传动轴花键轴锻造新工艺的制作方法
【专利摘要】传动轴花键轴锻造新工艺，包括以下步骤：（1）下料；（2）中频加热；（3）预锻：将中频加热后毛坯料放置到平锻机上花键轴平锻模具的预锻凹模体的型腔内，操控平锻机，动力驱动端带动预锻凸模体冲压毛坯料，将毛坯料冲压成花键轴的预锻件；（4）终锻：将预锻件放置到平锻机上花键轴平锻模具的终锻凹模体的型腔内，操控平锻机，动力驱动端带动终锻凸模体冲压预锻件，将预锻件冲压成终锻件。本发明设计合理、结构简单，锻件易于成形，锻件的废品率大大降低；取消了聚集工艺，生产效率提高，降低生产成本和模具制作成本；预锻型腔和终锻型腔的轴体腔的内径减小，减少机加工量并节约原材料。
【专利说明】传动轴花键轴锻造新工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车工业【技术领域】，尤其涉及一种传动轴花键轴锻造新工艺。
【背景技术】
[0002]目前，传统的花键轴锻造技术下的模具结构形式下的锻造工艺为:下料一中频加热一聚集一预锻一终锻，采用该模具下完成锻件的锻打，聚集工艺的增加不但增加了模具材料费用，模具加工费用，还增加了模具生产周期，仅在模具生产一项上就大幅度的提高了生产成本，另外，该工步的增加在降低生产效率，增加劳动工时，也无形中增加了劳动生产成本。
[0003]即传统的平锻模具对花键轴的锻造工艺具有以下缺陷:1.由于锻件的自由镦粗比超过3.0，所以锻件成形难度大、锻件的废品率较高；2.生产效率低，生产成本高；3.模具上多一个聚集模具体，给模具加工带来不便，同时增加了模具加工成本；4、预锻型腔和终锻型腔的轴体腔的内径均为35mm，锻造出来的花键轴的杆部加工量比较大，浪费较多原料。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、便于制造、易于成型、锻造成品率高、成本低、节约原料的传动轴花键轴锻造新工艺。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:传动轴花键轴锻造新工艺，包括以下步骤:
(1)、下料:毛坯的直径为32mm，材料为40Cr、长度为193.5mm ；
(2)、中频加热:中频加热的温度为9500C?1050°C、加热时间为5?5.5分钟；
(3)、预锻:将中频加热后毛坯料放置到平锻机上花键轴平锻模具的预锻凹模体的型腔内，操控平锻机，动力驱动端带动预锻凸模体冲压毛坯料，将毛坯料冲压成花键轴的预锻件，预锻件的总长度为165mm，预锻件的轴体长度和外径分别为120mm和32mm，预锻件的轴头外径为65mm,预锻件的轴体和轴头之间具有圆锥形的过渡杆,过渡杆的长度为25mm ；
(4)、终锻:将预锻件放置到平锻机上花键轴平锻模具的终锻凹模体的型腔内，操控平锻机，动力驱动端带动终锻凸模体冲压预锻件，将预锻件冲压成终锻件，终锻件的总长度为150mm,终锻件的轴体长度和外径分别为99mm和32mm，预锻件的轴头外径为68mm，终锻件的轴体和轴头之间具有圆柱形的过渡杆，过渡杆的外径和长度分别为43.6mm和25mm。
[0006]所述花键轴平锻模具包括模架，预锻凹模体和终锻凹模体设在模架上，预锻凹模体和终锻凹模体的型腔分别对应设有冲压式预锻凸模体和终锻凸模体，所述预锻凹模体和终锻凹模体均包括上凹模和下凹模，上凹模和下凹模分别通过螺栓与模架固定连接，上凹模和下凹模之间设有中空的型腔，型腔由同轴且内径依次减小的轴头腔、过渡腔和轴体腔构成，轴体腔的内径为32mm，两个轴体腔的端部均设有用于夹持锻件的夹钳；预锻凹模体的过渡腔轴向截面为圆锥形结构，终锻凹模体的过渡腔为圆柱形结构。
[0007]所述预锻凸模体和终锻凸模体均包括冲杆、连接杆、连接块、连接体、楔形块、连接板和螺杆，连接杆和连接块同轴且一体制成，连接块的端部中央轴向开设有插槽，连接块的径向开设有与插槽连通的插孔，连接体与冲杆同轴且一体制成，连接体的端部中央开设有螺纹孔，连接板上设有楔形孔，连接板插设在插槽中且楔形孔与插孔对应连通，楔形块径向穿过插孔与连接板的楔形孔插接配合，连接板的外端与螺杆固定连接，螺杆螺纹连接在连接体的螺纹孔内，预锻凸模体的冲杆的工作端设有平冲头，终锻凸模体的冲杆的工作端设有用于冲压工件轴头窝的轴头窝冲头，连接杆的径向设有定位槽。
[0008]所述插槽的边缘设有圆环形的凹陷部，连接体在具有螺纹孔的一端部设有插设到凹陷部并与凹陷部适配的凸圆环。
[0009]采用上述技术方案，由于在模架上取消了聚集模具体，即取消了聚集工艺步骤，从而降低了模具的制造难度和制作成本，也提高了生产效率，降低了生产成本。将轴体腔的内径由原有的35mm减小到32mm，这样充分减小了锻造出来的花键轴轴体的外径，从而减少机加工的加工量，节约材料用量，降低成本。预锻凹模体的过渡腔轴向截面为圆锥形结构，在确保在取消聚集工艺的基础上，提高预锻成型的可靠性，让需要成形的部分到终锻再成形，这样保证了预锻在成形过程中不至于弯曲变形，到终锻工步不出现折叠现象。由于预锻和终锻过程工件仍然具有较高温度，夹钳用于取出预锻和终锻后的工件。
[0010]连接杆与平锻机的动力驱动端连接，预锻凸模体和终锻凸模体采用分体组合式结构，在冲头断裂的时候，只更换冲头、冲杆和连接体即可，节省凸模体的加工成本和更换时间，降低了模具材料的消耗和热处理能耗，提高了生产效率，实现节能降耗。连接块与连接板之间采用楔形块和楔形孔的配合，连接可靠，便于拆装。凹陷部和凸圆环的配合，确保冲压部和连接部之间连接定位更加精准、可靠。
[0011]本发明设计合理、结构简单，锻件易于成形，锻件的废品率大大降低；取消了聚集工艺，生产效率提高，降低生产成本和模具制作成本；预锻型腔和终锻型腔的轴体腔的内径减小，减少机加工量并节约原材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明中花键轴平锻模具的结构示意图；
图2是图1当中A-A剖视图；
图3是预锻成型后预锻件的示意图；
图4是终锻成型后终锻件的示意图。
【具体实施方式】
[0013]如图3和图4所示，本发明的传动轴花键轴锻造新工艺，包括以下步骤:
(1)、下料:毛坯的直径为32mm，材料为40Cr、长度为193.5mm ；
(2)、中频加热:中频加热的温度为9500C?1050°C、加热时间为5?5.5分钟；
(3)、预锻:将中频加热后毛坯料放置到平锻机上花键轴平锻模具的预锻凹模体的型腔内，操控平锻机，动力驱动端带动预锻凸模体冲压毛坯料，将毛坯料冲压成花键轴的预锻件，预锻件的总长度LI为165mm，预锻件的轴体28长度L2和外径Dl分别为120mm和32mm，预锻件的轴头26外径D2为65mm，预锻件的轴体28和轴头26之间具有圆锥形的过渡杆27，过渡杆27的长度L3为25mm ； (4)、终锻:将预锻件放置到平锻机上花键轴平锻模具的终锻凹模体的型腔内，操控平锻机，动力驱动端带动终锻凸模体冲压预锻件，将预锻件冲压成终锻件，终锻件的总长度L4为150mm，终锻件的轴体28长度L5和外径D3分别为99mm和32mm，终锻件的轴头26外径D4为68mm，终锻件的轴体28和轴头26之间具有圆柱形的过渡杆27，过渡杆27的外径D5和长度L6分别为43.6mm和25mm。
[0014]如图1和图2所示，花键轴平锻模具包括模架1，预锻凹模体和终锻凹模体设在模架I上，预锻凹模体和终锻凹模体的型腔分别对应设有冲压式预锻凸模体和终锻凸模体，预锻凹模体和终锻凹模体均包括上凹模3和下凹模4，上凹模3和下凹模4分别通过螺栓5与模架I固定连接，这样可以通过拆装螺栓5来更换上凹模3和下凹模4，上凹模3和下凹模4之间设有中空的型腔，型腔为轴向通透结构，型腔由同轴且内径依次减小的轴头腔6、过渡腔7和轴体腔8构成，轴头腔6、过渡腔7和轴体腔8分别用于容纳花键轴锻件的轴头26、过渡杆27和轴体28，轴体腔8的内径D为32mm，两个轴体腔8的端部均设有用于夹持锻件的夹钳9 ;预锻凹模体的过渡腔7轴向截面为圆锥形结构，终锻凹模体的过渡腔7为圆柱形结构。
[0015]预锻凸模体和终锻凸模体均包括冲杆10、连接杆11、连接块12、连接体13、楔形块14、连接板15和螺杆16，连接杆11和连接块12同轴且一体制成，连接块12的端部中央轴向开设有插槽17，连接块12的径向开设有与插槽17连通的插孔18，连接体13与冲杆10同轴且一体制成，连接体13的端部中央开设有螺纹孔19，连接板15上设有楔形孔20，连接板15插设在插槽17中且楔形孔20与插孔18对应连通，楔形块14径向穿过插孔18与连接板15的楔形孔20插接配合，连接板15的外端与螺杆16固定连接，螺杆16螺纹连接在连接体13的螺纹孔19内，预锻凸模体的冲杆10的工作端设有平冲头21，终锻凸模体的冲杆10的工作端设有用于冲压工件轴头窝的轴头窝冲头22，连接杆11的径向设有定位槽25。
[0016]插槽17的边缘设有圆环形的凹陷部23，连接体13在具有螺纹孔19的一端部设有插设到凹陷部23并与凹陷部23适配的凸圆环24。
[0017]由于在模架I取消了聚集模具体，从而降低了模具的制造难度和制作成本。将轴体腔8的内径由原有的35mm减小到32mm，这样减少了充分减小了锻造出来的花键轴轴体的外径，从而减少机加工的加工量，节约材料用量，降低成本。预锻凹模体的过渡腔7轴向截面为圆锥形结构，这样确保在取消聚集工艺的基础上，提高预锻成型的可靠性，让需要成形的部分到终锻再成形，这样保证了预锻在成形过程中不至于弯曲变形，到终锻工步不出现折叠现象。由于预锻和终锻过程工件仍然具有较高温度，夹钳9用于取出预锻和终锻后的工件。
[0018]连接杆11与平锻机的动力驱动端连接，预锻凸模体和终锻凸模体采用分体组合式结构，在冲头断裂的时候，只更换冲头、冲杆10和连接体13即可，节省凸模体的加工成本和更换时间，降低了模具材料的消耗和热处理能耗，提高了生产效率，实现节能降耗。连接块12与连接板15之间采用楔形块14和楔形孔20的配合，连接可靠，便于拆装。凹陷部23和凸圆环24的配合，确保冲压部和连接部之间连接定位更加精准、可靠。
[0019]花键轴平锻模具在工作使用时，先将中频加热后高温的圆柱形毛坯放置到预锻凹模体的型腔内，预锻凸模体的平冲头21轴向冲压，将毛坯锻造成如图3所示的预锻件，然后打开模架I上的上凹模3，使用夹钳9将预锻件夹持到终锻凹模体的型腔内，终锻凹模体的轴头窝冲头22轴向冲压，将预锻件最终锻造为如图4所示的终锻件。
[0020]本发明相对于现有传统技术，具有以下有益效果:
1、减少了聚集工步，就相当于减少了四块模块和一个聚集冲头，一套模具总重量是150Kg，按模具钢费用15.5元/Kg，加上模具热处理费4.5元/Kg，加起来能节省的模具费用为20元/KgX 150Kg=2000元，仅这一项就大幅度地降低了模具成本，相当于每生产I个锻件减少模具费用0.3元。
[0021]2、减少了聚集工步，使工人的生产效率提高了 35%，众所周知，工人的工资是计件发放的，干的越多越好，工资就会越高，同种产品在新工艺下生产，产品质量的稳定性也得到保证，工步越多影响锻件质量的因素也越多，经过总结对比对比得知，新工艺生产的锻件的废品率降低2%，相当于每件锻件降低成本0.4元左右。
[0022]3、减少了聚集工步，无论是在节能还是降耗方面，都有突出的贡献，节能降耗工作有了实质性的突破，不断提高了生产效率，还降低了锻造、金加工成本。
[0023]采用本发明所加工出来的花键轴终锻件，与传统结构的锻件相比，本发明的优点可综述为以下几点内容:
1、降耗方面:毛坯的杆部由原来的Φ35减少到Φ32，锻件减少重量0.15Kg,每件降低材料成本0.6元。
[0024]2、节能方面:从加热还料的能耗上计算，中频感应加热,每公斤还料加热能耗约
0.5Kw.h (0.5度)，每件可节约电能0.15KgX0.5度/Kg=0.075度，每件降低能源成本0.1
元左右。
[0025]3、成材率方面:新的设计技术能提高材料利用率2%，每件降低生产成本0.4元左右。
[0026]4、后续金加工:节约总公司的金加工刀具费用0.3元/件。
[0027]综上所述:每生产I件锻件,总成本降低1.4元左右,若此类花键轴的产量100万件/年，每年可节约140万元左右。
[0028]本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.传动轴花键轴锻造新工艺，其特征在于:包括以下步骤: (1)、下料:毛坯的直径为32mm，材料为40Cr、长度为193.5mm ； (2)、中频加热:中频加热的温度为9500C?1050°C、加热时间为5?5.5分钟； (3)、预锻:将中频加热后毛坯料放置到平锻机上花键轴平锻模具的预锻凹模体的型腔内，操控平锻机，动力驱动端带动预锻凸模体冲压毛坯料，将毛坯料冲压成花键轴的预锻件，预锻件的总长度为165mm，预锻件的轴体长度和外径分别为120mm和32mm，预锻件的轴头外径为65mm,预锻件的轴体和轴头之间具有圆锥形的过渡杆,过渡杆的长度为25mm ； (4)、终锻:将预锻件放置到平锻机上花键轴平锻模具的终锻凹模体的型腔内，操控平锻机，动力驱动端带动终锻凸模体冲压预锻件，将预锻件冲压成终锻件，终锻件的总长度为150mm,终锻件的轴体长度和外径分别为99mm和32mm，预锻件的轴头外径为68mm，终锻件的轴体和轴头之间具有圆柱形的过渡杆，过渡杆的外径和长度分别为43.6mm和25mm。
2.根据权利要求1所述的传动轴花键轴锻造新工艺，其特征在于:所述花键轴平锻模具包括模架，预锻凹模体和终锻凹模体设在模架上，预锻凹模体和终锻凹模体的型腔分别对应设有冲压式预锻凸模体和终锻凸模体，所述预锻凹模体和终锻凹模体均包括上凹模和下凹模，上凹模和下凹模分别通过螺栓与模架固定连接，上凹模和下凹模之间设有中空的型腔，型腔由同轴且内径依次减小的轴头腔、过渡腔和轴体腔构成，轴体腔的内径为32mm，两个轴体腔的端部均设有用于夹持锻件的夹钳；预锻凹模体的过渡腔轴向截面为圆锥形结构，终锻凹模体的过渡腔为圆柱形结构。
3.根据权利要求2所述的传动轴花键轴锻造新工艺，其特征在于:所述预锻凸模体和终锻凸模体均包括冲杆、连接杆、连接块、连接体、楔形块、连接板和螺杆，连接杆和连接块同轴且一体制成，连接块的端部中央轴向开设有插槽，连接块的径向开设有与插槽连通的插孔，连接体与冲杆同轴且一体制成，连接体的端部中央开设有螺纹孔，连接板上设有楔形孔，连接板插设在插槽中且楔形孔与插孔对应连通，楔形块径向穿过插孔与连接板的楔形孔插接配合，连接板的外端与螺杆固定连接，螺杆螺纹连接在连接体的螺纹孔内，预锻凸模体的冲杆的工作端设有平冲头，终锻凸模体的冲杆的工作端设有用于冲压工件轴头窝的轴头窝冲头，连接杆的径向设有定位槽。
4.根据权利要求3所述的传动轴花键轴锻造新工艺，其特征在于:所述插槽的边缘设有圆环形的凹陷部，连接体在具有螺纹孔的一端部设有插设到凹陷部并与凹陷部适配的凸圆环。
【文档编号】B21J5/02GK103537595SQ201310501610
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】孟会涛, 刘其勇, 郭艳珺, 胡卫华, 张恒, 王永桃, 丁圣杰, 安伟浩, 陈喜乐, 史增峰, 宋航 申请人:许昌中兴锻造有限公司, 许昌远东传动轴股份有限公司