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一种高精度钣金制皮带轮花型成型方法及设备与流程

来源：花匠小妙招时间：2025-09-29 08:12

本发明是一种高精度钣金制皮带轮花型成型方法及设备，属于皮带轮花型成型。

背景技术：

1、在汽车、工程机械及精密传动系统制造领域，皮带轮花型成型是核心工艺环节，直接影响传动效率、噪音控制及产品寿命。随着行业对轻量化与高精度需求的提升，如iso10099标准要求轮廓度≤0.05mm，传统冲压设备难以满足花型花瓣轮廓度≤0.015mm、r角r0.5±0.5的严苛公差要求。现有设备多基于通用冲压平台改造，缺乏针对花型成型的专项控制机制，导致高附加值产品良率低下，亟需系统性优化。

2、现有设备未设定中心孔直径与花瓣轮廓边缘直径的0.39倍比例关系，容易使毛坯材料在冲压中径向应力分布不均，而失控引发压花面材料厚度波动，使材料外流速率不可控；

3、并且残留拉伸油干扰流动特性，加剧材料堆积或拉薄同时，表面处理单元缺失精准清洁与外径定向涂油，残留拉伸油干扰流动特性，加剧材料堆积或拉薄；

4、同时由于工作台定位精度不足，造成压花凸模偏心，而材料外流失稳后，压花凸模定位圈无法在临界点产生有效反作用力，花瓣面无法紧实成形，材料流动失控与定位偏差共同导致多余材料无序堆积，无法容纳厚度不均的长短花型材料，最终引发花瓣面轮廓度＞0.015mm、总轮廓度＞0.04mm及r角尺寸超差。

5、现有设备因中心孔直径、材料厚度、表面处理、定位精度及让位设计的系统性缺陷，形成流动失稳-成形反弹-轮廓超差的因果链，致使高精度花型成型无法满足0.015mm轮廓度及r角公差要求，导致产品的合格率低。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种高精度钣金制皮带轮花型成型方法及设备，以解决的现有技术的问题。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、一种高精度钣金制皮带轮花型成型方法，步骤包括：

4、s1.通过前道冲压工序制备压花毛坯，控制压花毛坯的中心孔直径为花型花瓣轮廓边缘直径的0.39倍，压花毛坯的压花面材料厚度为原材料厚度的0.9-1.1倍；

5、s2.在压花毛坯圆筒外径表面涂抹拉伸油，通过表面处理单元对压花毛坯的压花面进行油残清洁；

6、s3.将处理后的压花毛坯通过精准定位组件定位在工作台上，使压花毛坯圆筒外径与压花凸模定位圈形成0.05mm过盈配合，确保压花凸模中心与圆筒毛坯中心保持同心；

7、s4.通过压花成形组件实施压花工艺，利用压花凸模定位圈的反作用力控制材料外流，在材料外流达到适当程度时阻止进一步外流，保证压花花瓣面饱满紧实；

8、s5.通过上模块中花型花瓣凸片之间的让位花槽对初步花型进行精整，当压花面材料厚度较厚时，多余材料流入与工件花型长短花形相对应的让位花槽中，减少材料反弹效应，同时控制保压时间和卸载速度，使花型在弹性回复后达到最终稳定状态，形成花瓣面轮廓度0.015mm内、总花型面轮廓度0.04mm内、花型r角r0.5±0.5的高精度皮带轮花型成品。

9、作为进一步改进的，步骤s1包括：

10、控制压花面端面厚度为原材料厚度的0.9-1.1倍，确保压花毛坯圆筒外径精度在±0.02mm范围内，对制备完成的压花毛坯进行质量检验，包括中心孔直径、压花面材料厚度和圆筒外径的测量。

11、作为进一步改进的，步骤s2包括：

12、使用无纤维擦拭布彻底清洁压花面，确保无油膜残留，仅在圆筒外径表面均匀涂抹拉伸油，油膜厚度控制在0.01-0.02mm范围内，静置3-5分钟，使油膜均匀分布。

13、作为进一步改进的，步骤s3包括：

14、将处理好的毛坯放入压花设备，确认压花毛坯圆筒外径与压花凸模定位圈形成0.05mm过盈配合，验证压花凸模中心与圆筒毛坯中心保持同心，偏差≤0.02mm。

15、作为进一步改进的，步骤s4包括：

16、根据材料厚度设定预设压力值，控制冲压速度为20-30mm/s，确保材料均匀流动，监测材料外流情况，当外流材料达到预设程度时，通过压花凸模定位圈反作用力阻止材料进一步外流。

17、作为进一步改进的，还包括步骤s6：通过质量检测组件对成型花型进行检测，采样点不少于20个/花瓣，测量花瓣面轮廓度和r角尺寸，确保符合花瓣面轮廓度0.015mm内、总花型面轮廓度0.04mm内、花型r角r0.5±0.5。

18、一种高精度钣金制皮带轮花型成型设备，包括：基础框架组件、毛坯预处理组件、精准定位组件、压花成形组件和质量检测组件；

19、所述基础框架组件包括高刚性床身和工作平台，所述毛坯预处理组件包括升降设置在所述工作平台上的若干组喷头、设置在所述工作台一侧的可翻转的擦拭机构；

20、所述压花成形组件包括上模块、设置在所述上模块下方的花型花瓣凸片、安装在所述工作台中部的下模块；

21、所述精准定位组件包括设置在所述上模块下方中部的压花凸模定位圈、设置在所述下模块上方中部的定位块、以及控制所述上模块沿垂直方向移动的导向机构，所述工作平台上放置压花毛坯圆筒，令所述定位块插入压花毛坯圆筒下方中部，压花成型时，所述压花凸模定位圈插入压花毛坯圆筒上方中部，所述花型花瓣凸片挤压压花毛坯圆筒上表面；

22、所述精准定位组件、压花成形组件配合工作，通过压花凸模定位圈确保压花毛坯中心与花型花瓣轮廓中心的同心度，迫使压花过程中上模块挤压材料均匀向外流动，当外流材料达到预设程度时，压花面外流材料流动受压花凸模定位圈反作用力增大而阻止材料进一步外流，保证压花花瓣面饱满紧实；

23、通过让位花槽根据压花面材料厚度容纳多余材料，减小花型面成形反弹，实现花瓣面轮廓度0.015mm内、总花型面轮廓度0.04mm内、花型r角r0.5±0.5的高精度花型成型。

24、作为进一步改进的，所述毛坯预处理组件包括设置在所述工作平台上的环槽、嵌入在所述环槽内部的环体、控制所述环体升降的第一电动导杆，喷头嵌装有若干个所述环体内部，所述喷头的喷口开设在所述环体内侧面，通过所述环体与第一电动导杆、喷头配合，对压花毛坯圆筒外环面喷涂油膜。

25、作为进一步改进的，所述擦拭机构包括转动安装在所述工作平台一侧擦洗组件，所述擦洗组件包括转动安装在所述工作平台一侧的第二电动导杆、固定安装在所述电动导杆顶端的固定板、转动设置在所述固定板朝向所述工作平台一侧的擦洗盘、以及驱动所述擦洗盘旋转的第一电机，安装在所述工作平台侧面的下方的第二电机，所述第二电机驱动所述第二电动导杆旋转。

26、作为进一步改进的，所述擦洗盘表面自内而外螺旋安装有支撑条、在所述支撑条外表面包覆吸收片、在所述吸收片外表面包覆擦洗布，所述支撑条为硅胶材料制成，所述吸收片为海绵材料制成，所述擦洗布为无纺布材料制成；

27、所述支撑条螺旋安装方向与擦洗盘旋转方向一致，可将压花毛坯圆筒上表面的油擦自内而外的擦拭。

28、本发明的有益效果是：

29、本发明通过工艺-设备协同机制实现系统性处理方案。通过将中心孔直径精确设定为花瓣轮廓边缘直径的0.39倍，强制毛坯径向应力均匀分布，消除应力不均导致的材料厚度波动，严格控制在原材料厚度0.9–1.1倍，使材料外流速率稳定在工艺临界点内。表面处理环节采用定向油膜控制：压花面经擦拭机构彻底清洁，通过无纺布包覆擦洗盘自内而外螺旋擦拭，确保无拉伸油残留；同时，毛坯预处理组件通过环体升降与内侧喷头，仅在圆筒外径形成均匀油膜，精准调控材料流动特性，避免传统涂抹不均引发的堆积或拉薄。

30、精准定位组件通过压花凸模定位圈与定位块的0.05mm过盈配合，在导向机构伺服液压缸与比例流量阀闭环控制驱动下，确保上模块垂直下压时毛坯与凸模绝对同心。压花成形阶段，花型花瓣凸片挤压毛坯，材料均匀外流至临界点时，压花凸模定位圈反作用力骤增，即时锁止过度外流，保障花瓣面饱满紧实；下模块集成让位花槽动态匹配长短花型厚度差异，有序容纳多余材料，将成形反弹应力降低40%以上，直接实现花瓣面轮廓度≤0.015mm、总轮廓度≤0.04mm及r角r0.5±0.5的严苛公差。

31、另外，针对现有设备因中心孔直径失控引发材料流动失稳、定位偏差及轮廓反弹的系统性缺陷，通过集成化设计精准切断流动失稳-成形反弹-轮廓超差因果链，实现花瓣面轮廓度≤0.015mm、总轮廓度≤0.04mm及r角r0.5±0.5的高精度成型。

32、为根治中心孔直径失控与材料流动失稳，要求前道工序制备毛坯时，中心孔直径精确控制为花瓣轮廓边缘直径的0.39倍，确保毛坯圆筒内径与精准定位组件的压花凸模定位圈、定位块形成0.05mm过盈配合。

33、强制毛坯中心与花型轮廓同心，消除偏心导致的径向应力不均；

34、同时，毛坯预处理组件通过升降喷头彻底清除压花面拉伸油残留，并利用可翻转擦拭机构仅在圆筒外径定向涂抹拉伸油，精准调控材料外流速率，避免厚度波动（0.9–1.1倍原材料厚度）引发的流动失稳。

35、压花成形过程中，上模块在导向机构控制下垂直下压，压花凸模定位圈与定位块同步插入毛坯圆筒，0.05mm过盈配合确保同心度≤0.01mm。当花型花瓣凸片挤压毛坯时，材料均匀外流至临界点，压花凸模定位圈反作用力骤增，即时抑制过度外流，保障花瓣面饱满紧实，杜绝现有设备因定位松动导致的材料堆积或拉薄。

36、通过下模块集成让位花槽，其模面与长短花型轮廓精确匹配，动态容纳压花面厚度不均的多余材料。该设计通过材料有序分流，将成形反弹应力降低40%以上，确保花瓣轮廓度稳定在0.015mm内，r角精准成型于r0.5±0.5公差带，彻底解决现有技术因让位不足引发的轮廓畸变。

37、压花毛坯置于工作平台，毛坯预处理组件启动，喷头升降喷射清洁剂去除压花面油污，擦拭机构翻转仅在圆筒外径涂抹拉伸油。毛坯下放至定位块，上模块下降使压花凸模定位圈插入毛坯上方，0.05mm过盈配合自动校正同心度。上模块持续下压，花型花瓣凸片挤压毛坯，材料均匀外流；当外流达临界点，压花凸模定位圈反作用力锁止外流，让位花槽同步吸纳多余材料。质量检测组件实时扫描花型轮廓，反馈数据至控制系统，确保r角与轮廓度符合标准。

38、通过对中心孔直径、材料厚度、表面处理、定位精度及让位设计，解决因流动失稳-成形反弹-轮廓超差的因果链，使得达到高精度花型成型满足0.015mm轮廓度及r角公差要求，提高产品的合格率低。