CN105904170A - 一种加工高强度20CrMo十字轴差速器的工艺及模具 - Google Patents

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林晓娟
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Abstract

一种加工高强度20CrMo十字轴差速器的工艺及模具，通过剧烈塑性变形技术获得纳米高强度坯料，由于等通道转角挤压具有不改变坯料几何形状而能有效细化晶粒，将给定尺寸的圆柱形状20CrMo钢棒通过45°拐角等通道转角挤压晶粒细化获得20CrMo纳米高强度钢棒坯料。然后通过一次挤压成形长条状十字轴差速器截面长轴类毛坯件，避免多次挤压，提供一种加工高强度20CrMo十字轴差速器的工艺及模具技术。

Description

一种加工高强度 20CrMo 十字轴差速器的工艺及模具
技术领域
本发明属于一种十字轴差速器结构设计及其加工成形工艺和模具技术，具体涉及一种加工高强度20CrMo十字轴差速器的高效率成形新方法。
背景技术
汽车差速器是汽车驱动桥的主件，汽车转弯的时候，两个车轮的转弯半径不一样，
需要一个轮子转快点一个慢点，要实现两轮不同转速，必须靠差速器来实现，差速器中有一
个十字轴，装有四个行星齿轮，十字轴差速器的主体是一个空芯鼓形或柱形结构，主体外部周围有较小一些的圆柱体的连接件、呈“十”字形，需要有较高的尺寸精度和位置精度。为保证十字轴差速器的位置精度，十字轴差速器通常采用分体结构，两条相互交叉成十字的行星齿轮轴分别加工，然后装配在一起，其中一条行星齿轮轴还要通过销钉在差速器壳体上进行固定，所以现有技术的十字轴差速器不仅结构较复杂，而且加工及装配都相当繁琐。另外，
在现有技术中十字轴差速器半成品的主体的两侧是平面结构，这样的半成品在加工时具有不易定位、容易加工错位、效率不高的缺点。因此，希望有一种高效加工十字轴差速器的成形方法可以克服或减轻现有技术的上述缺陷。
发明内容
本发明专利的目在于克服现有加工生产方法的弊端，首先通过剧烈塑性变形技术获得纳米高强度坯料，然后通过一次挤压成形长条状十字轴差速器截面长轴类毛坯件，避免多次挤压，提供一种加工高强度20CrMo十字轴差速器的的工艺及模具技术。
本发明专利的技术方案是：
1.本发明一种加工高强度20CrMo十字轴差速器的工艺及模具技术，其加工产品为20CrMo十字轴差速器，该产品结构包括中间联接体和在中间联接体上呈十字布置的行星齿轮轴，其特征在于：行星齿轮轴和中间联接体为整体温挤压成形件，中间联接体为圆柱体并设有中心圆孔。
2.本发明一种加工高强度20CrMo十字轴差速器的工艺及模具技术，其工艺步骤为：
（一）下料制坯；
所述下料制坯包括：（1）剥皮加工，对20CrMo钢材进行剥皮加工，去除材料表面的氧化皮及表面沟槽裂纹等；（2）根据产品的形状、尺寸，以及材料的可塑性等特征制坯。
（二）坯料晶粒纳米化
由于等通道转角挤压具有不改变坯料几何形状而能有效细化晶粒，将给定尺寸的圆柱形状20CrMo钢棒通过45°拐角等通道转角挤压晶粒细化获得20CrMo纳米高强度钢棒坯料。
（三）坯料加热、润滑及模具预热处理；
所述坯料加热、润滑及模具预热处理包括：（1）将20CrMo毛坯进行酸洗处理；（2）在毛坯表面涂抹润滑剂；（3）先将20CrMo毛坯预热至160℃左右，然后放入真空热处理炉中加热，并在10s内使其温度加热到700℃；（4）将模具预热至200℃。
（四）连续温挤压成形20CrMo十字轴差速器毛坯件；
所述连续温挤压成形20CrMo十字轴差速器毛坯件是指：将经过处理的坯料放入模具中，一次连续温挤压成形20CrMo十字轴差速器截面长轴类毛坯件。该长轴类20CrMo毛坯件的特征在于：一是20CrMo毛坯件是一次温挤压成形较长尺寸的毛坯件，一次挤压成形长条状十字轴差速器截面长轴类毛坯件，避免多次挤压，连续温挤压是通过挤压能过获得连续成形过程，如果坯料足够多能获得无限长的十字轴差速器截面长轴类毛坯件，提高加工效率；二是20CrMo毛坯件的中间连接体为圆柱体并设有中心圆孔，呈十字布置的行星齿轮轴为长方体。
连续温挤压成十字轴差速器毛坯件的模具主要由凹模和凸模组件组成，凹模组件模体形状与差速器十周毛坯件的外轮廓相应，凸模模体形状与十字轴中间连接体内孔形状相应，其特征在于：采用凹模上置，内凹模设置有导向部分、挤压部分和成形部分；凸模模体轮廓顶端设置有倒角。
连续温挤压成形20CrMo十字轴差速器毛坯件的设备在垂直挤是压机上连续挤压成形长十字轴差速器截面长轴类毛坯件。
（五）线切割成形多件十字轴差速器半成品件；
所述线切割成形多件20CrMo十字轴差速器半品件是指：将连续温挤压成形的20CrMo十字轴差速器毛坯件，根据十字轴差速器成品件的宽度尺寸要求，采用线切割的方法加工成多件十字轴差速器半成品件。
（六）将半成品件逐一进行切削加工成成品件。
所述将半成品件进行切削加工成成品件是指：将线切割成的多件半成品件，按照十字轴差速器尺寸要求，将线切割后的十字轴半成品件的十字型长方体轴分别切削加工圆柱体的行星齿轮轴，进而将半成品件加工成成品件。
本发明的有益效果是：（一）本发明采用的原型坯料通过45°拐角等通道转角挤压晶粒细化获得纳米高强度钢棒坯料；（二）本发明提供的十字轴差速器，采用了整体温挤压结构，不仅使结构简单，而且便于加工和装配；（三）为确保十字轴的加工精度，十字轴的中间联接体设有中心圆孔，利用中心圆孔的精确定位，十字轴能够较容易实现高尺寸精度和位置精度的加工要求，有效保证了汽车差速器的正常工作，提高汽车差速器的使用寿命；（四）由于采用的是一次连续温挤压成形长轴类十字轴差速器毛坯件，然后线切割成多件十字轴半成品件，较单件挤压成形成品件的方法，可以有效减少锻造成形次数，提高十字轴成形效率。
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为本发明加工工艺简略示意图；
图2为本发明20CrMo纳米高强度钢棒坯料剧烈塑性变形模具；
图3为本发明温挤压连续成形模具工作状态示意图；
图4为本发明凸模、凹模零件示意图；
图5为采用本发明加工十字轴差速器成形过程三维示意图；
上述图中的标记为：
图2为20CrMo纳米高强度钢棒坯料剧烈塑性变形模具的1-上模座，2-挤压筒压板，3-加热护套，4-挤压杆，5-加热器，6-预应力圈，7-挤压筒垫板，8-加热护套，9-下模座，10-内六角螺栓，11-内六角螺栓，12-转角镶块，13-导柱，14-挤压垫片，15-挤压筒，16-导套，17-挤压杆固定版，18-内六角螺栓，19-挤压杆垫板。
图3为本发明温挤压模具示意图的1.上模座，2.凹模垫板，3.加强圈，4.导向环，5.导套，6.凸模固定圈，7.凸模座，8.下模座，9工件，10.内凹模，11.螺钉，12.凸模，13.凹模压盖，14.导柱，15.下垫板。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零件或具有相同或类似功能的零件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面参考附图中描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例
参见图1，图2：
（一）下料制坯
根据目标件确定坯料的尺寸，所述坯料为圆柱形状20CrMo钢棒，且基本充满模具型腔，以保证成形尺寸较长尺寸的十字轴差速器毛坯件。
（二）坯料晶粒纳米化
由于等通道转角挤压具有不改变坯料几何形状而能有效细化晶粒，将给定尺寸的20CrMo圆柱形状钢棒通过45°拐角等通道转角挤压晶粒细化获得纳米高强度钢棒坯料。
（三）坯料加热、润滑及模具预热处理
（1）在50-60℃的10-20%的稀硫酸水溶液中不停地滚动坯料18酸洗10分钟左右，然后用流动清水清洗三分钟。
（2）在清洗好的坯料18的表面上涂上石墨水剂，然后先将涂好的坯料18预热至160℃左右，再将其转入真空热处理炉中，在10s内加热至700℃、
（3）将模具预热至200℃
（四）连续温挤压成形十字轴差速器毛坯件
参见图3，此模具采用凹模上置，放置在黑色金属垂直挤压机或者卧式金属型材挤压机上，坯料放置在挤压成形模具的凹模中对其进行连续均匀挤压，使坯料充满凹模型腔，金属坯料在温挤压模具的挤压腔中进行连续挤压，随后在成形腔内成形后，成形后的十字轴差速器毛坯件由上模座孔上方取出。
该毛坯件的特征在于：一是毛坯件是一次温挤压成形较长尺寸的毛坯件，一次挤压成形，避免多次挤压，提高加工效率；二是毛坯件的中间连接体为圆柱体并设有中心圆孔，呈十字布置的行星齿轮轴为长方体，参见图4。
（五）线切割成形多件十字轴差速器半成品件
参见图5，为本发明加工三叉万向节成形过程三维示意图，经过连续温挤压成形后的坯件，根据十字轴差速器成品件的宽度尺寸要求，采用线切割的方法加工成多件十字轴差速器半成品件。
（六）将半成品件逐一进行切削加工成成品件。
将切割下来的半成品件，按照十字轴差速器尺寸要求，将线切割后的十字轴半成品件的十字型长方体轴分别切削加工圆柱体的行星齿轮轴，进而将半成品件加工成成品件，参见图5所示。
本发明所需设备为黑色金属垂直挤压机或卧式金属型材挤压机。

Claims (3)

1. 一种加工高强度20CrMo十字轴差速器的工艺及模具，其特征是：通过剧烈塑性变形技术获得纳米高强度坯料，然后通过一次挤压成形长条状十字轴差速器截面长轴类毛坯件，避免多次挤压，提供一种加工高强度20CrMo十字轴差速器的的工艺及模具技术。
2.根据权利要求1所述的一种加工高强度20CrMo十字轴差速器的工艺及模具，其特征是：由于等通道转角挤压具有不改变坯料几何形状而能有效细化晶粒，将给定尺寸的圆柱形状20CrMo钢棒通过45°拐角等通道转角挤压晶粒细化获得20CrMo纳米高强度钢棒坯料。
3.根据权利要求1所述的一种加工高强度20CrMo十字轴差速器的工艺及模具，其特征是：连续温挤压是通过挤压能过获得连续成形过程，20CrMo毛坯件是一次温挤压成形长条状十字轴差速器截面毛坯件，避免多次挤压，如果坯料足够多能获得无限长的十字轴差速器截面长轴类毛坯件，提高加工效率。
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