CN111577834B - 一种链板销轴及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种链板销轴及其加工工艺，其包括一种链板销轴，包括轴体和两个对称固定于轴体的一侧的方形端头，端头的长侧面与端头的内端面之间的交界处设有过渡面；链板销轴的加工工艺主要包括以下步骤：S1、原料检验，S2、下料，S3、中频加热，S4、制坯，S5、锻造成型，S6、切边，S7、退火处理，S8、链板销轴半成品车削，S9、链板销轴半成品热处理回火，S10、链板销轴半成品磨削，S11、成品入库；通过设置过渡面以减少端头与外链板凹槽之间的应力集中，并通过对端头内端面以及轴体周面的精加工，提高表面精度和结构强度，分别优化端头与外链板，轴体与内链板的配合工况，进而提高链条的使用寿命和使用效果。

Description

一种链板销轴及其加工工艺
技术领域
本发明涉及链条构件的技术领域，尤其是涉及一种链板销轴。
背景技术
近年来，由于链传动可以高效地传递动力，高速链传动技术的不断成熟，同时可以降低维修成本，因此链传动已广泛地应用于机械传动领域。
目前，在大载荷链条结构中，销轴头部为圆形，在安装使用时，需要将销轴的圆形头部***至链板的圆形通孔内并固定，由于大载荷链条在工作过程中，销轴会在圆形通孔内产生转动，销轴转动会使得链板对销轴产生剪切造成销轴破损，影响了链条的使用寿命。
因此有的链条结构，如图4、图5所示，包括销轴10、外链板20和内链板30，其中外链板20的两侧设有凹槽40，销轴的端头2设置为方形，即在圆形的基础上，将两侧切平；销轴10和外链板20通过端头2和凹槽40的配合实现销轴10与外链板20的止旋固定，从而防止销轴10的转动。
并且为了避免端头2与凹槽40的配合位置产生应力集中，一般将端头2的直角处设为圆角32，从而避免端头2的直角处与凹槽40的内直角处之间的直接接触，从而减少应力集中，但是端头2的圆角32与端头2的平面之间的交界处在实际加工中难以做到光滑过渡，即交界处较为尖锐，因此当链条振动而导致端头2与凹槽40之间发生相对小幅度位移时，该尖锐处易划伤凹槽40的配合面，从而导致端头2与凹槽40之间的配合工况恶劣，并且配合面的受力面积减小，导致应力集中，进而降低链条的使用寿命。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种链板销轴及其加工工艺，通过设置过渡面以减少端头与外链板凹槽之间的应力集中，并通过对端头内端面以及轴体周面的精加工，提高表面精度和结构强度，分别优化端头与外链板，轴体与内链板的配合工况，进而提高链条的使用寿命和使用效果。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种链板销轴，包括轴体和两个对称固定于轴体的一侧的方形端头，所述端头的长侧面与所述端头的内端面之间的交界处设有过渡面，所述过渡面沿端头内端面至端头长侧面方向依次包括倒角一、圆角和倒角二。
采用上述技术方案，倒角一位于端头内端面与圆角之间的交界处，倒角一的角度与圆角切线之间的夹角较小，从而减少该交界处的尖锐程度，从而避免端头沿轴体径向相对凹槽滑移时，避免对凹槽配合面造成划伤，减少该位置的应力集中；倒角二位于端头长侧面与圆角之间的交界处，倒角二的角度与圆角切线之间的夹角较小，从而减少该交界处的尖锐程度，从而避免端头沿轴体轴线相对凹槽滑移时，避免对凹槽配合面造成划伤，减少该位置的应力集中；通过设置过渡面，能够有效减少对外链板凹槽的配合面的划伤，有效减少应力集中，进而提高链条的使用寿命。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述端头的内端面的表面粗糙度小于1.25μm。
采用上述技术方案，通过限定端头内端面的表面粗糙度，提高端头内端面的表面质量，从而提高端头内端面与外链板凹槽的配合工况，更进一步提高了链条的使用寿命和使用效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述倒角一与所述端头内端面之间的夹角小于所述倒角一与所述圆角切线的之间的夹角，且所述倒角一与所述端头内端面之间的夹角为5-10°。
采用上述技术方案，倒角一与圆角切线之间的夹角越大，圆角与端头内端面的交界处的尖锐程度越小，但是这样会导致端头内端面的面积减小，从而导致轴向压强较大，但是链板销轴的轴线方向的受力较小，因此该轴向压强可以不作考虑，从而能够尽可能增大倒角一与圆角切线之间的夹角，以减少圆角与端头内端面的交界处的尖锐程度，因此设置5-10°的夹角，能够兼顾较小影响程度的轴向压强，且尽可能减少圆角与端头内端面的交界处的尖锐程度，从而减少凹槽配合面的划伤，从而提高链条的使用寿命。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述倒角二沿所述端头厚度方向的长度小于所述倒角一沿所述端头长度方向的长度。
采用上述技术方案，由于链板销轴受到传动方向的拉扯力较大，即链板销轴的径向方向的拉力较大，而通过上述设置，能够使得端头长侧面具有足够的接触面积，从而减少该位置的径向压强，从而提高链条的使用寿命。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述轴体的周面的表面粗糙度小于0.25μm，且所述轴体的周面与所述端头的内端面之间的交界处设有退刀槽。
采用上述技术方案，通过限定轴体的周面的表面粗糙度，提高轴体的周面的表面质量，从而提高端头的周面与内链板的配合工况，更进一步提高了链条的使用寿命和使用效果；并且设置退刀槽，便于对轴体的周面进行磨削加工，避免砂轮磨削时碰伤端头内端面。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：将所述轴体的直径为D,当10mm＜D≤18mm时，D的公差范围为-2.5μm到+2.5μm；当18mm＜D≤30mm时，D的公差范围为-3μm到+3μm；当30mm＜D≤50mm时，D的公差范围为-4μm到+4μm。
采用上述技术方案，众所周知，直径的公差范围越小，其圆度和表面质量越好，但是在同等公差范围内，轴体的直径越大时，其热处理后的形变量越大，且公差误差则越大，即直径越大，想要获得良好的圆度的加工难度则越大，因此公差范围如何限定，才能既满足轴体周面的较高表面质量和圆度，又能确保快速加工，减少不必要的报废率，是个值得思考的问题；而上述方案，依据不同直径范围内的D，而限定D的合理公差范围，给出定量参考，既减少不必要的加工难度和报废率，符合企业生产利益，又满足轴体的使用需求，确保了其良好的表面质量和圆度，从而符合车间大批量作业快速生产和优质品控的要求。
一种链板销轴的加工工艺，包括以下步骤：
S1、原料检验，对原料进行尺寸检测，并采用碳硫分析仪分析成分；
S2、下料，采用棒料切断进行原料切除下料，并装入料筐；
S3、中频加热，将合格原料置入中频炉中，并加热至1050℃-1200℃；
S4、制坯，将加热后的原料放置在砧镦上，利用冲床冲压原料，将原料压成细腰状，并剥离表面氧化皮；
S5、锻造成型，采用压力机对细腰状原料冲压成型，形成哑铃状锻件；
S6、切边，采用冲床，利用切边模切去飞边，即制成链板销轴半成品；
S7、退火处理。
S8、链板销轴半成品车削：
S8.1、车端头的外端面，利用车床，依次车削两个端头的外端面；
S8.2、车端头的内端面，利用车床，以两个端头的外端面为基准面，使链板销轴半成品绕轴体的轴线转动，车床的刀具沿轴体的径向方向进给，以车削端头的内端面，并车退刀槽，要求端头的内端面的表面粗糙度小于1.25μm，每15分钟抽检1个；
S8.3、粗车轴体的周面，利用车床，并以两个端头的外端面为基准面，使链板销轴半成品绕轴体的轴线转动，车床的刀具沿轴体的轴向方向进给，粗车轴体的周面；
S8.4、精车轴体的周面，利用车床，并以两个端头的外端面为基准面，使链板销轴半成品绕轴体的轴线转动，车床的刀具沿轴体的轴向方向进给，精车轴体的周面，要求轴体的周面的表面粗糙度小于1.25μm，且预留0.12mm-0.15mm的磨削量，并每15分钟抽检1个；
S8.5、铣链板销轴半成品的端头，利用铣床，将圆形端头的两侧铣平，制成类方形的端头；
S8.6、铣过渡面，利用铣床，在上一道铣床所加工的平面的基础上，铣过渡面；
S9、链板销轴半成品热处理回火，要求硬度达到40-44HRC，首检3件；
S10、链板销轴半成品磨削；
S10.1、粗磨轴体的周面，利用磨床，采用电磁吸盘吸附端头外周面，以轴体的周面作为磨削基准面，进行轴体的周面的粗磨，并每15分钟抽检1个；
S10.2、精磨轴体的周面，利用磨床，采用电磁吸盘吸附端头外周面，以轴体的周面作为磨削基准面，进行轴体的周面的精磨，要求轴体的周面的表面粗糙度小于0.25μm，制成链板销轴成品；
S11、成品入库，对每个链板销轴进行目测减损，并对每个链板销轴进行防锈处理，再装筐入库。
采用上述技术方案，首先利用锻造制成哑铃状的锻件，然后车削端头外端面，形成后续加工所需的基准面，然后以端头外端面为基准面，转动工件车削端头内端面，从而确保端头内端面的表面质量，从而确保端头内端面与外链板凹槽的配合稳定性，减少应力集中；然后再次以端头外端面为基准面，转动车削轴体的周面，并分为粗精车削，从而提高端头的周面与内链板的配合工况，更进一步提高了链条的使用寿命和使用效果，且轴体的周面与端头内端面的基准面均为端头外端面，即轴体的周面与端头内端面的垂直度较好，从而提高链板销轴与外链板的配合稳定性；回火处理以满足接下来的磨削条件，然后对回火完毕的链板销轴的轴体周面进行粗精磨削，更进一步提高轴体周面的表面质量、圆度和表面硬度，从而提高端头的周面与内链板的配合工况，更进一步提高了链条的使用寿命和使用效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S4、S5、S6中，对砧镦、成形模和切边模进行预热，并预热至250-300℃。
采用上述技术方案，缩小设备与原料接触部分温度相对原料温度的温差，减少原料在锻造过程中温度过快损失的情况发生，并有助于保证对原料正常的锻造作业。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S8.2中，采用成型刀具，同时车削两个端头的内端面。
采用上述技术方案，能够大大提高加工效率，并且有效提高两个端头内端面之间的平行度和位置度。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S10.1与S10.2之间，增加对链板销轴半成品的时效处理，在室温环境中静置24小时。
采用上述技术方案，在轴体周面的粗磨之后，进行时效处理，以消除粗磨而产生的应力，从而提高后续精磨的加工精度，从而提高轴体周面的加工质量。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1、通过设置过渡面以减少端头与外链板凹槽之间的应力集中，并通过对端头内端面以及轴体周面的精加工，提高表面精度和结构强度，分别优化端头与外链板，轴体与内链板的配合工况，进而提高链条的使用寿命和使用效果；
2、通过进行对端头内端面的车削，以及对轴体的周面的车削和磨削，能够有效提高端头内端面和轴体周面的表面质量和硬度，从而更进一步提高链条的使用寿命和使用效果，并设置合理基准面和加工顺序，在确保加工质量的前提下，能够减少刀具磨损和提高加工效率。
附图说明
图1是实施例1的整体结构的示意图；
图2是实施例1的整体结构与外链板配合时的示意图；
图3是实施例2的S5中的锻件的示意图；
图4是现有结构的示意图；
图5是现有结构的***图。
图中，1、轴体；2、端头；3、过渡面；10、销轴；11、退刀槽；20、外链板；30、内链板；31、倒角一；32、圆角；33、倒角二；40、凹槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：如图1所示，为本发明公开的一种链板销轴，包括轴体1和两个对称固定于轴体1的一侧的方形端头2。
轴体1的周面的表面粗糙度小于0.25μm，且轴体1的周面与端头2的内端面之间的交界处设有退刀槽11；通过限定轴体1的周面的表面粗糙度，提高轴体1的周面的表面质量，从而提高端头2的周面与内链板30的配合工况，更进一步提高了链条的使用寿命和使用效果。
将轴体1的直径为D,当10mm＜D≤18mm时，D的公差范围为-2.5μm到+2.5μm；当18mm＜D≤30mm时，D的公差范围为-3μm到+3μm；当30mm＜D≤50mm时，D的公差范围为-4μm到+4μm；依据不同直径范围内的D，而限定D的合理公差范围，给出定量参考，既减少不必要的加工难度和报废率，符合企业生产利益，又满足轴体1的使用需求，确保了其良好的表面质量和圆度，从而符合车间大批量作业快速生产和优质品控的要求。
如图1、图2所示，端头2的内端面的表面粗糙度小于1.25μm，端头2的长侧面与端头2的内端面之间的交界处设有过渡面3，过渡面3沿端头2内端面至端头2长侧面方向依次包括倒角一31、圆角32和倒角二33。
倒角一31位于端头2内端面与圆角32之间的交界处，倒角一31的角度与圆角32切线之间的夹角较小，从而减少该交界处的尖锐程度，从而避免端头2沿轴体1径向相对凹槽40滑移时，避免对凹槽40配合面造成划伤，减少该位置的应力集中；倒角二33位于端头2长侧面与圆角32之间的交界处，倒角二33的角度与圆角32切线之间的夹角较小，从而减少该交界处的尖锐程度，从而避免端头2沿轴体1轴线相对凹槽40滑移时，避免对凹槽40配合面造成划伤，减少该位置的应力集中；通过设置过渡面3，能够有效减少对外链板20凹槽40的配合面的划伤，有效减少应力集中，进而提高链条的使用寿命。
并且倒角一31与端头2内端面之间的夹角小于倒角一31与圆角32切线的之间的夹角，且倒角一31与端头2内端面之间的夹角为5-10°；通过设置5-10°的夹角，能够兼顾减少端头2内端面的接触压强影响，且尽可能减少圆角32与端头2内端面的交界处的尖锐程度，从而减少凹槽40配合面的划伤，从而提高链条的使用寿命。
并且倒角二33沿端头2厚度方向的长度小于倒角一31沿端头2长度方向的长度，能够使得端头2长侧面具有足够的接触面积，从而减少该位置的径向压强，进而提高链条的使用寿命。
实施例2：一种链板销轴的加工工艺，包括如下步骤：
S1、原料检验，对原料进行尺寸检测，并采用碳硫分析仪分析成分；
S2、下料，采用棒料切断进行原料切除下料，并装入料筐；
S3、中频加热，将合格原料置入中频炉中，并加热至1050℃-1200℃；
S4、制坯，事先对砧镦进行预热，并预热至250-300℃，然后将加热后的原料放置在砧镦上，利用冲床冲压原料，将原料压成细腰状，并剥离表面氧化皮；
S5、锻造成型，事先对成形模进行预热，并预热至250-300℃，然后采用压力机对细腰状原料冲压成型，形成哑铃状锻件(见图3)；
S6、切边，采用冲床，事先对切边模进行预热，并预热至250-300℃，利用切边模切去飞边，即制成链板销轴半成品；
S7、退火处理。
S8、链板销轴半成品车削：
S8.1、车端头2的外端面，利用车床，依次车削两个端头2的外端面；
S8.2、车端头2的内端面，利用车床，以两个端头2的外端面为基准面，使链板销轴半成品绕轴体1的轴线转动，采用成型刀具，车床的刀具沿轴体1的径向方向进给，同时车削两个端头2的内端面，并车退刀槽11，要求端头2的内端面的表面粗糙度小于1.25μm，每15分钟抽检1个；
S8.3、粗车轴体1的周面，利用车床，并以两个端头2的外端面为基准面，使链板销轴半成品绕轴体1的轴线转动，车床的刀具沿轴体1的轴向方向进给，粗车轴体1的周面；
S8.4、精车轴体1的周面，利用车床，并以两个端头2的外端面为基准面，使链板销轴半成品绕轴体1的轴线转动，车床的刀具沿轴体1的轴向方向进给，精车轴体1的周面，要求轴体1的周面的表面粗糙度小于1.25μm，且预留0.12mm-0.15mm的磨削量，并每15分钟抽检1个；
S8.5、铣链板销轴半成品的端头2，利用铣床，将圆形端头2的两侧铣平，制成类方形的端头2；
S8.6、铣过渡面3，利用铣床，在上一道铣床所加工的平面的基础上，铣过渡面3；
S9、链板销轴半成品热处理回火，要求硬度达到40-44HRC，首检3件；
S10、链板销轴半成品磨削；
S10.1、粗磨轴体1的周面，利用磨床，采用电磁吸盘吸附端头2外周面，以轴体1的周面作为磨削基准面，进行轴体1的周面的粗磨，并每15分钟抽检1个；
时效处理，将链板销轴半成品于室温环境中静置24小时，以消除粗磨而产生的应力，以提高后续精磨的加工精度；
S10.2、精磨轴体1的周面，利用磨床，采用电磁吸盘吸附端头2外周面，以轴体1的周面作为磨削基准面，进行轴体1的周面的精磨，要求轴体1的周面的表面粗糙度小于0.25μm，制成链板销轴成品；
S11、成品入库，对每个链板销轴进行目测减损，并对每个链板销轴进行防锈处理，再装筐入库。
首先利用锻造制成哑铃状的锻件，然后车削端头2外端面，形成后续加工所需的基准面，然后以端头2外端面为基准面，转动工件车削端头2内端面，从而确保端头2内端面的表面质量，从而确保端头2内端面与外链板20凹槽40的配合稳定性，减少应力集中；
然后再次以端头2外端面为基准面，转动车削轴体1的周面，并分为粗精车削，从而提高端头2的周面与内链板30的配合工况，更进一步提高了链条的使用寿命和使用效果，且轴体1的周面与端头2内端面的基准面均为端头2外端面，即轴体1的周面与端头2内端面的垂直度较好，从而提高链板销轴与外链板20的配合稳定性；
然后对回火完毕的链板销轴的轴体1周面进行粗精磨削，更进一步提高轴体1周面的表面质量、圆度和表面硬度，从而提高端头2的周面与内链板30的配合工况，更进一步提高了链条的使用寿命和使用效果。
本实施例通过进行对端头2内端面的车削，以及对轴体1的周面的车削和磨削，能够有效提高端头2内端面和轴体1周面的表面质量和硬度，以符合实施例1中端头2内端面和轴体1的周面的表面质量的要求，从而更进一步提高链条的使用寿命和使用效果；并且设置合理基准面和加工顺序，在确保加工质量的前提下，能够减少刀具磨损和提高加工效率。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种链板销轴，包括轴体(1)和两个对称固定于轴体(1)的一侧的方形端头(2)，其特征在于：所述端头(2)的长侧面与所述端头(2)的内端面之间的交界处设有过渡面(3)，所述过渡面(3)沿端头(2)内端面至端头(2)长侧面方向依次包括倒角一(31)、圆角(32)和倒角二(33)；所述端头(2)的内端面的表面粗糙度小于1.25μm；所述倒角一(31)与所述端头(2)内端面之间的夹角小于所述倒角一(31)与所述圆角(32)切线的之间的夹角，且所述倒角一(31)与所述端头(2)内端面之间的夹角为5-10°；所述倒角二(33)沿所述端头(2)厚度方向的长度小于所述倒角一(31)沿所述端头(2)长度方向的长度。
2.根据权利要求1所述的链板销轴，其特征在于：所述轴体(1)的周面的表面粗糙度小于0.25μm，且所述轴体(1)的周面与所述端头(2)的内端面之间的交界处设有退刀槽(11)。
3.根据权利要求2所述的链板销轴，其特征在于：将所述轴体(1)的直径为D,当10mm＜D≤18mm时，D的公差范围为-2.5μm到+2.5μm；当18mm＜D≤30mm时，D的公差范围为-3μm到+3μm；当30mm＜D≤50mm时，D的公差范围为-4μm到+4μm。
4.一种根据权利要求1-3任意一项所述的链板销轴的加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、原料检验，对原料进行尺寸检测，并采用碳硫分析仪分析成分；
S2、下料，采用棒料切断进行原料切除下料，并装入料筐；
S3、中频加热，将合格原料置入中频炉中，并加热至1050℃-1200℃；
S4、制坯，将加热后的原料放置在砧镦上，利用冲床冲压原料，将原料压成细腰状，并剥离表面氧化皮；
S5、锻造成型，采用压力机对细腰状原料冲压成型，形成哑铃状锻件；
S6、切边，采用冲床，利用切边模切去飞边，即制成链板销轴半成品；
S7、退火处理；
S8、链板销轴半成品车削：
S8.1、车端头(2)的外端面，利用车床，依次车削两个端头(2)的外端面；
S8.2、车端头(2)的内端面，利用车床，以两个端头(2)的外端面为基准面，使链板销轴半成品绕轴体(1)的轴线转动，车床的刀具沿轴体(1)的径向方向进给，以车削端头(2)的内端面，并车退刀槽(11)，要求端头(2)的内端面的表面粗糙度小于1.25μm，每15分钟抽检1个；
S8.3、粗车轴体(1)的周面，利用车床，并以两个端头(2)的外端面为基准面，使链板销轴半成品绕轴体(1)的轴线转动，车床的刀具沿轴体(1)的轴向方向进给，粗车轴体(1)的周面；
S8.4、精车轴体(1)的周面，利用车床，并以两个端头(2)的外端面为基准面，使链板销轴半成品绕轴体(1)的轴线转动，车床的刀具沿轴体(1)的轴向方向进给，精车轴体(1)的周面，要求轴体(1)的周面的表面粗糙度小于1.25μm，且预留0.12mm-0.15mm的磨削量，并每15分钟抽检1个；
S8.5、铣链板销轴半成品的端头(2)，利用铣床，将圆形端头(2)的两侧铣平，制成类方形的端头(2)；
S8.6、铣过渡面(3)，利用铣床，在上一道铣床所加工的平面的基础上，铣过渡面(3)；
S9、链板销轴半成品热处理回火，要求硬度达到40-44HRC，首检3件；
S10、链板销轴半成品磨削；
S10.1、粗磨轴体(1)的周面，利用磨床，采用电磁吸盘吸附端头(2)外周面，以轴体(1)的周面作为磨削基准面，进行轴体(1)的周面的粗磨，并每15分钟抽检1个；
S10.2、精磨轴体(1)的周面，利用磨床，采用电磁吸盘吸附端头(2)外周面，以轴体(1)的周面作为磨削基准面，进行轴体(1)的周面的精磨，要求轴体(1)的周面的表面粗糙度小于0.25μm，制成链板销轴成品；
S11、成品入库，对每个链板销轴进行目测减损，并对每个链板销轴进行防锈处理，再装筐入库。
5.根据权利要求4所述的链板销轴的加工工艺，其特征在于：在S4、S5、S6中，对砧镦、成形模和切边模进行预热，并预热至250-300℃。
6.根据权利要求4所述的链板销轴的加工工艺，其特征在于：在S8.2中，采用成型刀具，同时车削两个端头(2)的内端面。
7.根据权利要求4所述的链板销轴的加工工艺，其特征在于：在S10.1与S10.2之间，增加对链板销轴半成品的时效处理，在室温环境中静置24小时。
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