专利名称：采用中碳钢冷挤压成形加工花键轴的工艺方法
技术领域：
本发明涉及汽车、拖拉机等使用的花键轴的生产工艺方法，特别是采用冷挤压加工花键轴的方法，属于机械加工技术领域。
冷挤压是一种将金属坯料放置于模具中在压力机上进行冷挤压成形的工艺，具有生产效率和材料利用率高，加工产品质量好的优点，已在金属加工中得到了广泛的应用，既用于有色金属零件的加工，也用于黑色金属零件的加工。但是，对花键轴类零件的冷挤压加工，只局限于采用低碳钢和低碳合金钢冷挤压加工小直径的摩托车花键轴，其工艺流程是切割坯料、软化处理、精车坯料、表面磷化、皂化处理、挤压成形、渗碳淬火、切削加工。采用中碳钢进行冷挤压加工汽车、拖拉机、机床等工程机械的花键轴，虽然有许多科研机构和生产企业进行了很多的研究和开发，都未能探索出科学的工艺方法和生产出满意的产品。其原因是，对坯料都是退火软化处理，经过表面润滑处理后，再进行冷挤压成形，然后再对零件进行淬火处理。而中碳钢细长花键轴零件整体淬火变形大，校直恢复精度困难，而且费工、费时。如果单纯进行表面淬火处理，零件心部的强度远远达不到汽车、拖拉机等高强度运行的要求。所以，花键轴类零件的加工成形，特别是采用中碳钢加工有一定长度的花键轴，都是采用铣削加工成形工艺。花键轴铣削加工成形，劳动强度大，生产效率低，表面粗糙度要求难以保证，材料的利用率仅为60％-70％，浪费原材料，增加产品成本。
发明内容
本发明的目的是通过对现有的冷挤压工艺进行改进，提供一种采用中碳钢冷挤压成形加工花键轴的工艺方法。
本发明的目的是这样实现的一、技术要求HRC≤34的花键轴工件，包括切割坯料、精车坯料、表面磷化、皂化处理、采用模具挤压成形，其特征是切割的坯料在精车前进行调质处理，精车后的精坯料表面进行磷化、皂化处理后，采用中心锥角度小于40度的型腔入口处设有一个带有一定角度的导流分流口的专用凹模，一次复合挤压成形，再经切削加工成成品。所述的一次复合挤压成形，是精车坯料的外径小于花键轴外径的尺寸，采用正向挤压超前，产生镦粗变形的部分材料经导流分流口流入凹模腔，进行正向挤压和径向挤压的复合挤压成形。
二、用中碳钢替代渗碳钢的花键轴工件，包括切割坯料、精车坯料、表面磷化、皂化处理、采用模具挤压成形，其特征是切割的坯料在精车前进行调质处理，精车后的精坯料表面进行磷化、皂化处理后，采用中心锥角度小于40度的型腔入口处设有一个带有一定角度的导流分流口的专用凹模，一次复合挤压成形，再进行表面淬火后，切削加工成成品。所述的一次复合挤压成形，指精车坯料的外径小于花键轴外径的尺寸，采用正向挤压超前，产生镦粗变形的部分材料经导流分流口流入凹模腔，进行正向挤压和径向挤压的复合挤压成形。
本发明的工艺流程是根据花键轴使用材质的物理性能和机械性能及零件技术要求研制而成，采用将调质处理工序放在冷挤压成形之前，既达到所需要的机械性能，又解决了冷挤压成形后再进行淬火的工件的变形，保证了工件几何形状的精度要求，同时保证坯料脱碳层的有效清除。调质处理的坯料经过精车至工艺尺寸要求后，工件表面不再存在脱碳层的问题，并有效的提高了劳动生产率。
花键轴均为两端支撑在滚动轴承上旋转的工件，花键轴的外径与装配轴承的轴台均有一定的直径差，而冷挤压成形从端部开始都有一个挤压锥。本发明正是利用这一特点，将凹模中心锥角度设计成小于40度。凹模中心锥角度的大小，对成形工件挤压锥的长短有直接影响，而凹模中心锥角度的大小，又对挤压变形产生的摩擦力的大小有重大的影响。中心锥角度的改变，直接调整了单位的挤压力，使挤压力降到使坯料在入模口镦粗，既能满足径向分料实现径向挤压而又不过盈的要求，而起始挤压锥部分正好可以车削出装配轴承的轴台。优化设计的凹模型腔，确保在冷挤压过程中变形过程合理，压力过度平稳，单位挤压力小，避免损伤模具。
本发明工艺科学先进，适用于花键轴加工生产，特别是小直径高强度花键轴的生产加工，提高生产效率，减少材料消耗，提高产品质量，降低产品成本。对于已有一定冷挤压加工生产规模的企业，只需对工艺和模具加以改进，就可以充分应用本发明，产生很好的经济效益。
附
图1为本发明冷挤压成形加工的技术要求HRC≤34的花键轴工件的工艺流程图；附图2为本发明冷挤压成形加工的用中碳钢替代渗碳钢的花键轴工件的工艺流程图；具体实施方式
一、对技术要求HRC≤34的花键轴工件，先切割坯料，将切割后的坯料进行调质处理后，精车坯料，精车后的精坯料的外径小于花键轴外径的尺寸，进行表面磷化、皂化处理。磷化、皂化处理好的精坯料，采用中心锥角度小于40度的型腔入口处设有一个带有一定角度的导流分流口的专用凹模，通过压力机一次复合挤压成形花键轴，再经切削加工成成品。
二、用中碳钢替代渗碳钢的花键轴工件，先切割坯料，将切割后的坯料进行调质处理后，精车坯料，精车后的精坯料的外径小于花键轴外径的尺寸，进行表面磷化、皂化处理。磷化、皂化处理好的精坯料，采用中心锥角度小于40度的型腔入口处设有一个带有一定角度的导流分流口的专用凹模，通过压力机一次复合挤压成形花键轴。对冷挤压成形的花键轴再进行表面淬火后，切削加工成成品。
权利要求
1.一种采用中碳钢冷挤压成形加工花键轴的工艺方法，包括切割坯料、精车坯料、表面磷化、皂化处理、采用模具挤压成形，其特征是切割的坯料在精车前进行调质处理，精车后的精坯料表面进行磷化、皂化处理后，采用中心锥角度小于40度的型腔入口处设有一个带有一定角度的导流分流口的专用凹模，一次复合挤压成形，再经切削加工成成品。
2.根据权利要求1所述的一种采用中碳钢冷挤压成形加工花键轴的工艺方法，其特征是所说的一次复合挤压成形，指精坯料的外径小于花键轴外径的尺寸，采用正向挤压超前，产生镦粗变形的部分材料经导流分流口流入凹模腔，进行正向挤压和径向挤压的复合挤压成形。
3.一种采用中碳钢冷挤压成形加工花键轴的工艺方法，包括切割坯料、精车坯料、表面磷化、皂化处理、采用模具挤压成形，其特征是切割的坯料在精车前进行调质处理，精车后的精坯料表面进行磷化、皂化处理后，采用中心锥角度小于40度的型腔入口处设有一个带有一定角度的导流分流口的专用凹模，一次复合挤压成形，再进行表面淬火后，切削加工成成品。
全文摘要
采用中碳钢冷挤压成形加工花键轴的工艺方法，属于机械加工技术领域。先切割坯料，将切割后的坯料进行调质处理后，精车坯料，表面磷化、皂化处理后，一次复合挤压成形，再进行切削加工完成。本发明工艺科学先进，提高生产效率，减少材料消耗，提高产品质量，降低产品成本。对于已有一定冷挤压加工生产规模的企业，只需对工艺和模具加以改进，就可以应用本发明，有很好的推广应用价值和市场前景。
文档编号B21C23/02GK1507963SQ0214858
公开日2004年6月30日 申请日期2002年12月17日 优先权日2002年12月17日
发明者张俊清 申请人:张俊清