CN108380688A - 花键轴冷挤压加工模具及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的花键轴冷挤压加工模具包括上轴套和下轴座，上轴套位于下轴座上方，上轴套包括上部、中部和下部，上轴套的上部和下部的外径均小于其中部的外径，上轴套的上部周围设置有上模固定圈，上轴套内自上而下依次设置有上模腔、一个组合上凹模和三个组合下凹模，上模腔、组合上凹模的型腔及组合下凹模的型腔共轴，上模腔、组合上凹模的型腔及组合下凹模的型腔共同形成成型型腔；下轴座内设置有中心腔，下轴座周围设置有下模固定圈，上轴套的下部的一部分位于下模固定圈内，上模固定圈和下模固定圈之间通过连接件进行连接。本发明提供的花键轴冷挤压加工方法包括下料、抛丸、表面涂层、加热、锻造、正火、抛丸、磷皂化和冷挤压成型。
Description
技术领域
本发明涉及冷热锻造技术领域，特别是涉及一种花键轴冷挤压加工模具及加工方法。
背景技术
花键轴是常见的传动部件，其齿形精度和强度是决定传动是否可靠平稳的重要参数。现有技术多采用机加工搓齿、滚齿或冷挤压齿形的方法加工制备花键轴。对于直径较小、变形比较大、齿形相对较高的花键轴，机加工齿形容易变形，精度不高；传统冷挤压工艺，齿形成形后因为有效顶出直径以及下顶杆顶料部分直径过小，会因为单位下顶出力过载而降低花键轴的品质和寿命，而且存在成本高、生产效率低等问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的一个目的在于提出一种花键轴冷挤压加工模具，另一个目的在于提出一种花键轴冷挤压加工方法。
根据本发明第一方面的花键轴冷挤压加工模具，包括上轴套和下轴座，上轴套位于下轴座上方，上轴套包括上部、中部和下部，上轴套的上部和下部的外径均小于其中部的外径，上轴套的上部周围设置有上模固定圈，上模固定圈的内径等于上轴套的上部的外径，上模固定圈的外径大于上轴套的中部的外径，上轴套内自上而下依次设置有上模腔、一个组合上凹模和至少三个组合下凹模，这个组合上凹模的型腔和每个组合下凹模的型腔依次贯通且共轴，上模腔和组合上凹模的型腔及组合下凹模的型腔共轴，组合上凹模包括第一上凹模和第二上凹模，第二上凹模的成型面的截面为圆周上均匀分布有六个相同凹弧的圆，组合下凹模包括第一下凹模和第二下凹模，上模腔、组合上凹模的型腔及组合下凹模的型腔共同形成成型型腔；下轴座内设置有中心腔，中心腔与上模腔共轴，下轴座周围设置有下模固定圈，上轴套的下部的一部分位于下模固定圈内，下模固定圈的内径等于上轴套的下部的外径，下模固定圈的最大外径等于上模固定圈的外径，上模固定圈和下模固定圈之间通过连接件进行连接。
较佳地，上轴套和下轴座均为轴对称结构。
较佳地，第一上凹模和第二上凹模之间沿竖直方向存在第一间隔，第一上凹模的成型面与竖直方向存在第一夹角。进一步地，第一间隔为2.5毫米，第一夹角为18-22度。
较佳地，第一下凹模和第二下凹模之间沿竖直方向存在第二间隔，第一下凹模和第二下凹模的成型面之间存在第二夹角。进一步地，第二间隔为5毫米，第二夹角为170度。
较佳地，组合上凹模和至少三个组合下凹模的外径皆相等，且其皆大于所述上模腔的内径。
较佳地，中心腔的内径小于每个组合下凹模的型腔的最大内径。进一步地，中心腔的内径小于上模腔的内径。
根据本发明另一方面的花键轴冷挤压加工方法，包括如下步骤：
（1）下料，将棒材原料锯成待加工坯料；
（2）抛丸，在抛丸机的钢丸中掺入适量菱角砂，将坯料表面打毛形成凹坑；
（3）表面涂层，将配比好的石墨液加温到150℃-300℃，将经过抛丸的坯料置于其中浸泡数分钟，晾干；
（4）加热，将涂层完成的坯料加热至750-950℃；
（5）锻造，将加热后的坯料进行正挤；
（6）正火，将坯料装入正火炉，升温到820-850℃，保温2小时，出炉后迅速风冷；
（7）抛丸，在抛丸机加入0.6mm的钢丸，将坯料内外表面氧化皮去除；
（8）磷皂化，将抛丸后的坯料进行磷皂化表面处理，磷化10-20分钟，皂化15-25分钟；
（9）冷挤压成型，将制好的坯料放入如上任意一项所述的花键轴冷挤压加工模具中进行挤压成型。
与现有技术相比，本发明的花键轴冷挤压加工模具通过组合上凹模的第一夹角设计、第二上凹模的圆周上均匀分布有六个相同凹弧的圆形成型面截面设计以及组合下凹模的第二夹角设计，使得花键在顶出过程中不易损坏，且出模更加容易，同时，该花键轴冷挤压加工模具成型精度高，材料利用率高，大幅度提高了零件的生产效率。本发明的花键轴冷挤压加工方法在冷挤压成型前通过下料、抛丸、表面涂层、加热、锻造、正火、抛丸、磷皂化处理大大提高了坯料的强度和稳定性，再经过本发明的花键轴冷挤压加工模具进行冷挤压成型处理成型精度高，稳定可靠。
附图说明
图1为本发明花键轴冷挤压加工模具装配简图。
图2A为本发明花键轴冷挤压加工模具组合上凹模示意图。
图2B为本发明花键轴冷挤压加工模具第二上凹模的成型面的截面示意图。
图3为本发明花键轴冷挤压加工模具组合下凹模示意图。
图4A、图4B为本发明花键轴冷挤压坯件图。
图5为本发明花键轴冷挤压加工方法流程图。
图6从左至右分别为下料、锻造和冷挤压后的坯料示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参见图1、图2A、图2B及图3，根据本发明第一方面的花键轴冷挤压加工模具，包括上轴套1和下轴座2，上轴套1位于下轴座2上方，上轴套1包括上部11、中部12和下部13，上轴套1的上部11和下部13的外径均小于其中部12的外径，上轴套1的上部11周围设置有上模固定圈5，上模固定圈5的内径等于上轴套1的上部11的外径，上模固定圈5的外径大于上轴套1的中部12的外径，上轴套1内自上而下依次设置有上模腔9、一个组合上凹模3和至少三个组合下凹模4，这个组合上凹模3的型腔和每个组合下凹模4的型腔依次贯通且共轴，上模腔9和组合上凹模3的型腔及组合下凹模4的型腔共轴，组合上凹模3包括第一上凹模31和第二上凹模32，第二上凹模32的成型面的截面为圆周上均匀分布有六个相同凹弧321的圆，组合下凹模4包括第一下凹模41和第二下凹模42，上模腔9、组合上凹模3的型腔及组合下凹模4的型腔共同形成成型型腔8；下轴座2内设置有中心腔21，中心腔21与上模腔9共轴，下轴座2周围设置有下模固定圈6，上轴套1的下部13的一部分位于下模固定圈6内，下模固定圈6的内径等于上轴套1的下部13的外径，下模固定圈6的最大外径等于上模固定圈5的外径，上模固定圈5和下模固定圈6之间通过连接件7进行连接。在本发明的一个实施例中，上轴套1和下轴座2均为轴对称结构。在实际应用中，一个组合上凹模3和至少三个组合下凹模4的外径皆相等，且皆大于上模腔9的内径。优选地，中心腔21的内径小于每个组合下凹模4的型腔的最大内径。进一步地，中心腔21的内径小于上模腔9的内径。
第一上凹模31和第二上凹模32之间沿竖直方向存在第一间隔d1，第一上凹模31的成型面与竖直方向存在第一夹角α。进一步地，第一间隔d1为2.5毫米，第一夹角α为18-22度。
第一下凹模41和第二下凹模42之间沿竖直方向存在第二间隔d2，第一下凹模41和第二下凹模42的成型面之间存在第二夹角β。进一步地，第二间隔d2为5毫米，第二夹角β为170度。
工作过程：首先将合适的坯料***成型型腔8内，配用的压力机带动下压装置向下移动作为锻锤给坯料作用力，使坯料在成型型腔8内锻压成型，获得需要的形状。在锻压完毕后，顶出装置通过下轴座2的中心腔21向上将坯件100从成型型腔8内顶出。所述坯件100参见图4A和4B，其中图4A为本发明花键轴冷挤压坯件的正视示意图，图4B为本发明花键轴冷挤压坯件的侧视示意图。
请参见图5及图6，根据本发明另一方面的花键轴冷挤压加工方法，包括如下步骤：
（1）下料，将棒材原料锯成待加工坯料61；
（2）抛丸，在抛丸机的钢丸中掺入适量菱角砂，将待加工坯料61表面打毛形成凹坑；
（3）表面涂层，将配比好的石墨液加温到150℃-300℃，将经过抛丸的坯料置于其中浸泡数分钟，晾干；
（4）加热，将涂层完成的坯料加热至750-950℃；
（5）锻造，将加热后的坯料进行正挤，得到挤压坯料62；
（6）正火，将挤压坯料62装入正火炉，升温到820-850℃，保温2小时，出炉后迅速风冷；
（7）抛丸，在抛丸机加入0.6mm的钢丸，将正火后的坯料内外表面氧化皮去除；
（8）磷皂化，将抛丸后的坯料进行磷皂化表面处理，磷化10-20分钟，皂化15-25分钟，得到制好的坯料；
（9）冷挤压成型，将制好的坯料放入如上任意一实施例所述的花键轴冷挤压加工模具中进行挤压成型，获得最终件63。
本发明的花键轴冷挤压加工模具通过组合上凹模的第一夹角设计、第二上凹模的圆周上均匀分布有六个相同凹弧的圆形成型面截面设计以及组合下凹模的第二夹角设计，使得花键在顶出过程中不易损坏，且出模更加容易，同时，该花键轴冷挤压加工模具成型精度高，材料利用率高，大幅度提高了零件的生产效率。
本发明的花键轴冷挤压加工方法在冷挤压成型前通过下料、抛丸、表面涂层、加热、锻造、正火、抛丸、磷皂化处理大大提高了坯料的强度和稳定性，再经过本发明的花键轴冷挤压加工模具进行冷挤压成型处理成型精度高，稳定可靠。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种花键轴冷挤压加工模具，包括上轴套和下轴座，其特征在于所述上轴套位于所述下轴座上方，所述上轴套包括上部、中部和下部，所述上轴套的上部和下部的外径均小于其中部的外径，所述上轴套的上部周围设置有上模固定圈，所述上模固定圈的内径等于所述上轴套的上部的外径，所述上模固定圈的外径大于所述上轴套的中部的外径，所述上轴套内自上而下依次设置有上模腔、一个组合上凹模和至少三个组合下凹模，所述组合上凹模的型腔和每个组合下凹模的型腔依次贯通且共轴，所述上模腔和所述组合上凹模的型腔及组合下凹模的型腔共轴，所述组合上凹模包括第一上凹模和第二上凹模，所述第二上凹模的成型面的截面为圆周上均匀分布有六个相同凹弧的圆，所述组合下凹模包括第一下凹模和第二下凹模，所述上模腔、组合上凹模的型腔及组合下凹模的型腔共同形成成型型腔；所述下轴座内设置有中心腔，所述中心腔与所述上模腔共轴，所述下轴座周围设置有下模固定圈，所述上轴套的下部的一部分位于所述下模固定圈内，所述下模固定圈的内径等于所述上轴套的下部的外径，所述下模固定圈的最大外径等于所述上模固定圈的外径，所述上模固定圈和所述下模固定圈之间通过连接件进行连接。
2.如权利要求1所述的花键轴冷挤压加工模具，其特征在于所述上轴套和所述下轴座均为轴对称结构。
3.如权利要求1所述的花键轴冷挤压加工模具，其特征在于所述第一上凹模和所述第二上凹模之间沿竖直方向存在第一间隔，所述第一上凹模的成型面与竖直方向存在第一夹角。
4.如权利要求3所述的花键轴冷挤压加工模具，其特征在于所述第一间隔为2.5毫米，所述第一夹角为18-22度。
5.如权利要求1所述的花键轴冷挤压加工模具，其特征在于所述第一下凹模和所述第二下凹模之间沿竖直方向存在第二间隔，所述第一下凹模和所述第二下凹模的成型面之间存在第二夹角。
6.如权利要求5所述的花键轴冷挤压加工模具，其特征在于所述第二间隔为5毫米，所述第二夹角为170度。
7.如权利要求1所述的花键轴冷挤压加工模具，其特征在于所述组合上凹模和至少三个组合下凹模的外径皆相等，且其皆大于所述上模腔的内径。
8.如权利要求1所述的花键轴冷挤压加工模具，其特征在于所述中心腔的内径小于每个组合下凹模的型腔的最大内径。
9.如权利要求8所述的花键轴冷挤压加工模具，其特征在于所述中心腔的内径小于所述上模腔的内径。
10.一种花键轴冷挤压加工方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）下料，将棒材原料锯成待加工坯料；
（2）抛丸，在抛丸机的钢丸中掺入适量菱角砂，将坯料表面打毛形成凹坑；
（3）表面涂层，将配比好的石墨液加温到150℃-300℃，将经过抛丸的坯料置于其中浸泡数分钟，晾干；
（4）加热，将涂层完成的坯料加热至750-950℃；
（5）锻造，将加热后的坯料进行正挤；
（6）正火，将坯料装入正火炉，升温到820-850℃，保温2小时，出炉后迅速风冷；
（7）抛丸，在抛丸机加入0.6mm的钢丸，将坯料内外表面氧化皮去除；
（8）磷皂化，将抛丸后的坯料进行磷皂化表面处理，磷化10-20分钟，皂化15-25分钟；
（9）冷挤压成型，将制好的坯料放入如权利要求1-9中任意一项所述的花键轴冷挤压加工模具中进行挤压成型。
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| ZHAOHUI HUANG: "Solution to the bulging problem in the open-die cold extrusion of a spline shaft and relevant photoplastic theoretical study" * |
| 杨利: "传动副轴冷挤压模具设计" * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109226650A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-01-18 | 东莞市正品五金电子有限公司 | 一种齿轮轴冷挤压加工的成型模具及其加工方法 |
| CN109226650B (zh) * | 2018-11-20 | 2020-07-07 | 东莞市正品五金电子有限公司 | 一种齿轮轴冷挤压加工的成型模具及其加工方法 |
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