一种提高花键轴类锻件齿形精度的制造方法与流程

本发明涉及一种提高花键轴类锻件齿形精度的制造方法，特别是对于温挤压或温-冷挤压结合，需要预煅与终煅多道锻造工序的锻造领域。

背景技术：

以往在模锻的制造过程中，我们往往只通过提高模具的精度来确保锻件尺寸的精度，并未特别注意到从锻件制备过程中控制锻件的尺寸精度。由于预煅和终煅温度较高且形变较大，终煅完后的锻件会由于锻件内部晶粒粗大和较大的残余应力，从而产生热应变和应力集中，对锻件尺寸精度产生极大的不利影响，并且易发生脱碳和过烧的情况，既影响产品的质量又降低生产效率。传统的锻造方法不合理，不能有效的提高锻件尺寸精度。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足和缺陷，提供一种提高花键轴类锻件齿形精度的制造方法。

其具体步骤为：

(1)将锻件胚料置入加热炉加热至850℃-900℃；

(2)第一次预煅成形，其工序为将加热至850℃-900℃的胚料进行正挤压杆部成形；

(3)将预煅件放入加热炉并以70-90℃/h的冷却速度冷却到560℃±10℃；

(4)对预煅件进行第二次预煅成形，其工序为将冷却到560℃±10℃的锻件进行反挤压杯部成形；

(5)将预煅件置入680℃加热炉保温1-1.5h，随后出炉整框空冷；

(6)将预煅件进行抛丸处理、磷皂化处理；

(7)将预煅件冷挤压成型，其工序为将经磷皂化处理完的预煅件进行冷挤压齿形成形。

步骤(2)中，所述的正挤压杆部成形，正挤压冲头的下行速度为12mm/s，正挤压冲头的下行行程为40mm。

步骤(3)中，以70-90℃/h的冷却速度冷却到560℃±10℃，是为了消除预煅过程中产生的残余应力并且使得预煅后的锻件内部晶粒细化，从而减小终煅时由于晶粒粗大和残余应力产生的热应变量过大对锻件尺寸精度的影响。

步骤(4)中，所述的反挤压杯部成形，反挤压冲头的下行速度为12mm/s，反

挤压冲头的行程为47mm。

步骤(5)中，将预煅件置入680℃加热炉保温1-1.5h，随后出炉整框空冷，是为了均衡锻件内部组织降低残余应力，从而减小后续冷挤压工序时的加工难度，提高冷挤压齿形精度。

步骤(7)中，所述的冷挤压齿形成形，冷挤压冲头的下行速度为10mm/s，冲头下行行程为46mm。

本发明有益效果：

(1)预锻件(经过正挤压和反挤压成形的胚料)内部晶粒细化金相组织性能好，提高锻件后续终煅(冷挤压齿形成形)加工精度，提高产品质量。

(2)采用本发明提供的技术方案进行多道工序锻造加工，终煅(冷挤压齿形成形)后锻件热应变量降低、残余应力减小，锻件的齿形尺寸精度提高。

(3)降低终煅(冷挤压齿形成形)加工难度，延长终煅(冷挤压齿形成形)模具使用寿命，优化生产工艺，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明所述的花键轴挤压件示意图。

图2为未使用本发明工序和使用本发明工序模拟效果对比简图。

图3为未使用本发明工序和使用本发明工序后锻件金相简图对比。

图4为本发明所述的花键轴挤压件工步简图。

具体实施方式

下面结合施例对本发明的具体实施方式做详细的说明，但本发明不应仅限于实施例。

本实施例选用的锻件为花键轴，如图1所示，为渐开线内花键轴，花键轴材料为55^#钢，锻件由杆部和杯部组成，杯部为渐开线内花键模数为1.27、齿数为26、压力角30°、棒间距29.5mm。

一种使用上述提高锻件尺寸精度的制造方法进行锻造的实例，其步骤为：

(1)下料，圆盘锯下料。如图4(a)所示，为55^#钢下料的尺寸示意图。

(2)对下料完的胚料进行抛丸处理，随后置入中频感应加热炉加热至850℃；

(3)将加热后的胚料进行第一次预煅，正挤压杆部成形，正挤压冲头的下行速度为12mm/s，正挤压冲头的下行行程为40mm。如图4(b)所示，为胚料第一次预煅正挤压杆部成形的尺寸示意图。

(4)由于锻件与空气及模具接触存在一定的热衰减，此时的锻件温度约为750℃，将第一次预煅好的锻件置入加热炉并以80℃/h的冷却速度用风机冷却装置冷却到560℃。

(5)将经过冷却处理后的第一次预煅件(经正挤压杆部成形)进行第二次预煅，反挤压杯部成形，反挤压冲头的下行速度为12mm/s，反挤压冲头的行程为47mm。如图4(c)所示，为第二次预煅反挤压杯部成形锻件剖面尺寸示意图。

(6)将经第二次预煅(反挤压杯部成形)的锻件置入井式加热炉以680℃保温1.5h，随后出炉整框空冷。

(7)对冷却后的锻件进行抛丸处理。

(8)将抛丸处理后的锻件进行磷化、皂化处理。

(9)对经磷化、皂化处理后的锻件进行终煅冷挤压齿形成形，冷挤压冲头的下行速度为10mm/s，冲头下行行程为46mm。如图4(d)所示，为终煅冷挤压齿形成形后锻件的剖面尺寸示意图。至此本方法的处理步骤全部完成；

如图2所示，为使用deform模拟未使用本发明工序的锻件效果图ⅰ和使用本发明工序的锻件效果图ⅱ，明显看出图ⅱ中齿形的精度要比图ⅰ中齿形精度高得多。并且图ⅱ中挤压部位残余应力(543mpa)要比图ⅰ挤压部位残余应力(757mpa)小很多。

如图3所示，为未使用本发明工序后锻件金相图ⅰ和使用本发明工序后锻件金相图ⅱ，明显看出使用本发明工序后组织晶粒相比未使用本发明工序的组织晶粒要更细、组织更均匀。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种提高花键轴类锻件齿形精度的制造方法。将锻件胚料置入加热炉加热至850℃‑900℃；第一次预煅成形，其工序为将加热至850℃‑900℃的胚料进行正挤压杆部成形；将预煅件放入加热炉并以70‑90℃/h的冷却速度冷却到560℃±10℃；对预煅件进行第二次预煅成形，其工序为将冷却到560℃±10℃的锻件进行反挤压杯部成形；将预煅件置入680℃加热炉保温1‑1.5h，随后出炉整框空冷；将预煅件进行抛丸处理、磷皂化处理；将预煅件冷挤压成型，其工序为将经磷皂化处理完的预煅件进行冷挤压齿形成形。

技术研发人员：鲁金忠;何肖潇;沈华宾;曹俊
受保护的技术使用者：江苏海宇机械有限公司
技术研发日：2018.12.20
技术公布日：2019.04.16