示，本实施例中芯轴150包括呈圆柱结构的顶撑杆152，顶撑杆152的顶部为呈圆柱结构的安装部151，其中安装部151的直径大于顶撑杆152的直径，且顶撑杆152的底部为顶撑头部153，顶撑头部153的截面积从上到下逐渐缩小。其中顶撑头部153的底部尺寸小于顶撑孔24的尺寸，且顶撑头部153呈渐缩结构，便于向下插入顶撑孔24内，方便向外顶出凸模212。
本实施例中凸模腔213的四周均设置有圆弧倒角，凸模212远离顶撑腔211的外侧壁为竖直的外平直段22，外平直段22的两端对称设置有呈弧形结构的外弧段23，外弧段23与凸模腔213四周的圆弧倒角相配合，且两个外弧段23分别与凸模212的顶壁和底壁相连，圆弧结构设计方便凸模212卡入和顶出，便于成型后续工件500内部的油槽601结构。
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
1.一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，其特征在于：包括用于装夹工件(500)的下模单元(200)，以及对称设置在下模单元(200)两侧的预成型旋轮(300)和精整旋轮(400)，且下模单元(200)上方还设置有上模单元(100)，其中下模单元(200)包括用于套设支撑在工件(500)内部的下模(210)，下模(210)内部开设有顶撑腔(211)，该下模(210)外侧壁上还开设有凸模腔(213)，该凸模腔(213)内安装有与其相配合的凸模(212)，上模单元(100)包括伸入顶撑腔(211)内部的芯轴(150)，且芯轴(150)的底部位置向下延伸超过凸模腔(213)的位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，其特征在于：下模单元(200)包括底座(240)，其中底座(240)顶部中心向下开设的下模腔(201)，下模腔(201)内配合安装有下模(210)，下模(210)的底部两侧对称安装有用于压紧下模(210)的压板(230)，压板(230)的顶部设置有顶料板(220)，且顶料板(220)的底部设置有顶杆(250)，顶杆(250)的底部设置有顶板(260)，顶板(260)底部设置有用于上下移动的顶升机构(270)。
3.根据权利要求2所述的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，其特征在于：顶料板(220)靠近下模(210)的顶部对称设置有水平的支撑段(206)，支撑段(206)远离下模(210)的一侧倾斜向上设置有限位段(207)，限位段(207)的顶部水平向外延伸设置有扩展段(208)。
4.根据权利要求1所述的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，其特征在于：下模(210)包括从上到下依次设置的上筒(202)、中筒(203)和下筒(204)，且下模(210)的截面积从上到下逐渐增大，其中中筒(203)的侧壁上开设有下模腔(201)，下筒(204)的底部还设置有环形底部(205)。
5.根据权利要求1所述的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，其特征在于：上模单元(100)包括上模转接座(110)和上模芯(130)，上模芯(130)的底部开设有上模腔(132)，上模芯(130)内嵌在上模转接座(110)内，且上模芯(130)与上模转接座(110)之间通过轴承转动配合连接。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，其特征在于：上模单元(100)还包括设置于上模转接座(110)下方的盖板(120)，盖板(120)与上模转接座(110)之间通过定位螺栓(140)相连，上模芯(130)的外侧沿周向环绕设置有凸出段，盖板(120)的底部内侧环绕设置有延伸段，凸出段配合搭接在延伸段上。
7.根据权利要求6所述的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，其特征在于：上模芯(130)的底部两侧均向下向内倾斜延伸设置有避让段(131)，两避让段(131)之间设置有上模腔(132)。
8.根据权利要求7所述的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，其特征在于：上模芯(130)与上模转接座(110)之间设置有径向轴承(111)和平面轴承(112)实现转动配合。
9.根据权利要求8所述的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，其特征在于：芯轴(150)包括呈圆柱结构的顶撑杆(152)，顶撑杆(152)的顶部为呈圆柱结构的安装部(151)，其中安装部(151)的直径大于顶撑杆(152)的直径，且顶撑杆(152)的底部为顶撑头部(153)，顶撑头部(153)的截面积从上到下逐渐缩小。
10.根据权利要求1所述的一种用于加工带油槽空心轴的立式旋压系统，其特征在于：预成型旋轮(300)包括用于与工件(500)接触的预成形段(310)，精整旋轮(400)包括用于与工件(500)接触的精整形段(410)，其中预成形段(310)的圆弧r角大于精整形段(410)的圆弧r角。
技术总结