CN102728773A - 内星轮一次冷锻闭塞成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种内星轮一次冷锻闭塞成形方法。它的工艺流程依次包括：锯料，球化退火，制坯，抛丸、磷皂化处理，和分流闭塞成形。最终得到满足组织性能、尺寸精度要求的产品。既可以保证产品质量稳定、又可以延长模具使用寿命，同时工艺流程短、加工成本低、加工效率高、后续切削加工量少，能满足批量生产要求。
Description
【技术领域】
本发明涉及金属精密锻造领域，特别是涉及一种复杂表面零件的精密冷锻成形方法。
【背景技术】
内星轮是由两个不在同一球心的两段圆弧组成，由于其形状的特殊性决定了其工艺的复杂性，目前生产这类产品的方法有三种，分别是：温锻、热锻、纯冷锻。温锻、热锻的优点是：工艺流程较短，缺点是：尺寸精度差、尺寸不稳定、表面质量差、内部组织差、后续的磨削和机加工余量大、刀具损耗大。虽然目前冷锻工艺具有尺寸精度高、尺寸稳定、内部组织好、后续的磨削量小等优点，但是由于其工艺流程长，加工周期长，模具寿命低，生产成本很高，因此，不利于大批量生产。
因此，有必要提出一种改进的技术方案来解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种内星轮一次冷锻闭塞成形方法，其既可以保证产品质量稳定、又可以延长模具使用寿命，同时工艺流程短、加工成本低、加工效率高、后续切削加工量少，能满足批量生产要求。
为了实现上述目的，本发明提出一种内星轮一次冷锻闭塞成形方法，其包括锯料，球化退火，制坯，抛丸、磷皂化处理，和一次冷锻闭塞成形。
在一个进一步的方案中，选择直径为φ1的热轧圆棒料，将所述热轧圆棒料按照一定长度L1锯成段得到下料，其中直径φ1和长度L1根据产品尺寸、模具尺寸、设备而定，直径φ1不大于一次冷锻闭塞成形模具的下模沟道直径。
在一个进一步的方案中，所述球化退火过程包括：
（1）、加热：工件以50°C～100°C/小时的加热速度加热至770°C±15°C；
（2）、保温：到达温度后保温三小时，其状态分为两个过程：
a：球化质点形成，
b：球化体长大；
（3）、冷却：
a：球化体继续长大：冷却温度在760～710°C时，工件以15～20°C/小时冷却，不小于1.5小时；
b：工件冷却：冷却温度在700～360°C时，工件以20～35°C/小时冷却，≤350°C出炉。
在一个进一步的方案中，所述制坯，是指将热轧棒材外表面的缺陷去除。
在一个进一步的方案中，所述抛丸、磷皂化为常规抛丸和常规磷皂化。
在一个进一步的方案中，所述一次冷锻闭塞成形包括：将坯料放入一次冷锻闭塞成形模具的下模，调整封闭高度，压力机滑块下行，当压力机滑块下行至一次冷锻闭塞成形模具的上模与下模接触时，由闭塞气缸提供闭塞力，使所述一次冷锻闭塞成形模具的上模、下模闭合，滑块继续下行，闭塞气缸被压缩，下冲头推动工件进行挤压，直至滑块运行至下死点完成挤压，一次冷锻闭塞成形模具的下模随滑块一起回程复位，顶杆上行顶出工件。
在一个更进一步的方案中，所述闭塞气缸为高压氮气缸。
在一个进一步的方案中，所述闭塞成形模具为外圆放开结构。
与现有技术相比，本发明使用一次冷锻闭塞成形方法生产内星轮，用此方法生产的内星轮不仅质量稳定可靠，且大大缩短了工艺流程，降低了生产成本，适合批量生产。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。其中：
图1为本发明在一个实施例中的工艺流程图；
图2为可以实施一次冷锻闭塞成型步骤的一次冷锻闭塞成形装置示意图；和
图3为本发明在一个实施例中的产品形状变化过程图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1所示其为本发明在一个实施例中的工艺流程图。
以某轿车传动系统中的内星轮为例，具体介绍图1所述流程。
步骤110，锯料。
可以选择直径为φ1的热轧圆棒料，将所述热轧圆棒料按照一定长度L1锯成段得到下料，其中直径φ1和长度L1可以根据产品尺寸、模具尺寸、设备而定。通常直径φ1不大于一次冷锻闭塞成形模具的下模沟道直径A。
在一个实施例中，选择直径φ1=32mm的热轧圆棒料，材料牌号为1620CrMnTiH，调整长度L1，使下料重量控制在293～297g。
该锯料步骤得到的产品的形态如图3(a)所示。
步骤120，球化退火。
所述球化退火是指根据材料性能和下道工序变形量对锯料步骤得到的下料进行软化处理，满足冷挤压特性的普通球化处理。
具体的，所述球化退火过程包括：
（1）、加热：工件以50°C～100°C/小时的加热速度加热至770°C±15°C；
（2）、保温：到达温度后保温三小时，其状态分为两个过程：
a：球化质点形成，
b：球化体长大；
（3）、冷却：
a：球化体继续长大：冷却温度在760～710°C时，工件以15～20°C/小时冷却，不小于1.5小时；
b：工件冷却：冷却温度在700～360°C时，工件以20～35°C/小时冷却，≤350°C出炉。
为了减少内星轮一次冷锻闭塞成形的挤压力和提高模具寿命，便于材料在模腔内流动，可以对下料进行球化退火，且球化退火必须严格控制加热温度和保温时间，以保证足够的球化率。
步骤130，制坯。
所述制坯可以去除热轧棒材外表面氧化皮、微裂纹、透迹等缺陷，以提高坯料的表面质量。
在一个实施例中，将下料外圆车至直径φ2=30.8mm，粗糙度为Ra3.2μm，表面不允许有明显车刀纹和接刀痕，两端倒角，保证重量。
步骤140，抛丸、磷皂化。
所述抛丸、磷皂化为常规抛丸和常规磷皂化，主要是为后续一次冷锻闭塞成形步骤提供润滑皮膜，是为了减少坯料与模具之间的摩擦力，有效地保护模具，提高模具寿命。
步骤150，一次冷锻闭塞成形。
所述一次冷锻闭塞成形是指把经过上述处理得到的坯料放入一次冷锻闭塞成形模具内，通过一次冷锻闭塞成形的方法得到产品的工件，是通过所述内星轮一次冷锻闭塞成形方法得到产品的最重要的步骤。
请参考图2所示，其为实施一次冷锻闭塞成形步骤的一次冷锻闭塞成形装置示意图，所述一次冷锻闭塞成形包括上冲头1、一次冷锻闭塞成形模具（图中未示出）、下冲头5、闭塞气缸6、滑块7和顶杆8。所述一次冷锻闭塞成形模具采用外圆放开结构，其包括上模2和下模4。通过所述一次冷锻闭塞成型装置实施一次冷锻闭塞成形步骤，包括：将所述坯料放入下模4，调整封闭高度，压力机滑块7下行，当压力机滑块7下行至上模2与下模4接触时，由闭塞气缸6提供闭塞力，使上模2、下模4闭合，滑块7继续下行，闭塞气缸6被压缩，下冲头5推动工件3进行挤压，直至滑块7运行至下死点完成挤压，下模4随滑块7一起回程复位，顶杆8上行顶出工件3。在一个实施例中，所述闭塞气缸6为高压氮气缸。
由于采用一次冷锻闭塞成形步骤，可以使产品的金属流线按其形状连续分布，内部组织致密，有利于后续的外球车削，沟道铣削，内孔拉花键、切槽的加工；使产品的尺寸精度高，质量稳定，后续加工余量小；采用上、下分模的技术，解决锻件脱模提问题；闭塞气缸为高压氮气缸，不仅解决了分模面毛刺过大的问题，还降低了模架制造成本；由于外球采用自由放开锻造，所述一次冷锻闭塞成型模具比常规冷锻模具寿命提高了2.5-3倍；采用一次冷锻闭塞成形的方法比常规冷锻工艺节材18％-28％；由于所述一次冷锻闭塞成型模具采用外圆放开结构，省去了常规工艺的称重工序大大提高了生产效率和人工成本。
请参考图3所示，其为本发明在一个实施例中的产品形状变化过程图。
其中图3（a）为经过锯料后形成的下料，图3（b）为经过制坯后形成的坯料，图3（c）为经过一次冷锻闭塞成形后形成的锻件。
在本实施例中，下料直径为φ1=32mm，坯料直径φ2=30.8mm，φ3>52.5，φ4=37.6，A=31.1，L5>26.8，L3=12.5，L4=16.4，φ5=15.64，其中坯料直径φ2一定要小于A。
以上描述说明本发明的技术方案而非限制，本发明实施例的描述只是用于解释的目的，而并不是限制权利要求的范围。本发明的技术方案不局限于用于内星轮，其它零件都可以使用这种方法加工，并取得有益的效果。对本领域的普通技术人员来说，还可以对本发明进行修改或者替换，而不脱离本发明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 (8)
1.一种内星轮一次冷锻闭塞成形方法，其特征在于：其包括锯料，球化退火，制坯，抛丸、磷皂化处理，和一次冷锻闭塞成形。
2.根据权利要求1所述的内星轮一次冷锻闭塞成形方法，其特征在于：选择直径为φ1的热轧圆棒料，将所述热轧圆棒料按照一定长度L1锯成段得到下料，其中直径φ1和长度L1根据产品尺寸、模具尺寸、设备而定，直径φ1不大于一次冷锻闭塞成形模具的下模沟道直径。
3.根据权利要求1所述的内星轮一次冷锻闭塞成形方法，其特征在于：所述球化退火过程包括：
（1）、加热：工件以50°C～100°C/小时的加热速度加热至770°C±15°C；
（2）、保温：到达温度后保温三小时，其状态分为两个过程：
a：球化质点形成，
b：球化体长大；
（3）、冷却：
a：球化体继续长大：冷却温度在760～710°C时，工件以15～20°C/小时冷却，不小于1.5小时；
b：工件冷却：冷却温度在700～360°C时，工件以20～35°C/小时冷却，≤350°C出炉。
4.根据权利要求1所述的内星轮一次冷锻闭塞成形方法，其特征在于：所述制坯，是指将热轧棒材外表面的缺陷去除。
5.根据权利要求1所述的内星轮一次冷锻闭塞成形方法，其特征在于：所述抛丸、磷皂化为常规抛丸和常规磷皂化。
6.根据权利要求1所述的内星轮一次冷锻闭塞成形方法，其特征在于：所述一次冷锻闭塞成形包括：将坯料放入一次冷锻闭塞成形模具的下模，调整封闭高度，压力机滑块下行，当压力机滑块下行至一次冷锻闭塞成形模具的上模与下模接触时，由闭塞气缸提供闭塞力，使所述一次冷锻闭塞成形模具的上模、下模闭合，滑块继续下行，闭塞气缸被压缩，下冲头推动工件进行挤压，直至滑块运行至下死点完成挤压，一次冷锻闭塞成形模具的下模随滑块一起回程复位，顶杆上行顶出工件。
7.根据权利要求6所述的内星轮一次冷锻闭塞成形方法，其特征在于：所述闭塞气缸为高压氮气缸。
8.根据权利要求1所述的内星轮一次冷锻闭塞成形方法，其特征在于：所述闭塞成形模具为外圆放开结构。
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