CN103350346B - 取力器传动轴冷精锻塑性成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种取力器传动轴冷精锻塑性成型工艺，包括下述步骤:a、截取棒材，挤压前处理；d、深孔挤压并冲孔；c、正挤压;d、减径挤压；e、塑性扩孔内花键挤压；f、滚动挤压；在模具中冷锻出基本符合取力器传动轴尺寸的坯料，锻造脱模方便，再通过机床加工而成，加工方法简单，组织细密、强度高，生产效率高、节约原材料，既满足了取力器传动轴产品精度要求，又降低了制造成本及生产周期，同时也符合当今世界制造业发展的趋势。
Description
技术领域
本发明涉及取力器传动轴，尤其涉及一种取力器传动轴冷精锻工艺。
背景技术
取力器英文缩写为PTO，就是一组变速齿轮，又称功率输出器，一般是由齿轮箱、离合器组合而成，与变速箱使用齿轮连接，与举升泵是轴连接，是变速箱里的一个单独的档位，挂上这一档，一加油门，举升泵就可以运转了。举升泵是一个液压装置，举升车箱，实现自卸功能。自卸车、消防车、水泥搅拌车、制冷等需要额外动力的专用车辆，是通过取力器获取的，取力器是装在变速箱外侧的附加装置，它从变速箱的某个齿轮获取动力。这个动力的接通或断开是通过驾驶室内的一个电磁阀来控制的。由取力器带动高压油泵供自卸车；带动水泵供消防车；带动压缩机供制冷车；带动液压马达旋转搅拌罐。取力器一般是连接传动轴或者直接跟齿轮泵相连，在国内一般是接传动轴，很少有人设计跟齿轮泵直接连接，在欧洲、北美，由于取力器的设计多样，种类繁多。一种取力器传动轴，包括空心轴本体，具有内圆和外圆，所述的内圆具有依次连接的花键内圆面1、内径收缩过渡面2、收缩内圆面3、内径扩张过渡面4、扩张内圆面5和大孔径内圆面6；所述的外圆具有依次连接的外圆面7、外径收缩过渡面8、收缩外圆面9、环形凸块10、直齿外圆面11、第二外圆面12和外径收缩螺纹面13。采用机加工方法生产具有精度高的优点，但其生产周期长、制造成本高。目前国内外制造厂家均首先采用精锻成形毛坯技术，再少许机加工，这样既能满足精度要求，又降低了制造成本及周期，同时也符合当今世界制造业发展的趋势。但由于外圆面7和环形凸块10的外径大，收缩外圆面9内径小，属于两头大中间小形状，给锻造脱模增加了难度。取力器传动轴热锻件传统的生产方法：下料、加热、热锻、正火、车床加工、钻床钻中孔（两头钻孔）、镗孔。中国知识产权局公开了CN1672863一种半轴套管锻件快捷精密挤压新工艺，其特征是采用热轧圆棒料加热至锻造温度在液压机上无需单独设立冲连皮工序或切頭工序，精密快捷成形通透内孔和外轮廓，工艺过程是：镦粗-冲孔-穿孔与正挤压-镦挤。中国知识产权局还公开了CN101602157公开了一种减速机输出轴的生产工艺，包括以下步骤：a、购买原材料；b、下料；c、加热到1120-1200℃；d、将步骤c加热的原材料在空气锤型砧上拔长，在活动型砧上滚圆、整形，在胎模中锻出基本符合减速机输出轴尺寸的圆柱；e、将步骤d中的制坯放到摩擦压力机上镦粗大头、闭式模型锻造，锻出输出轴锻件；f、利用锻造余热淬火；g、520-660℃回火；h、机床加工；i、成品。取力器传动轴热锻件缺点：组织疏松，密度低；强度低，劳动强度大；效率低，生产周期长；深孔加工困难成本高；机加工设备投入大；浪费原材料。
发明内容
本发明提供一种组织细密、强度高，生产效率高、成本低，节约原材料的取力器传动轴冷精锻塑性成型工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
取力器传动轴冷精锻塑性成型工艺，包括下述步骤:
a、截取棒材，挤压前处理；
b、深孔挤压并冲孔：将磷皂化好的坯料放入反挤凹模中，凸模对坯料的上端面进行反挤压，形成深孔并带有底部的圆筒形，采用压力机冲裁圆柱筒形底部，形成轴体的中心制有一通孔的空心轴；
c、正挤压：将空心轴放入正挤凹模中，利用凸模对空心轴的内腔和顶端正挤压，形成了内径相同而外径大小不一的两段空心轴A和B以及它们的过渡段;
d、减径挤压：将上述空心轴倒置于减径挤压凹模中，对空心轴大外径A部进行减径挤压，减径后的A部外径依然大于B部外径；
e、塑性扩孔内花键挤压：将减径后挤压件放入冷挤扩孔凹模中，利用凸模对B部端面内孔进行冷挤压扩孔，形成B部端面内壁花键段，并且B部端面内、外径扩大，同时外圆上形成环形凸块⑽；
f、滚动挤压：对塑性扩孔后的空心轴A部进行滚动冷挤压，使A部外壁形成直齿外圆面。
所述的正挤压为两步正挤压，一步贯通挤压形成小外径B部，而步正挤压形成大外径A部。
塑性扩孔内花键挤压步骤中：所述的冷挤扩孔凹模包括上凹模、下凹模、预应力套和退料器，所述的退料器设于下凹模的底部，预应力套设置在上凹模、下凹模的外侧；所述的冷挤扩孔凹模由具有不同的挤压型腔的上凹模、下凹模拼接构成，拼接构成的上凹模和下凹模的挤压型腔与取力器传动轴的冷挤压件的外圆形状适配；所述的上凹模和下凹模由预应力套固定拼接，所述的上凹模可沿预应力套的内壁移动并与下凹模分离；所述的上凹模的挤压型腔自上而下为大、小圆柱形型腔以及它们之间的过渡腔；所述的凸模自上而下为大、中、小圆柱段以及它们各自之间的过渡段，所述的中圆柱段的外壁上设置有花键齿。
所述的上凹模为分体式结构，其由两个或两个以上的凹模瓣合围而成。
所述的上凹模在拼接处的内壁上设置有环形凹槽腔或下凹模在拼接处的内壁上设置有环形凹槽腔或上凹模和下凹模合并在拼接处的内壁上设置有环形凹槽腔。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
本发明通过对原料棒材进行深孔挤压并冲孔、正挤压、减径挤压、塑性扩孔内花键挤压、滚动挤压，在模具中冷锻出基本符合取力器传动轴尺寸的坯料；由于上凹模为分体式结构，其由两个或两个以上的凹模瓣合围而成，塑性扩孔内花键挤压后退料器顶出空心轴，上凹模的凹模瓣随空心轴向上移动，出预应力套后凹模瓣自然分开，锻造脱模方便；再通过机床加工而成，加工方法简单，组织细密、强度高，生产效率高、节约原材料，既满足了取力器传动轴产品精度要求，又降低了制造成本及生产周期，同时也符合当今世界制造业发展的趋势。
附图说明
图1是本发明实施例中取力器传动轴的结构示意图；
图2是本发明实施例棒材变形过程结构示意图；
图3是本发明实施例中冷挤扩孔凹模的结构示意图；
图4是本发明实施例中冷挤扩孔凹模上凹模的俯视图；
图5是本发明实施例中冷挤扩孔凹模上凹模的剖视图。
图中序号：1、花键内圆面，2、内径收缩过渡面，3、收缩内圆面，4、内径扩张过渡面，5、扩张内圆面，6、大孔径内圆面，7、外圆面，8、外径收缩过渡面，9、收缩外圆面，10、环形凸块，11、直齿外圆面，12、第二外圆面，13、外径收缩螺纹面，14、凸模，15、上凹模,16、下凹模，17、预应力套,18、退料器，19、凹模瓣。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例一:参见图1所示，一种取力器传动轴，包括空心轴本体，具有内圆和外圆，所述的内圆具有依次连接的花键内圆面1、内径收缩过渡面2、收缩内圆面3、内径扩张过渡面4、扩张内圆面5和大孔径内圆面6；所述的外圆具有依次连接的外圆面7、外径收缩过渡面8、收缩外圆面9、环形凸块10、直齿外圆面11、第二外圆面12和外径收缩螺纹面13；所述的花键内圆面1对应外圆面7设置在空心轴本体内圆，所述的环形凸块10和直齿外圆面11设置在收缩内圆面3所对应的外圆区域内，所述的内径扩张过渡面4设置在第二外圆面12所对应的内圆区域内。该取力器传动轴的内圆的花键内圆面1、内径收缩过渡面2、收缩内圆面3、内径扩张过渡面4、扩张内圆面5以及外圆的外圆面7、外径收缩过渡面8、收缩外圆面9、环形凸块10、直齿外圆面11、第二外圆面12都是锻造而成，只有内圆上的大孔径内圆面6和外圆上的外径收缩螺纹面13采用机加工生产。参见图2、图3、图4和图5所示，一种取力器传动轴冷精锻塑性成型工艺，包括下述步骤:
a、根据产品要求，确定长短尺寸，采用高速园盘锯床截取棒材；将切断好的棒料装入井式炉采用球化退火工艺退火；按照图纸尺寸要求车床加工制坯；将车床加工好的坯料放入抛丸机进行外表喷砂处理后再进行磷皂化处理；
b、深孔挤压并冲孔：将磷皂化好的坯料放入反挤凹模中，凸模对坯料的上端面进行反挤压，形成深孔并带有底部的圆筒形，采用压力机冲裁圆柱筒形底部，形成轴体的中心制有一通孔的空心轴；
c、正挤压：车端面、低温退火、抛丸、磷化、皂化处理后，将空心轴放入正挤凹模中，利用凸模对空心轴的内腔和顶端正挤压，形成了内径相同而外径大小不一的两段空心轴A和B以及它们的过渡段；所述的正挤压为两步正挤压，一步贯通挤压形成小外径B部，而步正挤压形成大外径A部。
d、减径挤压：车端面、低温退火、抛丸、磷化、皂化处理后，将上述空心轴倒置于减径挤压凹模中，对空心轴大外径A部进行减径挤压，减径后的A部外径依然大于B部外径；
e、塑性扩孔内花键挤压：磷化、皂化处理后，将减径后挤压件放入冷挤扩孔凹模中，利用凸模14对B部端面内孔进行冷挤压扩孔，形成B部端面内壁花键段，并且B部端面内、外径扩大，同时外圆上形成环形凸块10；所述的冷挤扩孔凹模包括上凹模15、下凹模16、预应力套17和退料器18，所述的退料器18设于下凹模16的底部，预应力套17设置在上凹模15、下凹模16的外侧；所述的冷挤扩孔凹模由具有不同的挤压型腔的上凹模15、下凹模16拼接构成，拼接构成的上凹模15和下凹模16的挤压型腔与取力器传动轴的冷挤压件的外圆形状适配；所述的上凹模15和下凹模16由预应力套17固定拼接，所述的上凹模15可沿预应力套17的内壁移动并与下凹模16分离；所述的上凹模15的挤压型腔自上而下为大、小圆柱形型腔以及它们之间的过渡腔，所述的上凹模15为分体式结构，其由三个凹模瓣19合围而成，所述的上凹模15的外形为倒锥台结构；所述的下凹模16在拼接处的内壁上设置有环形凹槽腔，环形凹槽腔与取力器传动轴外圆上的环形凸块10相匹配；所述的凸模14自上而下为大、中、小圆柱段以及它们各自之间的过渡段，所述的中圆柱段的外壁上设置有花键齿;
f、滚动挤压：对塑性扩孔后的空心轴A部进行滚动冷挤压，使A部外壁形成直齿外圆面11。
实施例二:同实施例一，不同之处仅为所述的上凹模15在拼接处的内壁上设置有环形凹槽腔，环形凹槽腔与取力器传动轴外圆上的环形凸块10相匹配。
实施例三:同实施例一，不同之处仅为所述的上凹模15和下凹模16合并在拼接处的内壁上设置有环形凹槽腔，环形凹槽腔与取力器传动轴外圆上的环形凸块10相匹配。
实施例只是为了便于理解本发明的技术方案，并不构成对本发明保护范围的限制，凡是未脱离本发明技术方案的内容或依据本发明的技术实质对以上方案所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明保护范围之内。
Claims (7)
1.取力器传动轴冷精锻塑性成型工艺，其特征在于包括下述步骤:
a、截取棒材，挤压前处理；
b、深孔挤压并冲孔：将磷皂化好的坯料放入反挤凹模中，凸模对坯料的上端面进行反挤压，形成深孔并带有底部的圆筒形，采用压力机冲裁圆柱筒形底部，形成轴体的中心制有一通孔的空心轴；
c、正挤压：将空心轴放入正挤凹模中，利用凸模对空心轴的内腔和顶端正挤压，形成了内径相同而外径大小不一的两段空心轴A和B以及它们的过渡段；
d、减径挤压：将上述空心轴倒置于减径挤压凹模中，对空心轴大外径A部进行减径挤压，减径后的A部外径依然大于B部外径；
e、塑性扩孔内花键挤压：将减径后挤压件放入冷挤扩孔凹模中，利用凸模⒁对B部端面内孔进行冷挤压扩孔，形成B部端面内壁花键段，并且B部端面内、外径扩大，同时外圆上形成环形凸块⑽；
f、滚动挤压：对塑性扩孔后的空心轴A部进行滚动冷挤压，使A部外壁形成直齿外圆面⑾。
2.根据权利要求1所述的取力器传动轴冷精锻塑性成型工艺，其特征在于：所述的正挤压为两步正挤压，一步贯通挤压形成小外径B部，二步正挤压形成大外径A部。
3.根据权利要求2所述的取力器传动轴冷精锻塑性成型工艺，其特征在于：塑性扩孔内花键挤压步骤中：所述的冷挤扩孔凹模包括上凹模⒂、下凹模⒃、预应力套⒄和退料器⒅，所述的退料器⒅设于下凹模⒃的底部，预应力套⒄设置在上凹模⒂、下凹模⒃的外侧；所述的冷挤扩孔凹模由具有不同的挤压型腔的上凹模⒂、下凹模⒃拼接构成，拼接构成的上凹模⒂和下凹模⒃的挤压型腔与取力器传动轴的冷挤压件的外圆形状适配；所述的上凹模⒂和下凹模⒃由预应力套⒄固定拼接，所述的上凹模⒂可沿预应力套⒄的内壁移动并与下凹模⒃分离；所述的上凹模⒂的挤压型腔自上而下为大、小圆柱形型腔以及它们之间的过渡腔；所述的凸模⒁自上而下为大、中、小圆柱段以及它们各自之间的过渡段，所述的中圆柱段的外壁上设置有花键齿。
4.根据权利要求3所述的取力器传动轴冷精锻塑性成型工艺，其特征在于：所述的上凹模⒂为分体式结构，其由两个或两个以上的凹模瓣⒆合围而成。
5.根据权利要求3或4所述的取力器传动轴冷精锻塑性成型工艺，其特征在于：所述的上凹模⒂的外形为倒锥台结构。
6.根据权利要求3或4所述的取力器传动轴冷精锻塑性成型工艺，其特征在于：所述的上凹模⒂在拼接处的内壁上设置有环形凹槽腔或下凹模⒃在拼接处的内壁上设置有环形凹槽腔或上凹模⒂和下凹模⒃合并在拼接处的内壁上设置有环形凹槽腔。
7.根据权利要求5所述的取力器传动轴冷精锻塑性成型工艺，其特征在于：所述的上凹模⒂在拼接处的内壁上设置有环形凹槽腔或下凹模⒃在拼接处的内壁上设置有环形凹槽腔或上凹模⒂和下凹模⒃合并在拼接处的内壁上设置有环形凹槽腔。
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