本发明涉及先进制造和自动化的技术领域，特别涉及一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺。
背景技术：
变速箱零部件一直承担着十分严苛的工作环境，所以对变速箱的零部件的性能要求一直大大高于普通零部件。变速箱内以轴类、齿类产品为主，锻造产品以节材、节能、产量高、性能高一直是汽车变速箱零部件的主要生产方式。
碾扩成型的可以提高材料利用率，但是有些产品并不适合碾扩成型，比如轻薄的带有较深内台阶的结合齿，因此，如何对该类结合齿设计合理的工艺程序，既保证其加工质量，又能进一步提高材料利用率，成为新的需要解决的课题。
技术实现要素：
发明的目的：本发明公开一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，工序精简、合理，预锻、扩孔以后进行终锻，适用于轻薄的尤其是带有较深内台阶的结合齿的成型，提高了材料的利用率，闭式模锻不产生飞边料尾，报废率低，只少量的对于材料产生些许毛刺，不但提高了锻造效率，同时提高了后续精修加工的效率；利用锻造余热进行正火处理，合理利用工件自身热能，将大幅度降低能源消耗，提升产能；渗碳处理提升工件表面硬度，提高齿轮产品的使用寿命。
技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺：包括以下步骤：1）送料；2）预锻；3）扩孔，利用冷碾环机扩大工件内径至目标尺寸；4）加热工件；5）终锻，通过闭式锻造模将工件锻压成型；6）利用锻造余热进行正火；7）渗碳，利用渗碳技术对工件整体进行表面硬化处理；8）淬火，对工件整体进行加热淬火；9）回火，对工件整体进行低温回火。
进一步的，上述一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，所述原料为渗碳钢，其成分的质量百分比为：c：0.25%~0.3%，si：0.15%~0.35%，cr：0.15%~0.5%，mn：0.3%~1.2%，ni：2%~3%，mo：0.5%~0.75%，v：0.05%~0.15%，w：0.8%~1.2%，ti：0.035%~0.05%，b：0.001%~0.005%，rem：0.01%~0.015%，s≤0.02%，p≤0.02%，余量为fe。
进一步的，上述一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，所述回火后还包括以下步骤：将工件冷却至室温；精修，去毛刺。
进一步的，上述一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，所述正火为等温正火。
进一步的，上述一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，所述正火、渗碳、淬火和回火在热处理设备中进行，所述热处理设备依次设置正火处理区、渗碳处理区、淬火处理区和回火处理区，所述热处理设备还设有贯穿正火处理区、渗碳处理区、淬火处理区和回火处理区的传送装置。
进一步的，上述一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，所述正火处理区利用工件自身的锻造余热进行正火处理，正火处理区进行辅助加热。
进一步的，上述一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，所述闭式锻造模包括下模和下端设有凸部的上模，所述凸部外壁与下模的型腔外侧壁贴合，所述下模设有一组顶杆。
进一步的，上述一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，所述闭式锻造模和热处理设备之间设有运料机械手，所述运料机械手设置在基座上，并与竖直的基座转动连接，所述运料机械手连接有转动驱动装置。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明所述的一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，工序精简、合理，预锻、扩孔以后进行终锻，适用于轻薄的尤其是带有较深内台阶的结合齿的成型，提高了材料的利用率，闭式模锻不产生飞边料尾，报废率低，只少量的对于材料产生些许毛刺，不但提高了锻造效率，同时提高了后续精修加工的效率；利用锻造余热进行正火处理，合理利用工件自身热能，将大幅度降低能源消耗，提升产能；渗碳处理提升工件表面硬度，提高齿轮产品的使用寿命。
（2）本发明所述的一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，这种配方的渗碳钢具有良好的淬透性和渗碳能力，其表面具有高硬度和高耐磨性，内部具有足够的韧性和强度；合金元素cr、mn、ni的合理添加，可以提高渗碳钢的淬透性，从而提高内部的强度和韧性；添加的mo、v、w等元素通过形成稳定的碳化物来细化奥氏体晶体，并提高表面的耐磨性；si的合理添加提高了抗回火软化性；稀土元素rem的合理添加，在mns中结合，在轧制和热锻造时抑制mns导致的形状延伸。
（3）本发明所述的一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，等温正火能够获得均匀一致的细化的组织，改善材料的性能，提高了切削加工性能，使淬火变形规律更稳定。
（4）本发明所述的一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，连续的自动化热处理设备和热处理流程，提高了整体正常的连贯性和温控能力，降低人力成本并能提高产品质量。
（5）本发明所述的一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，闭式锻造模结构简单可靠，不产生飞边料尾，提高原料利用率，报废率低，并提高后续车加工效率。
（6）本发明所述的一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，机械手的设计提高了整体的自动化程度和生产连贯性，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明所述的闭式锻造模、机械手和热处理设备的配置示意图；
图2为本发明所述的闭式锻造模和机械手的详细结构示意图；
图3为本发明所述的工件的结构示意图；
图中：1-工件，2-闭式锻造模，21-下模，22-凸部，23-上模，24-顶杆，3-热处理设备，31-正火处理区，32-渗碳处理区，33-淬火处理区，34-回火处理区，35-传送装置，4-机械手，41-机械臂，42-夹爪，5-基座。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明具体实施方式进行详细的描述。
实施例
本发明的一种轻薄类结合齿闭式锻造工艺，如图1至图3所示，包括以下步骤：
1）送料；原料为渗碳钢，其成分的质量百分比为：c：0.25%~0.3%，si：0.15%~0.35%，cr：0.15%~0.5%，mn：0.3%~1.2%，ni：2%~3%，mo：0.5%~0.75%，v：0.05%~0.15%，w：0.8%~1.2%，ti：0.035%~0.05%，b：0.001%~0.005%，rem：0.01%~0.015%，s≤0.02%，p≤0.02%，余量为fe；
2）预锻；
3）扩孔，利用冷碾环机扩大工件1内径至目标尺寸；
4）加热工件1；
5）终锻，通过闭式锻造模2将工件1锻压成型；
6）利用锻造余热进行正火，所述正火为等温正火；
7）渗碳，利用渗碳技术对工件1整体进行表面硬化处理；
8）淬火，对工件1整体进行加热淬火；
9）回火，对工件1整体进行低温回火；
10）将工件1冷却至室温；
11）精修，去毛刺。
本实施例中所述正火、渗碳、淬火和回火在热处理设备3中进行，所述热处理设备3依次设置正火处理区31、渗碳处理区32、淬火处理区33和回火处理区34，所述热处理设备3还设有贯穿正火处理区31、渗碳处理区32、淬火处理区33和回火处理区34的传送装置35。所述正火处理区31利用工件1自身的锻造余热进行正火处理，正火处理区31进行辅助加热。
本实施例中所述闭式锻造模2包括下模21和下端设有凸部22的上模23，所述凸部22外壁与下模21的型腔外侧壁贴合，所述下模21设有一组顶杆24。所述闭式锻造模2和热处理设备3之间设有运料机械手4，所述运料机械手4设置在基座5上，并与竖直的基座5转动连接，所述运料机械手4连接有转动驱动装置。所述运料机械手4包括相对设置的两个机械臂41，且两个机械臂41均设有升降驱动装置；所述机械臂41端部设有一组夹爪42。
本实施例中所述运料机械手4运送工件1的具体步骤包括：
1、闭式锻造模2中已经完成锻造的工件1，由运料机械手4靠近闭式锻造模2一侧的机械臂41及一组夹爪42在其升降驱动装置的带动下，完成夹取动作；
2、运料机械手4在转动驱动装置带动下旋转，所述机械臂41及一组夹爪42夹紧工件1，一起旋转至热处理设备3的传送装置35处，并放置在传送装置35上；相对的另一个机械臂41及一组夹爪42则从原先的传送装置35处旋转至闭式锻造模2处；
3、运料机械手4运送下一个工件1时，重复上述步骤。
这样，运料机械手每旋转180°即可运送一个工件1，转一圈从原来的运送一个工件1变成运送两个，提高了效率，节省了行程。
本实施例中，对于原料的配方有以下几种优选：
所述原料渗碳钢，其成分的质量百分比为：c：0.25%，si：0.15%，cr：0.15%，mn：0.3%，ni：2%，mo：0.75%，v：0.05%，w：0.8%~1.2%，ti：0.05%，b：0.001%，rem：0.01%，s≤0.02%，p≤0.02%，余量为fe。
所述原料渗碳钢，其成分的质量百分比为：c：0.3%，si：0.35%，cr：0.5%，mn：1.2%，ni：3%，mo：0.5%，v：0.15%，w：1.2%，ti：0.035%，b：0.005%，rem：0.015%，s≤0.02%，p≤0.02%，余量为fe。
所述原料渗碳钢，其成分的质量百分比为：c：0.27%，si：0.25%，cr：0.3%，mn：0.8%，ni：2.5%，mo：0.65%，v：0.1%，w：1%，ti：0.04%，b：0.003%，rem：0.012%，s≤0.02%，p≤0.02%，余量为fe。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。