一种水泵花键轴及其加工方法与流程

本发明实施例涉及机械领域，具体涉及一种水泵花键轴及其加工方法。

背景技术：

多级水泵是指泵的进水段和出水段通过拉杆组合在一起的离心泵，它的输出水压力很大，是依靠叶轮的旋转获取离心力，从而将物料抽出。

多级水泵一般是通过泵轴(花键轴)来传递功率。泵轴是多级泵的关键零件之一，其尺寸精度、直线度和同轴度如达不到要求，水泵中的叶轮会安装困难，且叶轮运行时会出现振动、甚至卡死的现象。

本申请的发明人发现，现有技术中的水泵花键轴，花键轴为一体件，加工时通过切槽、配定位套等方法定位，定位误差大，花键轴的花键槽通过铣削、挤压等方法加工，加工效率低，且花键轴的强度较差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水泵花键轴及其加工方法，花键轴加工时定位精度高，且花键轴通过拉伸成型，强度高。

本发明实施例提供一种水泵花键轴，包括：花键轴段、花键垫片和光圆轴段；

所述花键轴段和所述光圆轴段分别设置在所述花键垫片的两侧，且所述花键轴段、所述花键垫片和所述光圆轴段同轴心设置；

所述花键垫片设有与所述花键轴段适配的内花孔，所述花键垫片套设在所述花键轴段的端部，且所述花键轴段的端面伸出所述花键垫片；

所述光圆轴段的端面与所述花键轴段的端面通过摩擦焊固定连接。

在一种可行的方案中，所述花键轴段的端面伸出所述花键垫片的长度为3mm-6mm。

在一种可行的方案中，所述花键轴段的材质为不锈钢。

在一种可行的方案中，所述花键轴段的外径为17.4mm，所述花键垫片的外径为21.5mm，所述花键垫片的厚度为8mm，所述光圆轴段的外径为16mm。

本发明实施例还提供一种水泵花键轴的加工方法，包括以下步骤：

s1预备花键垫片、光圆轴段和花键轴段的型材；

s2将花键轴段的型材进行拉伸和固溶处理；

s3对经拉伸和固溶处理后的花键轴段进行校直处理；

s4将花键垫片套接在花键轴段的端部，且使花键轴段的端面伸出所述花键垫片3mm-6mm；

s5摩擦焊机的固定夹具夹持花键轴段，摩擦焊机的旋转夹具夹持光圆轴段；

s6开启摩擦焊机，旋转夹具带动光圆轴段旋转，使光圆轴段的端面与花键轴段的端面摩擦焊接，得到花键轴毛坯；

s7根据所述花键轴毛坯加工得到花键轴成品。

在一种可行的方案中，所述花键轴段的材质为不锈钢。

在一种可行的方案中，在步骤s2中，所述拉伸和固溶处理包括：第一次拉伸和第一次固溶处理、第二次拉伸和第二次固溶处理以及第三次拉伸和第三次固溶处理。

在一种可行的方案中，所述第一次拉伸、所述第二次拉伸和所述第三次拉伸的拉力大于160t、拉伸速度为300mm/s；

所述第一次固溶处理、所述第二次固溶处理和所述第三次固溶处理的温度为1010℃--1150℃、保温时间为55min—65min，冷却介质为水。

在一种可行的方案中，在步骤s6中，摩擦焊机的旋转夹具的转速为2400r/min，摩擦焊机的压力为40t，焊接时间为5-15s。

基于上述方案可知，本发明的水泵花键轴，通过设置花键轴段、花键垫片和光圆轴段，花键轴段、花键垫片和光圆轴段同轴心设置，且花键垫片设有与花键轴段适配的内花孔，套设在花键轴段的端部，且花键轴段的端面伸出花键垫片，与光圆轴段的端面通过摩擦焊固定连接。本发明的水泵花键轴，通过花键垫片定位，定位精度高，且花键轴段由型材通过拉伸和固溶处理后成型，不经铣削和挤压加工的工序，花键轴强度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中的水泵花键轴的结构示意图；

图2为本发明实施例一中的水泵花键轴的花键轴段的截面示意图；

图3为本发明实施例一中的水泵花键轴的花键垫片的结构示意图；

图4为本发明实施例二中的水泵花键轴的加工流程图。

图中标号：

1、花键轴段；11、键齿；2、花键垫片；21、内花孔；3光圆轴段。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明实施例一中的水泵花键轴的结构示意图，图2为本发明实施例一中的水泵花键轴的花键轴段的截面示意图，图3为本发明实施例一中的水泵花键轴的花键垫片的结构示意图。如图1至图3所示，本实施例中的水泵花键轴，包括：花键轴段1、花键垫片2和光圆轴段3。

花键轴段1、花键垫片2和光圆轴段3自左向右依次设置，花键轴段1和光圆轴段3分别位于花键垫片2的左右两侧，且花键轴段1、花键垫片2和光圆轴段3的轴心线重合。

花键垫片2的中心部位设有与花键轴段1的纵截面适配的内花孔21，花键垫片2的内花孔21套设在花键轴段1的一侧(右侧)的端部，且使花键轴段1的端面(右侧端面)伸出花键垫片2的外侧面。

花键轴段1伸出花键垫片2的一侧端面(右侧端面)与光圆轴段3的端面(左侧端面)通过摩擦焊接的方式固定连接。

通过上述内容不难发现，本实施例的水泵花键轴，通过设置花键轴段、花键垫片和光圆轴段，花键轴段、花键垫片和光圆轴段同轴心设置，且花键垫片设有与花键轴段适配的内花孔，套设在花键轴段的端部，花键轴段的端面伸出花键垫片，与光圆轴段的端面通过摩擦焊固定连接。本实施例的水泵花键轴，花键垫片设置在花键轴段与光圆轴段之间，加工时通过花键垫片定位，由于花键垫片没有倒角，定位精度好，加工效率高。

可选的，本实施例中，花键轴的花键轴段1的端面(右侧端面)伸出花键垫片2的外侧面(右侧侧面)的长度为3mm-6mm。

可选的，本实施例中，花键轴段1的材质为304不锈钢。

可选的，本实施例中，花键轴段1设有八个键齿11，八个键齿11沿轴向均匀布设在花键轴段1的圆周上，花键轴段1的外径(键齿顶部的直径)为17.4mm，键齿11根部的直径为14.9mm，花键垫片2的外径为21.5mm，花键垫片2的厚度为8mm，光圆轴段3的外径为16mm。

图4为本发明实施例二中的水泵花键轴的加工流程图。如图4所示，本实施例中的水泵花键轴的加工方法，包括以下步骤：

s1预备花键垫片、光圆轴段和花键轴段的型材。

具体的说，花键轴段和光圆轴段可从市场上购买，购买的花键轴段的外径大于花键轴段的成品外径，购买的光圆轴段的外径与光圆轴段成品的外径匹配，花键垫片按图纸经机加工加工得到。

s2对花键轴段的型材进行拉伸和固溶处理。

具体的说，对花键轴段的型材通过拉伸机进行拉伸处理，通过拉伸，使花键轴段的外形尺寸(截面尺寸)符合图纸要求。然后对拉伸后的花键轴段进行固溶处理，通过固溶处理，改善花键轴段的塑性和韧性，提高花键轴段的机械性能。

s3对经拉伸和固溶处理后的花键轴段进行校直处理，使花键轴段的直线度符合图纸要求。

s4将花键垫片套接在花键轴段的端部，且使花键轴段的端面伸出花键垫片3mm-6mm。

具体的说，根据花键轴的零件图，按照长度要求对光圆轴段和校直后的花键轴段下料，然后将花键垫片套接在花键轴段的端部，且使花键轴段的端面伸出花键垫片3mm-6mm。

s5摩擦焊机的固定夹具夹持花键轴段，摩擦焊机的旋转夹具夹持光圆轴段。

具体的说，花键轴段固定在摩擦焊机的固定夹具上，光圆轴段固定在摩擦焊机的旋转夹具上，且花键轴段的套有花键垫片的一端与光圆轴段靠近。

s6开启摩擦焊机，摩擦焊机的旋转夹具带动光圆轴段旋转，使光圆轴段的端面与花键轴段的端面通过摩擦焊接的方式连接，得到花键轴毛坯。

s7根据花键轴毛坯加工得到花键轴成品。

具体的说，按照花键轴的零件图的要求，车床夹紧花键轴段，对光圆轴段和轴的其他部位进行精加工，得到花键轴成品。

通过上述内容不难发现，本实施例的水泵花键轴加工方法，花键轴段通过拉伸和固溶处理，并经校直后成型，不经铣削和挤压加工工序，花键轴的强度高，也提高了花键轴的加工效率。

可选的，本实施例中，花键轴段的材质为304不锈钢。

进一步的，本实施例中，在步骤s2中，对材质为304不锈钢的花键轴段的拉伸和固溶处理包括：第一次拉伸和第一次固溶处理、第二次拉伸和第二次固溶处理以及第三次拉伸和第三次固溶处理。通过三次拉伸，使花键轴段的直径逐渐变小，防止因一次拉伸成型产生太大的内应力，破坏花键轴段的机械性能，且每次拉伸后均进行固溶处理，使每次拉伸产生的内应力均得到释放。

进一步的，本实施例中，对花键轴段的拉伸通过拉伸机进行，花键轴段的第一次拉伸、第二次拉伸和第三次拉伸的拉力大于160t、拉伸速度为300mm/s。

对花键轴段的第一次固溶处理、第二次固溶处理和第三次固溶处理时，通过加热炉对花键轴段加热，花键轴段的固溶处理温度为1010℃--1150℃、保温时间为55min—65min。需说明的是，花键轴段固溶处理时，在加热炉内一般需经650℃、800℃两次预热，两次预热的保温时间也为55min—65min。固溶处理时的冷却介质为水，即花键轴段加热保温完成后，快速浸入到水槽中冷却。

可选的，本实施例中，在步骤s5中，摩擦焊接时，摩擦焊机的旋转夹具的转速为2400r/min，摩擦焊的压力为40t、摩擦焊的时间为5-15s。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。

而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任意一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。