CN102922243A - 整体式定子的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整体式定子的加工方法，将标准棒料经冷挤制成定子毛坯，再车两端面、外圆、密封槽，精拉削内型腔，加工螺栓孔，整体渗碳淬火处理，两端面磨削，进行内型腔磨削，制成定子成品。本发明的优点是：毛坯切削余量小，提高了材料利用率；拉刀制造简单，制造、修磨成本低；使用刀具长度约为现有刀具的1/2；特殊的毛坯制作方法使得无需镗制内孔，提高了效率，节省了刀具；制成的毛坯硬度更利于拉削及钻孔加工；冷挤增加材料的流动性能，且在冷挤中参插了球化退火及不完全退火，细化了材料的组织粒度，在整体渗碳淬火中，减小了粗晶现象的产生，极大提高了材料的抗疲劳强度；既节省材料、设备、刀具，又能提高加工效率及产品性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种摆线液压马达及摆线转阀式全液压转向器核心部件——摆线转定子副中的整体式定子的加工方法。
背景技术
摆线液压马达及摆线转阀式全液压转向器中，摆线转定子副是核心部件，也是所有零件中加工方法最为复杂的部件，其品质的优劣直接影响到整台马达、转向器的性能。
摆线转定子副中的整体式定子材料为20CrMnTiH，整体式的结构一定程度上降低了零件的制造成本，经整体渗碳淬火处理的整体式定子硬度及耐磨性能得到较大提高，减轻了摆线转定子副在工作过程中的磨损，提高了整机的容积效率，但同时也给加工带来了一定的难度。
现有整体式定子的加工方法如下：选取20CrMnTiH标准棒料，在1050℃的温度下根据产品排量不同锻造成厚薄不一的环状毛坯，锻造压力630T，后续进行调质处理，再通过车两端面、镗内孔、车外圆、车密封槽、拉削内型腔、钻削螺栓孔、整体渗碳淬火、磨削两端面、磨削内型腔等一系列步骤加工出整体式定子成品。其加工方法和步骤中定子横截面形状的对应示意图如附图1所示。
现有加工方法的主要瓶颈在于大余量的内型腔拉削，单边最大加工余量达到8.3mm，按此加工余量结合专用拉削刀具的设计要求，拉削行程约在1800mm左右。若使用单工位、拉削长度1000mm左右的普通标准拉床，则需要两次拉削完成内型腔拉削工序。一来增加了加工循环时间，二来需要新增设备。而在保证一次拉削加工效率的前提下，则需要定制专用机床及专用刀具。其中，专用刀具含夹持部位长度要长达2300mm，目前国内只有极少数厂家能生产该长度的刀具，单把拉刀价格约RMB70000，且拉刀易弯曲，修磨困难，修磨费用高达RMB5000/次，而专用机床较普通机床定制成本预估也高出50%以上。
鉴于以上原因，尽管现有工艺具有工艺路线短，工序简单、先期投入少等优点，但是存在着难以克服的不足：车削大排量定子时镗孔易震刀，切削效率低；内型腔加工余量大，拉刀制造复杂，制造、修磨成本高，需定制专用设备。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种切削量小的整体式定子加工方法，无需镗内孔、无需定制专用拉床，加工得到的零件热处理性能好，材料抗疲劳强度高，既节省材料、设备、刀具，又能提高产品性能。
技术方案：一种整体式定子的加工方法，该方法包括以下步骤：
步骤100：将标准棒料经冷挤制成定子毛坯；
步骤200：对步骤100的定子毛坯车两端面、外圆、密封槽；
步骤300：对步骤200制成的定子精拉削内型腔；
步骤400：对步骤300制成的定子加工螺栓孔；
步骤500：对步骤400制成的定子进行整体渗碳淬火处理；
步骤600：对步骤500制成的定子进行两端面磨削；
步骤700：对步骤600制成的定子进行内型腔磨削，制成定子成品。
步骤100具体包括：
步骤101：下料，取Φ70mm的20CrMnTiH标准棒料，分割成长156mm的棒料段；
步骤102：制坯，将步骤101分割的棒料段，进行两端面及外圆车削，去除棒料表面氧化皮，制成长155mm、直径Φ68.65mm的棒料段；
步骤103：抛丸，将步骤102制成的棒料段进行抛丸处理，抛丸机流沙量15～25A、时长20～40min；
步骤104：涂层，将步骤103得到的棒料段进行表面涂层，预加热温度50～150℃，使涂层溶液Δ144均匀覆盖于棒料段表面；
步骤105：中频加热，将步骤104得到的棒料段进行中频加热，温度840～890℃、时间5±1min；
步骤106：镦粗，将步骤105得到的棒料段镦粗成热态尺寸直径Φ91.3mm的半成品；
步骤107：整形，将步骤106完成的半成品整形成热态尺寸直径Φ94.8mm、长90mm的半成品；
步骤108：球化退火，将步骤107完成的半成品在真空井式电阻炉中进行球化退火，加热温度740±10℃、保温时间3.5h、出炉温度≤500℃、抽真空气压-0.06～-0.10MPa、保持气压0.04～0.12Mpa，得到半成品为硬度≤80HRB、晶粒度≥6级、脱碳层深度≤0.20mm、金相组织F+点状球化体及少量细片状P，其中球化率≥80%；
步骤109：精抛丸，将步骤108制成的半成品进行精抛丸处理，抛丸机流沙量15～25A、时长20～40min，经处理后工件表面无锈迹、氧化皮；
步骤110：前处理，使用前处理线对步骤109完成的工件进行前处理，得到工件表面均匀覆盖一层磷皂化层，呈灰褐色，手摸有润滑感；
步骤111：反挤，对步骤110完成的工件进行反挤，得到工件直径Φ95mm、孔深≥89mm、壁厚差≤0.5mm；
步骤112：不完全退火，将步骤111制成的工件在真空井式电阻炉中进行不完全退火，加热温度835±15℃、保温时间75min、出炉温度≤500℃、抽真空气压-0.06～-0.10MPa、保持气压0.04～0.12Mpa，得到半成品为硬度≤80HRB、晶粒度≥6级、脱碳层深度≤0.25mm、金相组织F+细片状P+少量点状球化体，其中球化率≤40%；
步骤113：将步骤112制成的半成品依次重复步骤109和步骤110；
步骤114：精成形，对步骤113完成的工件进行精成形，得到大外圆直径Φ87.2mm、孔深≥110mm、内切圆直径Φ44.715mm、R弧半径11.42mm、大内径Φ63.3mm、线轮廓度≤0.05mm、位置度≤0.05mm、同轴度≤0.6mm、内腔粗糙度Ra3.2、硬度HB190～230的毛坯成品。
步骤103中的抛丸机采用Φ0.8～Φ1.0mm的钢丝切丸或尖角砂钢丸。步骤104中的表面涂层采用自动涂层加热炉，喷淋圈工作时间0.3～2.0s/次、停止时间0.3～2.0s/次、水路压力0.10～0.25MPa、气路压力0.2～0.7MPa、喷墨泵压力0.3～0.7MPa。步骤111中的反挤采用800T压力机及模具，主缸压力≤25MPa，泵出口压力0～3MPa。步骤114中的精成形采用400T压力机及模具，主缸压力≤25MPa，泵出口压力0～3MPa。
步骤200具体包括：
步骤201：使用车床夹持步骤100完成的毛坯成品，以一侧端面定位，内涨形腔定位，车削另一侧端面、外圆，车密封槽，保证端面、形腔垂直度；
步骤202：以毛坯成品的另一侧端面定位，夹持车削外圆，车一侧端面、密封槽和外圆。
步骤300具体包括：拉削内孔，内腔单边拉削厚度0.3～0.5mm。为了提高拉刀修磨的精度及便利性并降低拉刀制作成本，拉削内孔采用分体式拉刀，高速钢长度1150mm，接柄为普通材料，拉刀有效齿数43齿，最大齿升量0.02mm。
步骤400中的加工螺栓孔采用多轴枪钻，保证螺栓孔和内型腔R弧的位置度。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：毛坯切削余量小，单边拉削余量由8.3mm减至0.3～0.5mm，极大地提高了材料利用率；拉刀制造简单，制造、修磨成本低，制造成本不足现有刀具的30%，修磨成本不足现有刀具的10%；新方法使用刀具长度约为现有刀具的1/2，安装、存放、运输都较现有刀具更加方便；特殊的毛坯制作方法使得无需镗制内孔，减少了车削的加工时间，提高了效率，节省了刀具；该方法制成的毛坯硬度更利于拉削及钻孔加工，拉削后零件表面质量好，钻孔加工不粘刀；采用了冷挤，增加材料的流动性能，且在冷挤中参插了球化退火及不完全退火，细化了材料的组织粒度，在整体渗碳淬火中，减小了粗晶现象的产生，极大提高了材料的抗疲劳强度；是一种既节省材料、设备、刀具，又能提高加工效率及产品性能的加工方法。
附图说明
图1为现有技术的整体式定子加工方法和步骤中定子横截面形状的对应示意图；
图2为本发明整体式定子加工方法和步骤中定子横截面形状的对应示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如附图2所示，一种整体式定子的加工方法，该方法包括以下具体步骤：
步骤100：将标准棒料经冷挤制成定子毛坯。具体包括以下步骤：
步骤101：下料，取Φ70mm的20CrMnTiH标准棒料，在带锯或半自动带锯设备上分割成长156mm的棒料段；
步骤102：制坯，将步骤101分割的棒料段，在车床上进行两端面及外圆车削，去除棒料表面氧化皮，制成长155mm、直径Φ68.65mm的棒料段；
步骤103：抛丸，将步骤102制成的棒料段放入抛丸机进行抛丸处理，抛丸机流沙量15～25A、时长20～40min；抛丸机采用Φ0.8～Φ1.0mm的钢丝切丸或尖角砂钢丸；
步骤104：涂层，将步骤103得到的棒料段在自动涂层加热炉中进行表面涂层，预加热温度50～150℃，使涂层溶液Δ144均匀覆盖于棒料段表面；自动涂层加热炉的喷淋圈工作时间0.3～2.0s/次、停止时间0.3～2.0s/次、水路压力0.10～0.25MPa、气路压力0.2～0.7MPa、喷墨泵压力0.3～0.7MPa；
步骤105：中频加热，将步骤104得到的棒料段在自动涂层加热炉中进行中频加热，温度840～890℃、时间5±1min；
步骤106：镦粗，采用630T压力机及模具将步骤105得到的棒料段镦粗成热态尺寸直径Φ91.3mm的半成品；
步骤107：整形，采用800T压力机及模具将步骤106完成的半成品整形成热态尺寸直径Φ94.8mm、长90mm的半成品；
步骤108：球化退火，将步骤107完成的半成品在120kW真空井式电阻炉中进行球化退火，加热温度740±10℃、保温时间3.5h、出炉温度≤500℃、抽真空气压-0.06～-0.10MPa、保持气压0.04～0.12Mpa，得到半成品为硬度≤80HRB、晶粒度≥6级、脱碳层深度≤0.20mm、金相组织F+点状球化体及少量细片状P，其中球化率≥80%，参照JB/T5074球化体≥5级；
步骤109：精抛丸，将步骤108制成的半成品放入抛丸机进行精抛丸处理，抛丸机流沙量15～25A、时长20～40min，经处理后工件表面无锈迹、氧化皮；
步骤110：前处理，使用前处理线对步骤109完成的工件进行前处理，得到工件表面均匀覆盖一层磷皂化层，呈灰褐色，手摸有润滑感；
步骤111：反挤，对步骤110完成的工件进行反挤，得到工件直径Φ95mm、孔深≥89mm、壁厚差≤0.5mm；反挤采用800T压力机及模具，主缸压力≤25MPa，泵出口压力0～3MPa；
步骤112：不完全退火，将步骤111制成的工件在120kW真空井式电阻炉中进行不完全退火，加热温度835±15℃、保温时间75min、出炉温度≤500℃、抽真空气压-0.06～-0.10MPa、保持气压0.04～0.12Mpa，得到半成品为硬度≤80HRB、晶粒度≥6级、脱碳层深度≤0.25mm、金相组织F+细片状P+少量点状球化体，其中球化率≤40%；
步骤113：将步骤112制成的半成品依次重复步骤109和步骤110；
步骤114：精成形，采用400T压力机及模具对步骤113完成的工件进行精成形，得到大外圆直径Φ87.2mm、孔深≥110mm、内切圆直径Φ44.715mm、R弧半径11.42mm、大内径Φ63.3mm、线轮廓度≤0.05mm、位置度≤0.05mm、同轴度≤0.6mm、内腔粗糙度Ra3.2、硬度HB190～230的毛坯成品；精成形采用400T压力机及模具，主缸压力≤25MPa，泵出口压力0～3MPa。
步骤200：对步骤100的定子毛坯车两端面、外圆、密封槽。具体包括以下步骤：
步骤201：使用车床夹持步骤100完成的毛坯成品，以一侧端面定位，内涨形腔定位，车削另一侧端面、外圆，车密封槽，保证端面、形腔垂直度；
步骤202：以毛坯成品的另一侧端面定位，夹持车削外圆，车一侧端面、密封槽和外圆。
步骤300：对步骤200制成的定子精拉削内型腔；具体包括：拉削内孔，内腔单边拉削厚度0.3～0.5mm。拉削内孔采用分体式拉刀，高速钢长度1150mm，接柄为普通材料，拉刀有效齿数43齿，最大齿升量0.02mm。
步骤400：以步骤300加工拉削而成的内型腔及一个端面定位，使用多轴枪钻加工定子螺栓孔，保证螺栓孔和内型腔R弧的位置度。
步骤500：对步骤400制成的定子进行整体渗碳淬火处理。
步骤600：使用双端面磨床对步骤500制成的定子进行两端面磨削，保证双平面平行度、平面度、厚度精度。
步骤700：对步骤600制成的定子的端面及内型腔定位，根据技术要求使用内腔磨床磨制定子内型腔并配装转子成整套转定子副。
Claims (10)
1.一种整体式定子的加工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤100：将标准棒料经冷挤制成定子毛坯；
步骤200：对步骤100的定子毛坯车两端面、外圆、密封槽；
步骤300：对步骤200制成的定子精拉削内型腔；
步骤400：对步骤300制成的定子加工螺栓孔；
步骤500：对步骤400制成的定子进行整体渗碳淬火处理；
步骤600：对步骤500制成的定子进行两端面磨削；
步骤700：对步骤600制成的定子进行内型腔磨削，制成定子成品。
2.根据权利要求1所述的整体式定子的加工方法，其特征在于：步骤100具体包括：
步骤101：下料，取Φ70mm的20CrMnTiH标准棒料，分割成长156mm的棒料段；
步骤102：制坯，将步骤101分割的棒料段，进行两端面及外圆车削，去除棒料表面氧化皮，制成长155mm、直径Φ68.65mm的棒料段；
步骤103：抛丸，将步骤102制成的棒料段进行抛丸处理，抛丸机流沙量15～25A、时长20～40min；
步骤104：涂层，将步骤103得到的棒料段进行表面涂层，预加热温度50～150℃，使涂层溶液Δ144均匀覆盖于棒料段表面；
步骤105：中频加热，将步骤104得到的棒料段进行中频加热，温度840～890℃、时间5±1min；
步骤106：镦粗，将步骤105得到的棒料段镦粗成热态尺寸直径Φ91.3mm的半成品；
步骤107：整形，将步骤106完成的半成品整形成热态尺寸直径Φ94.8mm、长90mm的半成品；
步骤108：球化退火，将步骤107完成的半成品在真空井式电阻炉中进行球化退火，加热温度740±10℃、保温时间3.5h、出炉温度≤500℃、抽真空气压-0.06～-0.10MPa、保持气压0.04～0.12Mpa，得到半成品为硬度≤80HRB、晶粒度≥6级、脱碳层深度≤0.20mm、金相组织F+点状球化体及少量细片状P，其中球化率≥80%；
步骤109：精抛丸，将步骤108制成的半成品进行精抛丸处理，抛丸机流沙量15～25A、时长20～40min，经处理后工件表面无锈迹、氧化皮；
步骤110：前处理，使用前处理线对步骤109完成的工件进行前处理，得到工件表面均匀覆盖一层磷皂化层，呈灰褐色，手摸有润滑感；
步骤111：反挤，对步骤110完成的工件进行反挤，得到工件直径Φ95mm、孔深≥89mm、壁厚差≤0.5mm；
步骤112：不完全退火，将步骤111制成的工件在真空井式电阻炉中进行不完全退火，加热温度835±15℃、保温时间75min、出炉温度≤500℃、抽真空气压-0.06～-0.10MPa、保持气压0.04～0.12Mpa，得到半成品为硬度≤80HRB、晶粒度≥6级、脱碳层深度≤0.25mm、金相组织F+细片状P+少量点状球化体，其中球化率≤40%；
步骤113：将步骤112制成的半成品依次重复步骤109和步骤110；
步骤114：精成形，对步骤113完成的工件进行精成形，得到大外圆直径Φ87.2mm、孔深≥110mm、内切圆直径Φ44.715mm、R弧半径11.42mm、大内径Φ63.3mm、线轮廓度≤0.05mm、位置度≤0.05mm、同轴度≤0.6mm、内腔粗糙度Ra3.2、硬度HB190～230的毛坯成品。
3.根据权利要求2所述的整体式定子的加工方法，其特征在于：步骤200具体包括：
步骤201：使用车床夹持步骤100完成的毛坯成品，以一侧端面定位，内涨形腔定位，车削另一侧端面、外圆，车密封槽，保证端面、形腔垂直度；
步骤202：以毛坯成品的另一侧端面定位，夹持车削外圆，车一侧端面、密封槽和外圆。
4.根据权利要求1至3任一所述的整体式定子的加工方法，其特征在于：步骤300具体包括：拉削内孔，内腔单边拉削厚度0.3～0.5mm。
5.根据权利要求4所述的整体式定子的加工方法，其特征在于：拉削内孔采用分体式拉刀，高速钢长度1150mm，接柄为普通材料，拉刀有效齿数43齿，最大齿升量0.02mm。
6.根据权利要求2所述的整体式定子的加工方法，其特征在于：步骤103中的抛丸机采用Φ0.8～Φ1.0mm的钢丝切丸或尖角砂钢丸。
7.根据权利要求2所述的整体式定子的加工方法，其特征在于：步骤104中的表面涂层采用自动涂层加热炉，喷淋圈工作时间0.3～2.0s/次、停止时间0.3～2.0s/次、水路压力0.10～0.25MPa、气路压力0.2～0.7MPa、喷墨泵压力0.3～0.7MPa。
8.根据权利要求2所述的整体式定子的加工方法，其特征在于：步骤111中的反挤采用800T压力机及模具，主缸压力≤25MPa，泵出口压力0～3MPa。
9.根据权利要求2所述的整体式定子的加工方法，其特征在于：步骤114中的精成形采用400T压力机及模具，主缸压力≤25MPa，泵出口压力0～3MPa。
10.根据权利要求1所述的整体式定子的加工方法，其特征在于：步骤400中的加工螺栓孔采用多轴枪钻。
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