专利名称：多台肩阶梯轴一次冷挤压成形工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于金属塑性加工行业。
钢质多台肩阶梯轴类零件是机械传动中常用的重要零件，在汽车、拖拉机、工程机械、机床等行业有广泛的应用，特别是在各类行走机械变速箱传动器中这种零件承担主要传动载荷，对这种零件的内在品质和尺寸精度均有严格要求。多台肩阶梯轴大批量生产的成形工艺主要有热锻模、热楔横轧与冷挤压三种。热锻模与热楔横轧使用设备价格较低、生产流程短，生产率较高，因而产品成本低，价格便宜，但产品成形精度较低，切削加工余量较大，往往不能满足由数控切削机床组成的生产线切削加工余量的要求。冷挤压产品精度高，切削余量小，能够满足自动切削生产线对成形件精度与切削余量的要求，但由于冷挤压生产过程长，一般一道次冷挤压只能成形两个台肩，并且由于一次变形量不能过大的限制，一个台肩有时需2～3道次才能成形，因而对于较为复杂的多台肩阶梯轴，经常需要4～5道次或更多道次才能完成，有时由于加工硬化造成材料变形抗力上升塑性降低，还需进行工序中间退火软化与润滑处理。多道次冷挤压需多付模具，需要多工位冷挤机或多台单工位压机。因此建设一条这样的生产线投资额大，生产成本高，产品价格贵，是这一成形方法的缺点。
本发明的目的是提供一种钢质多台肩阶梯轴经热楔横轧精密预制坯后再经一次冷挤压成形的新工艺，简化成形过程，减少投资额度，降低生产成本，在普通单工位液压机上生产高精度多台肩阶梯轴。
本发明所提出的新工艺的成形过程是将加热的钢质坯料在楔横轧机上轧制成合适的预成形毛坯，预成形毛坯经球化退火软化，磷化皂化处理后在单工位液压机上一次冷挤压成形。
本发明的关键技术是将多台肩阶梯轴的成形任务进行合理分配，分别由楔横轧精确预制坯和一次冷挤压两个工序来完成。这样既发挥了楔横轧易于成形多台肩阶梯轴和一次轧制能够完成大变形量的优点，又充分利用了冷挤压成形几何精度高尺寸公差小的长处，使原来需要多道次挤压工序，得以大大简化，只需这一热一冷的组合就能完成。实现一次冷挤压成形多台肩阶梯轴的前提条件是提供合理的预成形毛坯，这种毛坯的形状应满足钢质材料在冷挤压过程中合理流动的要求，各台肩留有合适的变形量，确保在冷挤过程中缩径变形完成后才开始进行镦粗变形。这就是说正挤压台肩挤压力之和或反挤压各台肩挤压力之和均须小于镦粗力。
本发明可成形法兰盘位于中间或端部的多台肩阶梯轴，也可成形无法兰的多台肩阶梯轴。附
图1为法兰盘位于中间的多台肩阶梯轴类件，附图2为法兰盘位于端部的多台肩阶梯轴类件，附图3为无法兰多台肩阶梯轴类件。
通过本发明实施的一个实例对本发明做进一步说明。
附图4为本发明实施的一种轿车变速箱输入轴简图。这种长度约700mm的轴类件重量为5kg，中间带有法兰，共有八个台肩。采用本发明提出的方法是将坯料在中频感应炉中加热至1150℃，然后在中心距1000mm楔横轧机上轧制成如附图5所示的精确预成形毛坯，经球化退火软化，硬度值低于HB120，再经磷化皂化润滑处理，最后在500t液压机上一次冷挤压成形。从上述实施实例中可见，本发明大大简化了多台肩阶梯轴的成形过程。实例中的输入轴，一般要经过4道次冷挤压和一次冷镦挤才能成形。如果采用多工位冷挤压机，需要1200t以上的大型设备，国内尚不能生产，从国外引进需大量资金。如采用多台单工位液压机，需5台500t左右的液压机及5套大型冷挤压模具。本发明的实施只需热轧一次冷挤压一次，所用设备均为国产普通设备，只需两套模具，使生产投资大幅降低，生产成本大幅度下降，产品价格低，又达到冷挤压的精度，在市场上有竞争力。本发明实例变形任务的大部分由楔横轧来承担，也避免了多道次冷挤压件中心易产生开裂的问题，从而减少了废品率。由上可见，本发明具有成形过程紧凑，生产过程简单，投资少，产品质量好，价格低等优点，在高精度多台肩阶梯轴大批量生产上有良好的应用前景。
权利要求
一种钢质多台肩阶梯轴一次冷挤压成形工艺，其特征在于将变形合理分配，主要变形任务由热楔横轧完成，一次冷挤压承担少量变形任务，主要承担提高成形精度，使产品精度达到冷挤压件水平任务，其工艺步骤为加热坯料在楔横轧机上轧制成精密预制坯，精密预制坯经球化退火软化，磷化皂化润滑处理，在单工位液压机上一次冷挤压成形。
全文摘要
多台肩阶梯轴一次冷挤压成形工艺,属于金属塑性加工行业。目的是提供一种钢质多台肩阶梯轴简捷、经济的成形工艺,其实施过程为将加热的钢质坯料在楔横轧机上轧制成合适的预成形毛坯,预成形毛坯经球化退火软化,磷化皂化处理后,在单工位液压机上一次冷挤压成形。本成形工艺大大简化了高精度多台肩阶梯轴需经多道次冷挤压才能最终成形的过程,使用相对简单便宜的设备生产高精度产品,在降低生产成本,节省投资方面有明显作用。
文档编号B21C23/01GK1359766SQ0013217
公开日2002年7月24日 申请日期2000年12月19日 优先权日2000年12月19日
发明者任广升, 徐春国, 王景樑, 刘桂华 申请人:北京机电研究所