CN102280976B - 定子的加工工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种定子的加工工艺方法，该方法包括如下步骤：步骤100：将标准棒料经冷挤制成定子毛坯；步骤200：对步骤100的定子毛坯车削外圆、端面和密封槽，制成定子半成品；步骤300：对步骤200的定子半成品精拉削内孔，制成成品定子。本发明毛坯切削余量小；拉刀制造简单、修磨成本低；无需车削内孔，零件热处理性能好，材料的抗疲劳能力提高；采用了冷挤工艺，增加了材料的流动性能，且在冷挤工序中掺插了多次球化退火工艺，更加细化了材料的组织颗粒，在后续的渗碳淬火工艺中，减小了粗晶现象的产生，极大地提高了材料本身的抗疲劳强度。

Description

定子的加工工艺方法
技术领域
本发明涉及一种定子的加工方法，尤其是一种WP系列马达的定子冷挤精拉的加工工艺方法，属于机械产品设计与制造技术领域。 
背景技术
WP系列马达是一种轴配流摆线液压马达，具有体积小、扭矩大、效率高、结构简单等优点。其主要零件由壳体、输出轴、定转子副、隔盘、后盖、联动轴等组成。其中定转子副是马达的动力产生源，属于核心零件，同样也是所有零件中加工工艺最为复杂的零件，其质量的优劣直接影响到整台马达的性能。 
现有的WP马达定转子副采用整体式结构，材料为20CrMnTiH，渗碳淬火处理。可以减轻了工作过程中磨损，降低了内部泄漏。同样整体式结构也给加工上带来了一定难度，现有的加工路线如下：选取20CrMnTiH标准棒料，在1050℃的温度下进行锻造，锻造压力为630吨，后续进行调质处理，再通过车外圆、两端面、密封槽、镗内孔和拉内形腔等一系列的工艺步骤，加工出成品。 
现有的工艺方法的主要瓶颈在于大余量的拉削。首先，在保证一次拉削加工效率的前提下，必须定制加长行程的拉床，形成为：2300mm。如此加长行程的拉床目前在国内还不多见，定制成本比标准机床预估高出50％左右。其次，加长行程机床意味着拉刀的加长，目前国内普遍的拉刀制造和修磨长度在1800mm-2000mm内，能加工2300mm长度的厂家，目前国内只有极少数。单把拉刀报价在RMB70000左右，拉刀易弯曲，修磨困难，一次修磨费用约RMB5000。加工及修磨周期均受限于制造厂家。 
综上所述，现有的工艺方法尽管工艺路线短，工序简单，先期投入少。但存在如下缺点：毛坯加工余量大，拉削厚度单边8.3mm；拉 刀制造复杂、制造、修磨成本较高；车削大排量定子镗孔易震刀，切削效率低。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种定子的加工工艺方法，毛坯切削余量小，单边约0.3mm-0.5mm；无需定制专用拉床，拉刀制造简单、修磨成本低；无需车削内孔，零件热处理性能好，材料的抗疲劳能力提高；简化了拉削工序，拉刀长度缩短；采用了冷挤工艺，增加了材料的流动性能，且在冷挤工序中掺插了多次球化退火工艺，更加细化了材料的组织颗粒，在后续的渗碳淬火工艺中，减小了粗晶现象的产生，极大地提高了材料本身的抗疲劳强度。 
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的： 
一种定子的加工工艺方法，该方法包括如下步骤： 
步骤100：将标准棒料经冷挤制成定子毛坯； 
步骤200：对步骤100的定子毛坯车削外圆、端面和密封槽，制成定子半成品； 
步骤300：对步骤200的定子半成品精拉削内孔，制成成品定子。 
所述的步骤100具体包括： 
步骤101：下料，取φ70-100mm的20CrMnTiH标准棒料，分割成50-70mm长的棒料段； 
步骤102：制坯，将步骤101分割的棒料段，进行表面车削，去除氧化皮； 
步骤103：一次退火，退火温度750℃-850℃，保温时间35-55小时； 
步骤104：一次软化处理，包括磷化处理和皂化处理，且磷化处理在前皂化处理在后： 
磷化处理：使用普通磷化液对退火后的棒料段进行浸泡，浸泡温度为50℃-90℃，时间为5-20min； 
皂化处理：使用皂化粉涂覆在经磷化处理后的棒料段表面，涂覆 温度为50℃-90℃； 
步骤105：压孔，在经上述步骤处理后的棒料段中心挤压盲孔，盲孔直径为φ30-45mm，深70-90mm，挤后零件长度70-100mm，外径与步骤102制坯后的外径相同； 
步骤106：冲飞边，冲去步骤105中留下的盲孔，形成通孔环状零件，其外径与步骤102制坯后的外径相同，内径30-45mm，总长70-100mm； 
步骤107：二次退火，退火温度750℃-850℃，保温时间35-55小时； 
步骤108：二次软化处理，包括磷化处理和皂化处理，且磷化处理在前皂化处理在后： 
磷化处理：使用普通磷化液对退火后的棒料段进行浸泡，浸泡温度为50℃-90℃，时间为5-20min； 
皂化处理：使用皂化粉涂覆在经磷化处理后的棒料段表面，涂覆温度为50℃-90℃； 
步骤109：挤型腔，对经上述步骤处理过的棒料段进行二次挤压，挤压内部型腔从通孔环状制成定子毛坯，直径为φ80-100mm，长度为100-150mm。 
所述的步骤101中，所述的分割标准棒料，采用GW4028锯床进行。所述的步骤102中，所述的制坯，采用C6140车床进行。所述的步骤105中：所述的挤压盲孔，采用压力机进行，压力为400-600吨。所述的步骤106中，所述的冲飞边，采用冲床进行，冲压力63吨。所述的步骤103和步骤107，所述的退火，采用RJ-90真空井式退火炉，退火温度为780℃，保温时间48小时。所述的步骤104和步骤108，磷化温度为80℃，时间为10min；皂化温度为80℃。 
所述的步骤200具体包括： 
步骤201：以定子毛坯的一侧端面定位，以步骤109已挤压成型的内腔定位，车削一端外圆、端面，车密封槽，保证端面与型腔垂直度； 
步骤202：以定子毛坯的另一端面定位，夹持车削外圆，车另一 端面、密封槽和外圆，同时保证加工端面与内型腔的垂直度。 
所述的步骤300具体包括：拉削内孔，内腔单边最大切削厚度0.3mm至0.5mm。 
为了使拆卸修磨操作方便，所述的拉削内孔，采用分体式拉刀，所述分体式拉刀采用料长度1150mm的高速钢材料；接柄为普通材料，总长90英寸，拉刀有效齿数为43齿；最大齿升量0.02mm。 
综上所述，本发明的有益效果在于：毛坯切削余量小；拉刀制造简单、修磨成本低；无需车削内孔，零件热处理性能好，材料的抗疲劳能力提高；采用了冷挤工艺，增加了材料的流动性能，且在冷挤工序中掺插了多次球化退火工艺，更加细化了材料的组织颗粒，在后续的渗碳淬火工艺中，减小了粗晶现象的产生，极大地提高了材料本身的抗疲劳强度。 
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。 
附图说明
图1为本发明整体工艺流程图； 
图2为本发明步骤100的具体工艺流程图。 
具体实施方式
图1为本发明整体工艺流程图；图2为本发明步骤100的具体工艺流程图。如图1并结合图2所示，本发明提供一种定子的加工工艺方法，该方法包括如下步骤： 
步骤100：将标准棒料经冷挤制成定子毛坯； 
具体包括以下步骤： 
步骤101：下料，取φ70-100mm的20CrMnTiH标准棒料，分割成50-70mm长的段。在本步骤中，通常采用GW4028锯床对标准棒料进行分割，当然类似的其他切割设备均可采用。 
步骤102：制坯，将步骤101分割的棒料段，进行表面车削，去除氧化皮。在本步骤中，制坯采用C6140车床或者类似设备进行加工。 去除的氧化皮厚度没有特定的要求，只是将不利于下道工序的物质去掉即可。 
步骤103：一次退火，本步骤中采用RJ-90真空井式退火炉进行退火。退火温度750℃-850℃，最佳退火温度为780℃；保温时间为35-55小时，最佳保温时间为48小时。 
步骤104：一次软化处理，包括磷化处理和皂化处理，且磷化处理在前皂化处理在后： 
磷化处理：使用普通磷化液对退火后的棒料段进行浸泡，磷化温度为50℃-90℃，最佳磷化温度为80℃，时间为5-20min，最佳磷化时间为10min； 
皂化处理：使用皂化粉涂覆在经磷化处理后的棒料段表面，涂覆温度为50℃-90℃，最佳皂化温度为80℃。 
步骤105：压孔，在经上述步骤处理后的棒料段中心压盲孔，盲孔直径为φ30-45mm，深70-90mm，挤后零件长度70-100mm，外径与制坯时的直径相同。本步骤中采用压力机进行挤压，压力为400-600吨。本步骤的工艺目的是为了进行分序挤压，从而有效防止材料变形量过大。 
步骤106：冲飞边，冲去步骤105中留下的盲孔，使零件成外径与制坯时的直径相同，内径30-45mm，总长70-100mm的通孔环状零件。 
步骤107：二次退火，本步骤中采用RJ-90真空井式退火炉进行退火。退火温度750℃-850℃，最佳退火温度为780℃；保温时间为35-55小时，最佳保温时间为48小时。 
步骤108：二次软化处理，包括磷化处理和皂化处理，且磷化处理在前皂化处理在后： 
磷化处理：使用普通磷化液对退火后的棒料段进行浸泡，磷化温度为50℃-90℃，最佳磷化温度为80℃，时间为5-20min，最佳磷化时间为10min； 
皂化处理：使用皂化粉涂覆在退火后的棒料段表面，涂覆温度为50℃-90℃，最佳皂化温度为80℃。 
步骤109：挤型腔，对步骤105、106处理过的棒料段进行二次挤压，挤压内部型腔从通孔环状制成定子毛坯，成品直径为φ80-100mm，长度为100-150mm。 
之后，再进行步骤200：对步骤100的定子毛坯车削外圆、端面和密封槽，制成定子半成品； 
其具体步骤包括： 
步骤201：以定子毛坯的一侧端面定位，以步骤109已挤压成型的内腔定位，车削一端外圆、端面，车密封槽，保证端面与型腔垂直度； 
步骤202：以定子毛坯的另一端面定位，夹持车削外圆，车另一端面、密封槽和外圆，同时保证加工端面与内型腔的垂直度。 
最后，进行步骤300：对步骤200的定子半成品精拉削内孔，制成成品定子。具体包括：拉削内孔，内腔单边最大切削厚度0.3mm至0.5mm。 
需要说明的是，上述的步骤103和步骤107中的退火工艺，其目的是为了消除原材料的残余应力，细化材料晶粒。上述的步骤104和步骤108中的软化处理工艺，其目的是为了减小在后续挤压工艺过程中的摩擦阻力，增加材料的流动性能。因此，在整体工艺流程中，退火和软化处理工艺，至少要分别在两次挤压工艺前进行一次。当然，根据对产品的加工需要，也可以进行多次。 
本发明的拉削采用分体式拉刀，所述分体式拉刀采用材料长度1150mm的高速钢材料，不易弯曲且刚性好；接柄为普通材料，总长90英寸，拉刀有效齿数为43齿；最大齿升量0.02mm。采用分体式拉刀的优点是拆卸方便，修磨费用较低，并且刚性好操作简单，普通机床即可。 
以下结合一具体实施例，对本发明所提供的定子的加工工艺方法进行详细地说明。 
首先，下料：取φ90mm的20CrMnTiH标准棒料，采用GW4028锯床，将其分割成61mm长的棒料段。采用C6140车床，对该棒料段进行表面车削，去除氧化皮。经车削处理后的棒料段直径89.5mm，长 61mm。采用RJ-90真空井式退火炉进行一次退火，退火温度780℃±10℃，保温48小时。一次退火后进行一次软化处理，该处理过程包括磷化处理和皂化处理，且磷化处理在前皂化处理在后。使用普通磷化液对退火后的棒料段进行浸泡，磷化温度为80℃，浸泡10min。再使用皂化粉涂覆在经磷化处理后的棒料段表面，涂覆温度为85℃±5℃。采用压力机进行挤压，在经上述步骤处理后的棒料段中心压盲孔压力为400吨。盲孔直径为φ39mm，深80mm，挤后零件长度61mm，外径与制坯时的直径相同。之后冲飞边，冲去上述步骤中留下的盲孔，使零件成外径与制坯时的直径相同，内径39mm，总长85mm的通孔环状零件。再进行二次退火和二次软化处理，工艺参数和采用的工艺设备与一次退火和一次软化处理相同，在此不再赘述。之后挤型腔，对经上述步骤处理过的棒料段进行二次挤压，挤压内部型腔从通孔环状变制成定子毛坯，直径为φ87mm，长度为130mm。 
其次，对经上述步骤处理过的定子毛坯车削外圆、端面和密封槽，制成定子半成品；其具体步骤包括：以定子毛坯的一侧端面定位，以已挤压成型的内腔定位，车削一端外圆、端面，车密封槽，保证端面与型腔垂直度；以定子毛坯的另一端面定位，夹持车削外圆，车另一端面、密封槽和外圆，同时保证加工端面与内型腔的垂直度。 
最后，对经上述步骤处理过的定子半成品精拉削内孔，制成成品定子。具体包括：拉削内孔，内腔单边最大切削厚度0.3mm至0.5mm。 
综上所述，本发明提供的定子加工工艺的优点：毛坯切削余量小，单边约0.3mm-0.5mm，无需定制专用拉床，拉刀制造简单、修磨成本低，无需车削内孔，零件热处理性能好，材料的抗疲劳能力提高。本发明所提供的加工工艺方法，主要利用了20CrMnTiH材料良好的可塑性能，且极大的降低了拉刀的切削的负荷，简化了拉削工序。首先，拉刀长度从2300mm缩短为1300mm，材料也从原有的整体高速钢变为接杆式分体拉刀，单刀价格约为RMB20000，修磨费用约为每次RMB500，无论是拉刀的制造以及后期的修磨都有了很大的节约。其次，由于采用了冷挤工艺，增加了材料的流动性能，且在冷挤工序中掺插了多次球化退火工艺，更加细化了材料的组织颗粒，在后续的渗碳淬 火工艺中，减小了粗晶现象的产生，极大地提高了材料本身的抗疲劳强度。 
最后应说明的是：以上实例仅用以说明本发明的技术方案，但还没有完全限制。尽管参照上述实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 

Claims (10)

1.一种定子的加工工艺方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤100：将标准棒料经冷挤制成定子毛坯；
步骤200：对步骤100的定子毛坯车削外圆、端面和密封槽，制成定子半成品；
步骤300：对步骤200的定子半成品精拉削内孔，制成成品定子；所述的步骤100具体包括：
步骤101：下料，取φ70-100mm的20CrMnTiH标准棒料，分割成50-70mm长的棒料段；
步骤102：制坯，将步骤101分割的棒料段，进行表面车削，去除氧化皮；
步骤103：一次退火，退火温度750℃-850℃，保温时间35-55小时；
步骤104：一次软化处理，包括磷化处理和皂化处理，且磷化处理在前皂化处理在后：
磷化处理：使用普通磷化液对退火后的棒料段进行浸泡，浸泡温度为50℃-90℃，时间为5-20min；
皂化处理：使用皂化粉涂覆在经磷化处理后的棒料段表面，涂覆温度为50℃-90℃；
步骤105：压孔，在经上述步骤处理后的棒料段中心挤压盲孔，盲孔直径为φ30-45mm，深70-90mm，挤后零件长度70-100mm，外径与步骤102制坯后的外径相同；
步骤106：冲飞边，冲去步骤105中留下的盲孔，形成通孔环状零件，其外径与步骤102制坯后的外径相同，内径30-45mm，总长70-100mm；
步骤107：二次退火，退火温度750℃-850℃，保温时间35-55小时；
步骤108：二次软化处理，包括磷化处理和皂化处理，且磷化处理在前皂化处理在后：
磷化处理：使用普通磷化液对退火后的棒料段进行浸泡，浸 泡温度为50℃-90℃，时间为5-20min；
皂化处理：使用皂化粉涂覆在经磷化处理后的棒料段表面，涂覆温度为50℃-90℃；
步骤109：挤型腔，对经上述步骤处理过的棒料段进行二次挤压，挤压内部型腔从通孔环状制成定子毛坯，直径为φ80-100mm，长度为100-150mm。
2.如权利要求1所述的定子的加工工艺方法，其特征在于，所述的步骤101中，所述的分割标准棒料，采用GW4028锯床进行。
3.如权利要求1所述的定子的加工工艺方法，其特征在于，所述的步骤102中，所述的制坯，采用C6140车床进行。
4.如权利要求1所述的定子的加工工艺方法，其特征在于，所述的步骤105中：所述的挤压盲孔，采用压力机进行，压力为400-600吨。
5.如权利要求1所述的定子的加工工艺方法，其特征在于，所述的步骤106中，所述的冲飞边，采用冲床进行，冲压力63吨。
6.如权利要求1所述的定子的加工工艺方法，其特征在于，所述的步骤103和步骤107，所述的退火，采用RJ-90真空井式退火炉，退火温度为780℃，保温时间48小时。
7.如权利要求1所述的定子的加工工艺方法，其特征在于，所述的步骤104和步骤108，磷化温度为80℃，时间为10min；皂化温度为80℃。
8.如权利要求1所述的定子的加工工艺方法，其特征在于，所述的步骤200具体包括： 
步骤201：以定子毛坯的一侧端面定位，以步骤109已挤压成型的内腔定位，车削一端外圆、端面，车密封槽，保证端面与型腔垂直度；
步骤202：以定子毛坯的另一端面定位，夹持车削外圆，车另一端面、密封槽和外圆，同时保证加工端面与内型腔的垂直度。
9.如权利要求1或8任一项所述的定子的加工工艺方法，其特征在于，所述的步骤300具体包括：拉削内孔，内腔单边最大切削厚度0.3mm至0.5mm。
10.如权利要求9所述的定子的加工工艺方法，其特征在于，所述的拉削内孔，采用分体式拉刀，所述分体式拉刀采用材料长度1150mm的高速钢材料；接柄为普通材料，总长90英寸，拉刀有效齿数为43齿；最大齿升量0.02mm。 
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