CN105057372A - 一种工业机器人用高强度摆线轮制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业机器人用高强度摆线轮制备方法，本发明的特点是可以低成本通过拉拔制备高强度薄壁摆线轮代替传统的摆线轮成形磨削加工方法，同时通过采用正玄形模具通道拉拔后可实现摆线轮棒的剧烈塑性变形，累积大应变，获得高强度摆线轮。通过正玄形通道模具拉拔一次，可获得高强度摆线轮棒，摆线轮棒在拉拔过程中横截面的形状及尺寸不改变，该方法可以实现摆线轮的微观组织纳米化，从而获得性能优良的高强度摆线轮。在正玄形通道模具基础上实现了摆线轮的连续拉拔变形，既实现了摆线轮棒金属的纳米化，又减轻了操纵工人的劳动强度。

Description

一种工业机器人用高强度摆线轮制备方法

技术领域

本发明涉及一种摆线轮成形领域，尤其是涉及一种制备高强度摆线轮的方法及模具。

背景技术

目前，大部分的摆线轮的生产大多采用数控成形磨削加工方法，但它具有很多缺陷，如：材料利用率低，成本高，加工效率低。随着机械工业的发展和国际竞争的激化，对摆线轮产品的性能的提高和加工成本的降低提出了更高的要求，尤其加工效率的提高。因此摆线轮的挤压和锻造成形技术得到了重视和发展。此类加工方法由原来传统工艺加工方法40%的材料利用率提高到70%以上，而且摆线轮强度也提高20%，并且加工效率提高大约40%，但此类加工方法均采用单件生产加工方法，其加工效率有待进一步的提升。同时随着我国高端装备制造业的发展，尤其开发具有高强度、高耐磨、高寿命的机密机床及机器人精密减速器用摆线轮十分必要，目前摆线轮寿命低直接影响了高端装备制造业的快速发展。

申请号为2010101887620的发明提出了在卧式挤压机上连续挤压成形空心长条状摆线轮管，然后采用线切割的方法将连续挤压成形件切割成摆线轮成品件，该发明生产效率较高，而且可以提高摆线轮的力学性能和加工性能，但是开发高品质的具有高强度、高耐磨、高寿命的机密机床及机器人精密减速器用摆线轮有更潜在的使用价值与发展前景。为克服薄壁摆线轮的强度问题、获得使用寿命较长的摆线轮，提供一种正玄形通道模具拉拔法，制备高强度摆线轮，本发明高强度摆线轮材料40Cr的化学成分为：C：0.37-0.44，Si：0.17-0.37，Mn：0.5-0.8，Cr：0.8-1.1，Ni：0-0.3，P：0-0.035，S：0-0.035，Cu：0-0.030，其余成为为Fe。因此，本发明提出了一种改善摆线轮力学性能和使用寿命的正玄形通道模具拉拔法获得摆线轮。

发明内容

本发明的目的是：为克服薄壁摆线轮的强度问题、提高摆线轮的使用寿命，提供一种通过正玄形通道模具拉拔法，制备高强度摆线轮。

本发明提出的一种正玄形通道模具拉拔法制备摆线轮的方法包括以下步骤：

步骤一，棒料准备：本发明摆线轮棒坯材料40Cr的化学成分为：C：0.37-0.44，Si：0.17-0.37，Mn：0.5-0.8，Cr：0.8-1.1，Ni：0-0.3，P：0-0.035，S：0-0.035，Cu：0-0.030，其余成份为Fe。将即将拉拔的棒料分为二部分，第一部分是棒料拉拔端部分：该部分在端口部设置钢绳卡头；第二部分是棒料主要拉拔部分：该部分将获得大应变，组织达到纳米化，最终获得高的强度、硬度和耐磨性。

步骤二，拉拔准备：将棒料进行磷化皂化后、在棒料外表面涂覆二硫化钼与石蜡混合物，把准备好的棒料的第一部分的钢绳卡头与拉拔装置的钢丝拉绳连接，然后在钢丝绳牵引下把棒料放入正玄形通道模具。

步骤三，拉拔变形：拉拔装置以5mm/s-20mm/s的牵引速度将棒料通过正玄形通道模具拉拔，通过采用正玄形通道模具拉拔棒料一次后，可实现摆线轮棒的剧烈塑性变形，累积应变量为4-6，获得高强度纳米材料摆线轮棒。

步骤四，获得摆线轮：获得较长尺寸的摆线轮棒，然后线切割最终成形摆线轮成品件，该工序可以实现更高的摆线轮加工效率。

本发明实现摆线轮拉拔变形的正玄形通道模具，包括正玄形通道凹模、第一次预应力压套、第二次预应力压套，及相应的附属部件钢绳卡头和钢绳。

本发明的有益效果是：采用此种方案，通过正玄形通道模具拉拔一次变形方法拉拔摆线轮，摆线轮棒在拉拔过程中横截面的形状及尺寸不改变，该方法可以实现摆线轮的微观组织纳米化，从而获得性能优良的高强度摆线轮。在正玄形通道模具基础上实现了摆线轮的连续拉拔变形，既实现了摆线轮棒金属的纳米化，又减轻了操纵工人的劳动强度，拓宽了薄壁摆线轮的应用范围。

附图说明

下面是结合附图和实施例对本发明的具体实施方案进行详细地说明。

图1为本发明正玄形通道模具拉拔工艺装置图；

图2高强度薄壁摆线轮加工过程示意图；

图3获得的试样透射电镜微观照片；

图4为试样的真实应力-应变曲线。

上述图中的标记为：

图1为本发明正玄形通道模具拉拔工艺装置图的1.正玄形通道凹模，2.挤压件棒料，3.第一层凹模预应力套圈，4.第二层凹模预应力套圈，5.卡头，6.钢丝绳，7.预应力模具底座。

具体实施方式

实施例1、一种工业机器人用高强度摆线轮制备方法

本发明钢管材料40Cr的化学成分为：C：0.37-0.44，Si：0.17-0.37，Mn：0.5-0.8，Cr：0.8-1.1，Ni：0-0.3，P：0-0.035，S：0-0.035，Cu：0-0.030，其余成为为Fe。将即将拉拔的棒料分为二部分，第一部分是棒料拉拔端部分：该部分在端口部设置钢绳卡头；

将即将拉拔的棒料在端口部设置钢绳卡头；将棒料进行磷化皂化后、在棒料外表面涂覆二硫化钼与石蜡混合物，把准备好的棒料的第一部分的钢绳卡头与拉拔装置的钢丝拉绳连接，然后在钢丝绳牵引下把棒料放入正玄形通道模具。拉拔装置以9mm/s的牵引速度将棒料通过正玄形通道模具拉拔获得高强度、高硬度摆线轮棒，同时也相应对摆线轮进行了去应力退火工艺，然后线切割最终成形摆线轮成品件，获得力学性能优良的高强度、高硬度和高耐磨的摆线轮。

从图3所示的摆线轮拉拔棒料试样透射电镜微观照片可以看出摆线轮的平均晶粒组织是小于850nm的纳米材料。从图4所示的纳米材料拉拔棒料试样拉伸真应力-应变曲线，可以看出，强度较传统试样提高60%，根据Hall-Pech公式可知，材料的晶粒尺寸越小，其外在宏观力学性能越高。

可知，高强度纳米材料摆线轮的内部微观组织均匀，晶粒尺寸小于850纳米，获得的摆线轮的强度得到提高，较原坯料提高60%。

本发明提供的一种高强度摆线轮可采用简单的线材拉拔加工设备，获得的材料有高的硬度和强度，同时保持较好的硬度和耐磨性。因此，本发明材料具有潜在的应用价值，特别在高端机床、工业机器人减速器等领域方面具有很好的优势。

本发明所采用的凹模正玄形通道结构，均可采用现有技术，本发明并不局限于上述所列举的具体实施形式，凡本领域技术人员不经过创造性劳动所能得到的改进，均属于本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种工业机器人用高强度摆线轮制备方法，可以低成本制备高强度、高硬度和高耐磨性的薄壁摆线轮，其特征是：通过采用正玄形通道模具拉拔棒料一次后，可实现摆线轮棒的剧烈塑性变形，累积应变量为4-6，获得高强度纳米材料摆线轮棒。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人用高强度摆线轮制备方法，其特征是：拉拔装置以9mm/s的牵引速度将棒料通过正玄形通道模具拉拔获得高强度、高硬度摆线轮棒。

3.根据权利要求1所述的一种高强度的纳米材料齿轮制备方法，其特征是:高强度纳米材料摆线轮的内部微观组织均匀，晶粒尺寸小于850纳米，获得的摆线轮的强度得到提高，较原坯料提高60%。