一种加工喷雾机轴的冷挤压机及喷雾机轴的加工工艺的制作方法

本发明涉及机械制造领域，特涉及一种加工喷雾机轴的冷挤压机及喷雾机轴的加工工艺。

背景技术：

附图1中为一种典型的喷雾机轴的结构图，喷雾机轴从中间到两端轴直径呈台阶式缩小，大直径轴到小直径轴之间的轴肩过度，喷雾机轴上还有花键或齿轮结构，采用常规加工方式非常困难，人力成本非常高。

通常轴的加工方式为车削，如果选用数控车床加工，数控车床虽然加工的质量好，但是加工成本较高，对一个轴工件的要加工走刀好多次，每次车削的量非常有限，后面加工花键还要采用插齿机或滚齿机做进一步加工，整个工艺流程非常长。如果选用手动车床加工，对工人熟练程度要求较高，并且不同工人所加工的工件也会存在较大的差异，需要单独质检，加工完成后还是需要另外加工花键或齿轮结构，加工效率也很低。非常不适合大批量的加工。

另一方面，通过车削和插齿或滚齿加工的产品，势必会把很多物料当废料去除，提高了材料成本。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种加工喷雾机轴的冷挤压机及喷雾机轴的加工工艺，解决现有技术中喷雾剂所使用的轴在大批量加工中存在的加工效率低，加工成本高的问题。

本发明的技术方案是：一种加工喷雾机轴的冷挤压机，包括上挤压部、挤压台、脱模部、PLC控制系统、液压系统、导向支撑柱，上挤压部由导向支撑柱支撑，上挤压部在液压系统的驱动下沿着导向支撑柱做挤压运动，PLC控制系统控制液压系统的工作，其特征在于：上挤压部包括上压头和上模具，上模具与上压头采用可拆卸的连接，挤压台上设有可拆卸的下模具，所述的下模具的底部设有通孔；脱模部设有液压缸和液压缸驱动的脱模杆，脱模杆位于下模具通孔的正下方并可穿过通孔。

可选的，上模具与下模具为具有喷雾机轴形状尺寸特征的空间模型的轴挤压模具套件，喷雾机轴直径最大的部位为上模具与下模具的分界区间，上模具与下模具的空间模型呈圆柱形且从外到内直径呈阶梯型逐渐递减。

可选的，上模具包括内部空间轮廓具有花键或齿轮特征的齿挤压上模具和光面轴上模具，下模具包括齿挤压下支撑模具和光面轴下模具，所述的齿挤压上模具内的空间形状按喷雾机轴的花键或齿轮形状尺寸设计，所述的齿挤压上模具与所述的齿挤压下支撑模具配套使用；光面轴上模具和光面轴下模具内的空间形状按喷雾机轴的尺寸形状设计，光面轴上模具和光面轴下模具配套使用且对应喷雾机轴上的花键或齿轮部分在光面轴上模具和光面轴下模具保留齿轮分度圆直径粗细，其余对应部分在光面轴上模具和光面轴下模具留有1mm的加工余量。

上模具中的光面轴上模具与光面轴下模具对应配套使用，将坯料放入挤压机中，上模具中的齿挤压上模具与下模具中的齿挤压下支撑模具对应配套使用，加工花键或齿轮时一次成型，加工上模具为齿挤压模具，下模具为所加工轴特征圆形通孔，加工将坯料放入下模具中，下模具起限位作用，上模具的齿挤压模具在PLC控制系统的控制下向下做挤压运动，待加工花键或齿轮的喷雾机轴工件在上模具的挤压模，挤出花键或齿轮。

可选的，上挤压部上设有限位导向杆A，限位导向杆A的下端设有盲孔导程管，盲孔导程管的底部设有减震弹簧或减震橡皮垫，挤压台上设有与所述限位导向杆A的盲孔导程管相匹配的限位导向杆B，限位导向杆B的顶端设有倒角或圆角，限位导向杆B位于限位导向杆A的正下方。

可选的，上模具与上压头采用磁性连接固定，上压头上设有磁性凹型支撑座，上模具放在磁性凹型支撑座凹槽上，由磁力吸附固定。

可选的，下模具与挤压台采用磁性连接固定，挤压台上设有磁性凹型支撑座，下模具放在磁性凹型支撑座凹槽上，由磁力吸附固定。

可选的，上模具与上压头采用螺栓连接固定。

可选的，下模具与挤压台采用螺栓连接固定。

一种喷雾机轴的加工工艺，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，备料：根据所加工喷雾机轴的尺寸和计算喷雾机轴的重量，选择直径在喷雾机轴最粗部分的直径的+/-20％范围圆棒料钢材的作为待加工材料，再根据重量、密度和直径计算出所需坯料的长度，切割圆棒料得到坯料，最后检验坯料的重量，所得坯料的重量比最终产品重量大5％～20％；优选的圆棒料钢材为20CrMnTi圆钢。

步骤2，磷皂化处理：将坯料进行磷皂化处理；磷化是将表面洁净的金属放入含有磷酸盐的稀释酸溶液中进行处理；皂化是将表面洁净的金属放入硬脂酸钠溶液中浸泡一段时间，使金属表面牢固地吸附上皂化层做润滑剂。将坯料磷皂化处理后，可以使得坯料表面变软，同时起到润滑作用，方便后续脱模。

步骤3，一次挤压成型：将磷皂化处理后的坯料放入喷雾机轴冷挤压机的具有喷雾机轴特征的光面轴下模具中，上压头带动光面轴上模具向下运动挤压出带有轴外形尺寸特征的半成品轴，上压头抬起，脱模杆将半成品轴挤出光面轴下模具，对应喷雾机轴上的花键或齿轮部分的直径保持与齿轮分度圆直径相同，其余部分留有1mm的加工余量；

步骤4，二次挤压成型：将步骤3所得半成品轴放入喷雾机轴冷挤压机的具有齿轮特征的齿挤压下支撑模具中，上压头带动齿挤压上模具向下运动挤压出花键或齿轮位置挤压出花键或齿轮结构特征，脱模杆将加工好的轴挤出齿挤压下支撑模具；

步骤5，精加工：用车床对步骤4所得到的带有花键或齿轮的半成品轴进行进一步精加工，对步骤3加工留下大直径轴与小直径轴的倒角清除，形成定位轴肩，去除轴外表面的一层金属，待后续热处理。

步骤6，热处理：首先步骤5得到的轴进行碳氮共渗热处理，在含碳和氮的盐浴中处理温度900～1000℃，保温时间1～3小时；其次在800～850℃的温度下淬火处理，最后在180～200摄氏度的温度下回火处理。热处理后渗碳表面的硬度可达HRC58--63，其它表面(可淬透处芯部)硬度可达HRC35--45。

步骤7，磨外圆：将碳氮共渗处理后的轴的工作面在打磨机上磨光滑，使表面粗糙度达到Ra0.8。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

1.该冷挤压机运动部件少，PLC控制程序简单，使用时，将专用的模具组分别安装在上挤压部和挤压台上，在将待加工的喷雾机轴的坯料放入模具中，PLC控制系统控制上挤压部向下运动，挤压台上的喷雾机轴的坯料，在上模具和下模具的挤压作用下变形成所需要的形状结构特征，挤压完成后，上挤压部抬起，PLC控制系统驱动脱模部的液压缸带动脱模杆向上运动。在本发明的冷挤压机中的下模具的底部设有通孔，还设有脱模杆，脱模杆可以穿过下模具底部的通孔。当工件挤压完成后，一般没有适当的拔模角度很难迅速的将挤压工件取出，设置液压缸驱动的脱模杆，即便是没有拔模角度也能迅速将挤压完成的工件拔出。一个零件的工序加工完成，取下零件更换下一个喷雾机轴的坯料。整个过程不超过10s，大大提高了加工效率。并且对技术工人的技术熟练程度要求低，技术工人只需要取放零件即可，降低了用工成本。

2.上模具与下模具具有喷雾机轴特征的空间模型的轴挤压模具套件，将喷雾机轴直径最大的部位作为上模具与下模具的分界区间，方便加工完成之后脱模。加工时将坯料放入下模具中，上模具的挤压棒在PLC控制系统的控制下向下做挤压运动，坯料在上下模具的挤压下变形填满上模具与下模具的空间模型，坯料就加工成了上模具与下模具的喷雾机轴特征的喷雾机轴半成品，操作简单，加工效率高，一次挤压成型。

3.采用齿挤压模具加工齿轮或花键一次挤压就可成型，加工效率高，产品一致性好。

4.设置限位导向杆A和限位导向杆B，预防上挤压部和挤压台在加工时因为工件的抗挤压力使得上挤压台发生偏移，限位导向杆B的顶端设有倒角或圆角，可以引导限位导向管B插入盲孔导程管中。另外限位导向杆A的盲孔导程管的底部设有减震弹簧或减震橡皮垫，可以减少上挤压部和挤压台冲击瞬间的振动，保护加工设备，提高加工设备使用寿命。

5.磁性凹型支撑座的凹槽能防止模具在大压力冲击下发生侧滑。

6.采用本发明的加工工艺，可以缩短了加工的工艺流程，提高了加工效率，减少了金属原材料的浪费，减少了产品加工造成的差异性，提高产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中一种典型的喷雾机轴结构示意图。

图2是本发明一种加工喷雾机轴的冷挤压机结构示意图。

图3是本发明限位导向杆A和限位导向杆B的结构示意图。

图4是本发明光面轴上模具、光面轴下模具以及液压缸和脱模杆的装配结构示意图。

图5是本发明齿挤压上模具的结构示意图。

图6是本发明齿挤压上模具和齿挤压下支撑模具及脱模杆的结构示意图。

图中：上挤压部1、上压头11、上模具12、齿挤压上模具121、光面轴上模具122、挤压台2、下模具21、齿挤压下支撑模具211，光面轴下模具212，脱模部3、液压缸31、脱模杆32、喷雾机轴4、导向支撑柱5、限位导向杆B 6、限位导向杆A 7、盲孔导程管71、减震橡皮垫72。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2和图3所示，一种加工喷雾机轴的冷挤压机，包括上挤压部1、挤压台2、脱模部3、PLC控制系统、液压系统、导向支撑柱5，上挤压部1由导向支撑柱5支撑，上挤压部1在液压系统的驱动下沿着导向支撑柱5做挤压运动，PLC控制系统控制液压系统的工作，其特征在于：上挤压部1包括上压头11和上模具12，上模具12与上压头11采用可拆卸的连接，挤压台2上设有可拆卸的下模具21，所述的下模具21的底部设有通孔；脱模部3设有液压缸31和液压缸31驱动的脱模杆，脱模杆位于下模具21通孔的正下方并可穿过通孔。

该冷挤压机运动部件少，PLC控制程序简单，使用时，将专用的模具组分别安装在上挤压部1和挤压台2上，在将待加工的喷雾机轴的坯料放入模具中，PLC控制系统控制上挤压部1向下运动，挤压台2上的喷雾机轴的坯料，在上模具12和下模具21的挤压作用下变形成所需要的形状结构特征，挤压完成后，上挤压部1抬起，PLC控制系统驱动脱模部3的液压缸31带动脱模杆向上运动。在本发明的冷挤压机中的下模具21的底部设有通孔，还设有脱模杆，脱模杆可以穿过下模具21底部的通孔。当工件挤压完成后，一般没有适当的拔模角度很难迅速的将挤压工件取出，设置液压缸31驱动的脱模杆，即便是没有拔模角度也能迅速将挤压完成的工件拔出。一个零件的工序加工完成，取下零件更换下一个喷雾机轴的坯料。整个过程不超过10s，大大提高了加工效率。并且对技术工人的技术熟练程度要求低，技术工人只需要取放零件即可，降低了用工成本。

可选的，上模具12与下模具21为具有喷雾机轴形状尺寸特征的空间模型的轴挤压模具套件，喷雾机轴直径最大的部位为上模具12与下模具21的分界区间，上模具12与下模具21的空间模型呈圆柱形且从外到内直径呈阶梯型逐渐递减。

上模具12与下模具21具有喷雾机轴特征的空间模型的轴挤压模具套件，将喷雾机轴直径最大的部位作为上模具12与下模具21的分界区间，方便加工完成之后脱模。加工时将坯料放入下模具21中，上模具12的挤压棒在PLC控制系统的控制下向下做挤压运动，坯料在上下模具21的挤压下变形填满上模具12与下模具21的空间模型，坯料就加工成了上模具12与下模具21的喷雾机轴特征的喷雾机轴半成品，操作简单，加工效率高，一次挤压成型。

可选的，如图4、图5和图6所示，上模具12包括内部空间轮廓具有花键或齿轮特征的齿挤压上模具121和光面轴上模具122，下模具21包括齿挤压下支撑模具211和光面轴下模具212，所述的齿挤压上模具121内的空间形状按喷雾机轴的花键或齿轮形状尺寸设计，所述的齿挤压上模具121与所述的齿挤压下支撑模具211配套使用；光面轴上模具122和光面轴下模具212内的空间形状按喷雾机轴的尺寸形状设计，光面轴上模具122和光面轴下模具212配套使用且对应喷雾机轴上的花键或齿轮部分在光面轴上模具122和光面轴下模具212保留齿轮分度圆直径粗细，其余对应部分在光面轴上模具122和光面轴下模具212留有1mm的加工余量。

上模具12中的光面轴上模具122与光面轴下模具212对应配套使用，将坯料放入挤压机中，上模具12中的齿挤压上模具121与下模具21中的齿挤压下支撑模具211对应配套使用，加工花键或齿轮时一次成型，加工上模具12为齿挤压模具，下模具21为所加工轴特征圆形通孔，加工将坯料放入下模具21中，下模具21起限位作用，上模具12的齿挤压模具在PLC控制系统的控制下向下做挤压运动，待加工花键或齿轮的喷雾机轴工件在上模具12的挤压模，挤出花键或齿轮。采用齿挤压模具加工齿轮或花键一次挤压就可成型，加工效率高，产品一致性好。

可选的，上挤压部1上设有限位导向杆A 7，限位导向杆A 7的下端设有盲孔导程管71，盲孔导程管71的底部设有减震弹簧或减震橡皮垫72，挤压台2上设有与所述限位导向杆A 7的盲孔导程管71相匹配的限位导向杆B 6，限位导向杆B 6的顶端设有倒角或圆角，限位导向杆B 6位于限位导向杆A 7的正下方。

设置限位导向杆A 7和限位导向杆B 6，预防上挤压部1和挤压台2在加工时因为工件的抗挤压力使得上挤压台2发生偏移，限位导向杆B 6的顶端设有倒角或圆角，可以引导限位导向管B插入盲孔导程管71中。另外限位导向杆A 7的盲孔导程管71的底部设有减震弹簧或减震橡皮垫72，可以减少上挤压部1和挤压台2冲击瞬间的振动，保护加工设备，提高加工设备使用寿命。

可选的，上模具12与上压头11采用磁性连接固定，上压头11上设有磁性凹型支撑座，上模具12放在磁性凹型支撑座凹槽上，由磁力吸附固定。

可选的，下模具21与挤压台2采用磁性连接固定，挤压台2上设有磁性凹型支撑座，下模具21放在磁性凹型支撑座凹槽上，由磁力吸附固定。

磁性凹型支撑座凹槽上能防止模具在大压力冲击下发生侧滑。

可选的，上模具12与上压头11采用螺栓连接固定。

可选的，下模具21与挤压台2采用螺栓连接固定。

一种喷雾机轴的加工工艺，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，备料：根据所加工喷雾机轴的尺寸和计算喷雾机轴的重量，选择直径在喷雾机轴最粗部分的直径的+/-20％范围圆棒料钢材的作为待加工材料，再根据重量、密度和直径计算出所需坯料的长度，切割圆棒料得到坯料，最后检验坯料的重量，所得坯料的重量比最终产品重量大5％～20％；优选的圆棒料钢材为20CrMnTi圆钢。

步骤2，磷皂化处理：将坯料进行磷皂化处理；磷化是将表面洁净的金属放入含有磷酸盐的稀释酸溶液中进行处理；皂化是将表面洁净的金属放入硬脂酸钠溶液中浸泡一段时间，使金属表面牢固地吸附上皂化层做润滑剂。将坯料磷皂化处理后，可以使得坯料表面变软，同时起到润滑作用，方便后续脱模。

步骤3，一次挤压成型：将磷皂化处理后的坯料放入喷雾机轴冷挤压机的具有喷雾机轴特征的光面轴下模具212中，上压头11带动光面轴上模具122向下运动挤压出带有轴外形尺寸特征的半成品轴，上压头11抬起，脱模杆将半成品轴挤出光面轴下模具212，对应喷雾机轴上的花键或齿轮部分的直径保持与齿轮分度圆直径相同，其余部分留有1mm的加工余量；

步骤4，二次挤压成型：将步骤3所得半成品轴放入喷雾机轴冷挤压机的具有齿轮特征的齿挤压下支撑模具211中，上压头11带动齿挤压上模具121向下运动挤压出花键或齿轮位置挤压出花键或齿轮结构特征，脱模杆将加工好的轴挤出齿挤压下支撑模具211；

步骤5，精加工：用车床对步骤4所得到的带有花键或齿轮的半成品轴进行进一步精加工，对步骤3加工留下大直径轴与小直径轴的倒角清除，形成定位轴肩，去除轴外表面的一层金属，待后续热处理。

步骤6，热处理：对步骤5得到的轴进行碳氮共渗热处理，在含碳和氮的盐浴中处理温度900～1000℃，保温时间1～3小时；其次在800～850℃的温度下淬火处理，最后在180～200摄氏度的温度下回火处理。热处理后渗碳表面的硬度可达HRC58--63，其它表面(可淬透处芯部)硬度可达HRC35--45。

步骤7，磨外圆：将碳氮共渗处理后的轴的工作面在打磨机上磨光滑，使表面粗糙度达到Ra0.8。

采用该加工工艺，缩短了加工的工艺流程，提高了加工效率，减少了金属原材料的浪费，减少了产品加工造成的差异性，提高产品质量。