一种汽车转向泵下轴的冷挤压加工工艺和专用模具的制作方法

本发明涉及汽车零部件领域，特别是涉及一种汽车助力转向泵下轴的冷挤压加工工艺和专用模具。

背景技术

随着汽车的普及和发展，人们对汽车的性能要求越来越高。汽车助力转向系统作为汽车发动机部位的之一，主要用于协助驾驶员作汽车方向调整，为驾驶员减轻打方向盘的力度；降低驾驶人员的工作强度，提高驾驶的舒适度。助力转向泵是整个助力转向系统的核心零部件其上轴的加工精度要求很高，其中有一种助力转向泵下轴的一端为不对称外花键，只有两齿形，变化量比较大而且齿部有效长度直达台阶位置，另一端为普通外花键，中间中间部位比较长，常规加工方法根本无法完成加工工作，只能采用精密冷挤压技术。所谓精密冷挤压技术是指在常温下将金属材料放入模腔内，通过施加一定压力，使金属材料塑性变形成符合图纸要求的一种冷挤压工艺。但是对零件进行整体冷挤压一般都是尺寸较小零件，对于尺寸较大的零件容易出现挤压作用不充分的现象，而且在生产不对称花键轴的过程中，金属材料流动量不均匀容易造成挤压力不均匀而使模具受损，影响模具寿命甚至断裂，同时单纯的冷挤压工艺很难保证所述花键的齿的有效长度达到根部，即台阶位置。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种汽车助力转向泵下轴的生产加工工艺和专用模具，能够解决外花键齿形不对称且变化较大，且齿部有效长度直达台阶底部的问题。

为解决上述问题，本发明提供的一个技术方案为：

一种汽车助力转向泵下轴加工工艺，所述工艺步骤如下：冷拉-下料-粗加工-表面润滑处理-冷挤压-冷镦-精加工-清洗防锈。

在本发明一个较佳实施例中，所述表面润滑处理工艺为表面磷皂化，要求坯料表面磷化膜达到10微米以后再进行皂化。

在本发明一个较佳实施例中，所述冷镦步骤持续时间10s以上。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：

所述冷挤压步骤所用模具包括上模、中模和下模，所述上模、中模和下模可以严密契合在一起，所述上模顶部中央有挤压导孔，所述挤压导孔与所述上模模腔相连，所述上模、中模和下模的成型模腔根据零件图纸预制，所述上模、中模、和下模有上下贯通的限位孔，挤压时，限位柱从孔中插入，所述下模底部有顶杆导孔，顶杆导孔与下模模腔相连，。

在本发明一个较佳实施例中，所述上模、中模、下模和顶出导孔的中心点呈一条直线。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：

所述冷镦步骤所用模具包括：上模、中模和下模，所述上模、中模和下模严密契合，所述上模顶部中心有冷镦冲孔，所述冲孔与上模模腔相连，上模模腔和下模模腔根据零件图纸预制，，所述上模、中模、和下模有上下贯通的限位孔，挤压时，限位柱从孔中插入，所述下模底部有顶杆导孔，顶杆导孔与下模成型模腔相连。

在本发明一个较佳实施例中，所述上模、中模、下模和顶出导孔的中心成一直线。

本发明的有益效果是：

汽车助力转向泵下轴本体比较长，两端一端为普通外花键，一端为不对称两齿形的外花键，齿部有效长度要求达到台阶位置，一般的加工工艺难以达到要求，纯粹的冷挤压工艺不单要考虑挤压时因为齿形不对称导致的流动量不均匀对模具的影响，还要考虑图纸对齿部有效长度的要求，很难达到理想状态，为解决此问题，本发明人提出了冷挤+冷镦的工艺路线。这个加工路线的关键在于对坯料经冷挤压成型之后再通过冷镦进一步夯实冷挤压加工过的零件，一方面解决了齿部近台阶部分强度降低的问题，另一方面提高了半成品表面的光洁度，降低了后续切削加工强度，减少了材料和人工的消耗，经检测，通过这一工艺路线加工后的汽车助力转向泵下轴很好的满足了图纸要求。

附图说明

图1是汽车助力转向泵下轴不对称花键形态结构示意图；

图2是汽车助力转向泵下轴总体结构示意图；

图3是汽车助力转向泵下轴花键形态结构示意图；

图4是本发明的一个较佳实施例的挤压模总装结构示意图；

图5是本发明的一个较佳实施例的挤压模上模剖面示意图；

图6是本发明的一个较佳实施例的挤压模上模俯视示意图；

图7是本发明的一个较佳实施例的挤压模中模剖面示意图；

图8是本发明的一个较佳实施例的挤压模中模俯视示意图；

图9是本发明的一个较佳实施例的挤压模下模剖面示意图；

图10是本发明的一个较佳实施例的挤压模下模俯视示意图；

图11是本发明的一个较佳实施例的冷镦模上模剖面示意图；

图12是本发明的一个较佳实施例的冷镦模上模俯视示意图；

图13是本发明的一个较佳实施例的冷镦模中模剖面示意图；

图14是本发明的一个较佳实施例的冷镦模中模俯视示意图；

图15是本发明的一个较佳实施例的冷镦模下模剖面示意图；

图16是本发明的一个较佳实施例的冷镦模下模俯视示意图。

附图中各部件的标记如下：

1.零件、2.挤压导孔、3.挤压上模、4.挤压中模、5.挤压下模、6.挤压模顶出导孔、7.挤压模限位孔、8.冷镦冲孔、9.冷镦上模、10.冷镦中模、11.冷镦下模、12.冷镦模顶出导孔、13.冷镦模限位孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1-16，本发明实施例包括：

一种汽车助力转向泵下轴加工工艺，所述工艺包括：冷拉-下料-粗加工-表面润滑处理-冷挤压-冷镦-精加工-清洗防锈等步骤，具体步骤内容如下：

1.）通过冷拉，提高材料的屈服强度，得到接近所述汽车助力转向泵下轴最大直径的线材，节省原材料。

2.）根据零件长度计算所需材料长度，从冷拉好的线材上截取所需下料长度。

3.）对所需坯料进行粗加工，使其形态外圆接近冷挤压腔体。

4.）对坯料进行磷皂化处理，提高坯料表面的润滑性能方便后期加工。一般要求磷化膜厚度达到10微米后再进行皂化。

5.）将坯料放入冷挤压模具中进行挤压操作，所述冷挤压模具包括：上模3、中模4和下模5，所述上模3、中模4和下模5可以严密契合在一起，所述上模3顶部中心有挤压导孔2，所述导孔2与所述上模3成型模腔向量，所述上模3、中模4和下模5的成型模腔根据零件图纸预制，所述上模3、中模4、和下模5有上下贯通的限位孔7，限位柱从限位孔7中插入防止挤压过程中产生位移，所述下模5底部有顶杆导孔6，顶杆导孔6与下模5成型模腔相连。所述上模3、中模4、下模5和顶出导孔6的中心点呈一条直线。所述顶出导孔6跟所述下模5中成型腔体共用。挤压时，先把坯料放进模具中，所述上模3、中模4和下模5严密契合，并安装好限位柱，放置在下工作台上，上工作台在液压机作用下带动冲头缓慢下压，冲头通过挤压导孔2对模腔中的坯料作用，坯料在压力作用下产生塑性形变，金属缓慢流动充满整个型腔，使所述零件1一端的两齿形不对称花键和另一端的外花键同时成型，挤压完成后，顶杆从下模5底部顶杆导孔6位置伸出，经下模5成型腔体将所述半成品顶出。

6.）将所述冷挤压后的半成品从模具中取出，放入冷镦模具，所述冷镦模具包括：上模9、中模10和下模11，所述上模9、中模10和下模11严密契合，上模9顶部有冲孔8，所述模具模腔根据图纸预制，所述上模9、中模10、和下模11有上下贯通的限位孔13，限位柱从限位孔13中插入可以防止冷镦时出现位移，所述下模11底部有顶杆导孔12，顶杆导孔12与下模11成型模腔相连。所述上模9、中模10、下模11和顶出导孔12的中心成一直线。冷镦时，冲头通过冲孔8快速冲击挤压过的半成品，将所述半成品进一步夯实,所述半成品冷镦持续时间10s以上，保证零件1接近台阶位置齿部强度达到要求，冷镦完成后，顶杆从顶出导孔12处伸出，经下模11的模腔将半成品从所述模具模腔中顶出。

7.）对冷镦之后的模具进行精修外圆和打磨和车内孔

8.）最后进行清洗防锈完成加工步骤。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。