本发明涉及一种冷锻工艺，尤其涉及一种中空阶梯轴的深孔冷挤压成形工艺。
背景技术：
汽车产业是国民经济重要的支柱产业，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。随着汽车制造技术的飞速发展，对汽车零部件的“质”和“量”的要求越来越高，提高零部件的加工成形质量，批量化生产降低生产制造成本，降低生产能耗已成为汽车制造业的发展方向。
近年来，国内很多汽车变速器厂逐步设计并生产dct双离合变速器，其中输入外轴是dct变速器中非常关键的零件。现在常用的是热锻或温锻成形毛坯，后续进行热挤压并机加工内孔或直接机加工内孔的工艺，所成形的锻件存在质量不稳定、强度不高、尺寸不精确、内孔加工余量大等缺点，且现有工艺原材料耗费大、模具寿命低、加工效率低、能耗高。
技术实现要素：
发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供的一种汽车dct变速器输入外轴深孔冷锻成形工艺，所成形的锻件精度高、强度高，内孔加工余量小，且该技术突破了常规冷挤压成形孔的深径比限制，材料利用率高、模具寿命长，与传统深孔加工工艺相比，具有较大的优势。
技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种汽车dct变速器输入外轴深孔冷锻成形工艺，该工艺的具体步骤如下：
步骤一：根据零件工艺要求选择合适直径的圆棒料，锯成料段，原材料优选为20mncrsh或20crmntih；
步骤二：采用退火炉对下料后的坯件进行球化退火处理；
步骤三：依次对球化退火完成后的坯件进行磨外圆、两端倒角、抛丸和润滑处理；
步骤四：在压力机上利用凸模对凹模内的坯料进行正向冷挤压成形，使其下端直径缩小、上端直径变大；
步骤五：在摆辗压力机上进行摆辗镦头成形，使大端直径再次扩大，初步成形大端窝孔；
步骤六：对冷成形的输入外轴坯料进行去应力退火处理
步骤七：在压力机上冷挤压坯件下端深孔，现有技术中通常采用冷挤压方法，当孔深较大时就需要较大的挤压凸模长度，这时凸模除了受到较大的轴向载荷外，往往还因刚性导向误差而承受较大的侧向力，从而导致失稳和折断，因此受凸模刚度的限制，挤压钢质零件内孔的深径比一般不超过3。本发明采用弹性浮动凹模，避免了常规挤压工艺因导向误差而产生的侧向力，保证了挤压时凸模的稳定性，使冷挤压下端深孔的深径比可以达到5，同时保持孔的壁厚均匀；
步骤八：在压力机上冷挤压坯件上端深孔，采用挤压深孔与外径扩胀复合成形工艺，在反挤压上端深孔的同时，使坯料外径扩大，减小凹模-坯料作用在挤压凸模上的横向作用力，从而提高凸模的失稳极限，便于采用较长的凸模来挤压大深径比的孔；
作为本发明的进一步优选，步骤二中的球化退火处理温度为720℃-740℃，球化等级要求为4级以上；
作为本发明的进一步优选，步骤六中去应力退火的处理温度为550-600℃，保温时间为5h-6h；
作为本发明的进一步优选，步骤五中冷挤压下端孔的凹模采用弹性浮动结构，该结构可以有效减小作用于挤压凸模上的侧向力，提高凸模的稳定性，突破常规挤压的成形极限，使冷挤压下端深孔的深径比可以达到5。
作为本发明的进一步优选，步骤七中冷挤压下端孔时采用常规顶出加环形顶出方式脱模，以解决脱模困难的问题。
作为本发明的进一步优选，步骤六中冷挤压上端孔时采用反挤压与扩胀复合变形，凹模-坯料作用在挤压凸模上的横向作用力远小于常规反挤压工艺，凸模的稳定性提高，便于采用较长的凸模来挤压大深径比的孔。
作为本发明的进一步优选，步骤七中去应力退火处理的温度为处理温度为550℃-600℃，保温时间为5h-6h。
球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。将钢加热到ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。球化退火后的坯件淬火效果均一；减少淬火的变形；提高了淬火硬度；改善了工件切削性能；提高了耐磨性和抗点蚀性等轴承的性能。
去应力退火是指将工件加热至ac1以下某一温度，保温一定时间后冷却，使工件发生回复，从而消除残余内应力的工艺称为去应力退火。其目的是为了去除由于机械加工、变形加工、铸造、锻造、热处理以及焊接后等产生的残余应力
有益效果：本发明所述的一种汽车dct变速器输入外轴深孔冷锻成形工艺，与现有技术相比，具有以下优点：
1、锻件采用全工序冷锻成形，采用冷挤压和冷摆辗成形，深孔冷挤压成形，所成形的锻件精度高、内孔加工余量小，材料利用率提高25％；
2、易实现自动化生产，生产效率高；
3、锻件内部晶粒细化，保留完整而有利的金属流线，强度提高30％以上；
4、与常规冷挤压孔相比，凸模稳定性好，模具寿命长；
5、孔的成形极限高、能耗少，绿色无污染，成本可以大幅降低。
附图说明
图1为汽车dct变速器输入外轴锻件图；
图2为汽车dct变速器输入外轴深孔冷锻工序图；
图3为冷挤压下端深孔示意图；
图4为冷挤压上端深孔示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
本发明所述的一种汽车dct变速器输入外轴深孔冷锻成形工艺，该工艺的具体步骤如下：
步骤一：如图1所示，根据零件工艺要求选择合适直径的圆棒料，锯成料段，原材料优选为20mncrsh；
步骤二：采用退火炉对下料后的坯件进行球化退火处理，球化退火处理温度为720℃，球化等级要求为4级以；
步骤三：依次对球化退火完成后的坯件进行磨外圆、两端倒角、抛丸和润滑处理，得到坯料，如图2a所示；
步骤四：在压力机上利用凸模对凹模内的坯料进行正向冷挤压成形，使其下端直径缩小、上端直径变大，如图2b所示；
步骤五：在摆辗压力机上进行摆辗镦头成形，使大端直径再次扩大，初步成形大端窝孔，如图2c所示；
步骤六：对冷成形的输入外轴坯料进行去应力退火处理，应力退火的处理温度为550℃，保温时间为5h；
步骤七：在压力机上冷挤压坯件下端深孔，
现有技术中通常采用冷挤压方法，当孔深较大时就需要较大的挤压凸模长度，这时凸模除了受到较大的轴向载荷外，往往还因刚性导向误差而承受较大的侧向力，从而导致失稳和折断，因此受凸模刚度的限制，挤压钢质零件内孔的深径比一般不超过3。如图3所示，本发明采用弹性浮动凹模，减小凹模作用于凸模上的横向力，并通过凹模的弹性位移来补偿导向误差，减小因导向不畅而产生的侧向力，保证了挤压时凸模的稳定性，使冷挤压下端深孔的深径比可以达到5。此种模具结构还可避免导向偏移，从而保持孔的壁厚均匀，提高挤压孔的精度，减小后续机加工余量，提高材料利用率和孔的精加工效率。本模具结构为了解决深孔挤压后脱模困难的问题，采用了常规顶出加环形顶出的方式如图2d所示。
步骤八：在压力机上冷挤压坯件上端深孔，如图4所示，采用挤压深孔与外径扩胀复合成形工艺，在反挤压上端深孔的同时，坯料外径扩大逐渐与凹模贴模，因此成形性质为反挤压与扩胀复合变形，凹模-坯料作用在挤压凸模上的横向作用力远小于常规反挤压工艺，凸模的稳定性提高，便于采用较长的凸模来挤压大深径比的孔，如图2e所示。
实施例2
本发明所述的一种汽车dct变速器输入外轴深孔冷锻成形工艺，该工艺的具体步骤如下：
步骤一：如图1所示，根据零件工艺要求选择合适直径的圆棒料，锯成料段，原材料优选为20mncrsh；
步骤二：采用退火炉对下料后的坯件进行球化退火处理，球化退火处理温度为730℃，球化等级要求为4级；
步骤三：依次对球化退火完成后的坯件进行磨外圆、两端倒角、抛丸和润滑处理，得到坯料，如图2a所示；
步骤四：在压力机上利用凸模对凹模内的坯料进行正向冷挤压成形，使其下端直径缩小、上端直径变大，如图2b所示；
步骤五：在摆辗压力机上进行摆辗镦头成形，使大端直径再次扩大，初步成形大端窝孔，如图2c所示；
步骤六：对冷成形的输入外轴坯料进行去应力退火处理，应力退火的处理温度为580℃，保温时间为5.5h；
步骤七：在压力机上冷挤压坯件下端深孔，
现有技术中通常采用冷挤压方法，当孔深较大时就需要较大的挤压凸模长度，这时凸模除了受到较大的轴向载荷外，往往还因刚性导向误差而承受较大的侧向力，从而导致失稳和折断，因此受凸模刚度的限制，挤压钢质零件内孔的深径比一般不超过3。如图3所示，本发明采用弹性浮动凹模，减小凹模作用于凸模上的横向力，并通过凹模的弹性位移来补偿导向误差，减小因导向不畅而产生的侧向力，保证了挤压时凸模的稳定性，使冷挤压下端深孔的深径比可以达到5。此种模具结构还可避免导向偏移，从而保持孔的壁厚均匀，提高挤压孔的精度，减小后续机加工余量，提高材料利用率和孔的精加工效率。本模具结构为了解决深孔挤压后脱模困难的问题，采用了常规顶出加环形顶出的方式如图2d所示。
步骤八：在压力机上冷挤压坯件上端深孔，如图4所示，采用挤压深孔与外径扩胀复合成形工艺，在反挤压上端深孔的同时，坯料外径扩大逐渐与凹模贴模，因此成形性质为反挤压与扩胀复合变形，凹模-坯料作用在挤压凸模上的横向作用力远小于常规反挤压工艺，凸模的稳定性提高，便于采用较长的凸模来挤压大深径比的孔，如图2e所示。
实施例3
本发明所述的一种汽车dct变速器输入外轴深孔冷锻成形工艺，该工艺的具体步骤如下：
步骤一：如图1所示，根据零件工艺要求选择合适直径的圆棒料，锯成料段，原材料优选为20crmntih；
步骤二：采用退火炉对下料后的坯件进行球化退火处理，球化退火处理温度为740℃，球化等级要求为5级；
步骤三：依次对球化退火完成后的坯件进行磨外圆、两端倒角、抛丸和润滑处理，得到坯料，如图2a所示；
步骤四：在压力机上利用凸模对凹模内的坯料进行正向冷挤压成形，使其下端直径缩小、上端直径变大，如图2b所示；
步骤五：在摆辗压力机上进行摆辗镦头成形，使大端直径再次扩大，初步成形大端窝孔，如图2c所示；
步骤六：对冷成形的输入外轴坯料进行去应力退火处理，应力退火的处理温度为600℃，保温时间为6h；
步骤七：在压力机上冷挤压坯件下端深孔，
现有技术中通常采用冷挤压方法，当孔深较大时就需要较大的挤压凸模长度，这时凸模除了受到较大的轴向载荷外，往往还因刚性导向误差而承受较大的侧向力，从而导致失稳和折断，因此受凸模刚度的限制，挤压钢质零件内孔的深径比一般不超过3。如图3所示，本发明采用弹性浮动凹模，减小凹模作用于凸模上的横向力，并通过凹模的弹性位移来补偿导向误差，减小因导向不畅而产生的侧向力，保证了挤压时凸模的稳定性，使冷挤压下端深孔的深径比可以达到5。此种模具结构还可避免导向偏移，从而保持孔的壁厚均匀，提高挤压孔的精度，减小后续机加工余量，提高材料利用率和孔的精加工效率。本模具结构为了解决深孔挤压后脱模困难的问题，采用了常规顶出加环形顶出的方式如图2d所示。
步骤八：在压力机上冷挤压坯件上端深孔，如图4所示，采用挤压深孔与外径扩胀复合成形工艺，在反挤压上端深孔的同时，坯料外径扩大逐渐与凹模贴模，因此成形性质为反挤压与扩胀复合变形，凹模-坯料作用在挤压凸模上的横向作用力远小于常规反挤压工艺，凸模的稳定性提高，便于采用较长的凸模来挤压大深径比的孔，如图2e所示。
上述实施方式和实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。