CN103111815B - 汽车差速器及行星减速器十字轴的二次同步冷挤压成型制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了差速器及行星减速器十字轴的二次同步冷挤压成型制作方法，其模具由上模内模、上模外模、下模内模、下模外模组成，上模内模和下模内模的内凹腔在合拢后形成模具型腔；在液压机上设置四个油缸，上模内油缸和下模内油缸分别与上模内模、下模内模连接，上模外油缸、下模外油缸分别与上模外模、下模外模连接，分别带动其移动；在冷挤压时，先将上模外模与模外模合模封闭；再使上模内模和下模内模闭合、压紧料段，并同时挤压料段，加压后推动料段在模具型腔内变形。本发明的方法，采用冷挤压的方法比热锻尺寸精度高，氧化少；模具寿命非常高；在上模内油缸和下模内油缸同步、等压挤压作用下，成型精度高，产品的内在组织好。

Description

汽车差速器及行星减速器十字轴的二次同步冷挤压成型制作方法

技术领域

本发明涉及一种汽车动力传动系统齿轮的制作方法，尤其是汽车差速器及行星减速器十字轴的二次同步冷挤压成型制作方法。

背景技术

汽车差速器及行星减速器的十字轴是汽车动力传动系统中非常重要的零件，起动力传递及减速、调速作用，其制作质量的好坏直接关系到汽车的安全和寿命。现有技术中，汽车差速器及行星减速器的十字轴，通常采用高温热锻的分步多阶段制作成形方法，先制胚后在模具内热锻成型，即将十字轴加热到锻造温度后，锻胚成形，然后在锻压成形模具内锻打成型的制造方法，该种方法需要对工件（毛坯）进行多次加热，耗费一定的能量，而且在高温下锻打，工件内部的金相组织发生了较大的变化，有应力需要较高标准的正火热处理才能满足机械加工的性能要求；这种热模锻的制作方法，增加了十字轴的制作工序，提高了零件的废品率，相应增大了十字轴的制作成本；而且耗费的能源也较多。

发明内容

本发明针对现有技术的汽车传动系统中差速器及行星减速器的十字轴主要采用在模具内热锻成型，需要加热而浪费能源、零件的废品率以及增大了制造成本等不足，提供一种尺寸精度高、氧化少、缩短制造时间、降低零件的废品率、降低制造成本的十字轴二次同步冷挤压成型制作方法。

    本发明的技术方案：汽车差速器及行星减速器十字轴的二次同步冷挤压成型制作方法，其步骤为：

    （1）按照工艺设计要求，将原材料剪切成料段，经无心磨磨削表面，探伤检查裂纹；将合格的料段，喷涂润滑剂，烘干润滑剂；

（2）第一次退火热处理：将料段加热至830℃~870℃，保温8-14小时，降到680℃+15℃后随炉冷却到350℃+10℃，再出炉空冷至室温；

（3）将料段进行抛丸处理，再进行磷化皂化处理；

（4）把料段放置在液压机上进行冷挤压，在模具内得到十字圆棒状坯件；

  所述的模具，包括配合设置的上模和下模，上模和下模都是双层模具结构，分别由上模内模、上模外模、下模内模、下模外模组成，上模内模和下模内模分别设置有相配合的内凹腔，上模内模和下模内模的内凹腔在合拢后形成模具型腔；

     在液压机上设置四个油缸，分别为上模内油缸、上模外油缸、下模内油缸、下模外油缸，上模内油缸和下模内油缸分别与上模内模、下模内模连接，上模外油缸、下模外油缸分别与上模外模、下模外模连接，分别带动其移动；在冷挤压时，料段放置在下模内模的中心部位，上模外油缸与下模外油缸首先相向合模移动，先将上模外模与下模外模合模，并封闭固定；上模内油缸和下模内油缸分别带动上模内模和下模内模继续相向合模移动，上模内模和下模内模闭合，上模内模和下模内模压紧料段，并同时挤压料段，加压后推动料段在模具内变形，充满模具型腔，直到成形完毕；

（5）完成后，首先提升油缸以打开模具型腔，并使用顶料装置使十字轴产品脱模。

     进一步的特征是：上模内油缸和下模内油缸保持相等的速度，分别带动上模内模和下模内模相向合模移动。

   上模内模和下模内模压紧料段时，上模内油缸和下模内油缸保持相等的压力作用在料段上。

本发明汽车差速器及行星减速器十字轴的二次同步冷挤压成型制作方法，相对于现有技术，具有如下特点：

1、          采用冷挤压的方法制出十字轴零件，比热锻尺寸精度高，氧化少，金属内在组织好，晶粒更细化，避免粗晶、混晶等不良组织。

    2、能够缩短制造时间，降低零件的废品率，降低制造成本。

    3、冷挤压成形后变形量小，这样更容易达到零件精度，尺寸稳定；模具寿命非常高。

    4、在双层模具结构内冷挤压，并在上模内油缸和下模内油缸同步、等压挤压作用下，料段在模具型腔内成型，成型精度高，产品的内在组织好。

附图说明

图1是本发明汽车行星减速器的十字轴的结构示意图；

图2是图1沿A—A向剖视图。

具体实施方式

    本发明的汽车差速器及行星减速器十字轴的二次同步冷挤压成型制作方法，其特征在于包括如下步骤：

    （1）按照工艺设计要求，将原材料（符合工艺要求的合金结构钢）剪切成料段，经无心磨磨削表面，探伤检查裂纹，经检验去除不符合要求的料段；将合格的料段，喷涂润滑剂，然后烘干润滑剂；

（2）第一次退火热处理：将料段加热至830℃~870℃，保温8-14小时，降到680℃+15℃后随炉冷却到350℃+15℃，再出炉空冷至室温；可以在加热装置中，如工频炉、中频炉等中进行加热；

在加热过程中，向加热设备中加入具有保护作用的氮气或惰性气体。

（3）将料段进行抛丸处理，再进行磷化皂化处理；抛丸处理一般是在抛丸机内进行，磷化皂化处理是对钢材的一种常规处理；

（4）把料段放置在液压机上，在模具内进行冷挤压，得到十字轴产品（十字圆棒状坯件）；

本发明的十字轴冷挤压模具，包括配合设置的上模和下模，上模和下模都采用双层模具结构，即上模内模、上模外模、下模内模、下模外模，上模内模和下模内模分别设置有相配合的内凹腔，上模内模和下模内模的内凹腔在合拢后形成模具型腔；

    在液压机上设置四个油缸，即上模内油缸、上模外油缸、下模内油缸、下模外油缸，上模内油缸和下模内油缸分别与上模内模、下模内模连接，上模外油缸、下模外油缸分别与上模外模、下模外模连接，分别带动其移动，产生合模或分模动作，并产生挤压作用。在冷挤压时，料段放置在下模内模的中心部位，上模外油缸与下模外油缸首先相向合模移动（向合模方向的靠拢移动），先将上模外模与下模外模合模，并封闭、定位；上模内油缸和下模内油缸继续加压，上模内油缸和下模内油缸分别带动上模内模和下模内模继续相向合模移动，上模内模和下模内模闭合，最好保持匀速闭合，即上模内油缸和下模内油缸保持相等的速度，均速移动；上模内模和下模内模压紧料段，并同时挤压料段，上模内油缸和下模内油缸保持相等的压力作用在料段上，加压后推动料段在模具内变形，充满模具型腔，直到成形完毕。

（5）冷挤压完成后，提升油缸以打开模具型腔，依次打开外模、内模形成的腔体，使用顶料装置使十字轴产品脱模；首先提升上模外油缸与下模外油缸，再提升上模内油缸和下模内油缸，以打开模具型腔，并使用上下顶料装置（现有的顶料装置），使十字轴产品自然脱模，这样一件十字轴产品就冷挤压完成了。十字轴产品的结构如图1、2所示。

   汽车行星减速器十字轴的原材料是合金结构钢，常用的是20CrMoH或20CrMnTiH等，按照工艺设计要求下料后，首先对其表面进行磨削处理再用探伤设备检查是否有裂纹等，如有则判为不合格；然后在合格品其表面喷涂润滑剂，常用的润滑剂是石墨或有机高分子润滑剂，起润滑作用。

    在加热时，可以在保护气氛中进行；所述保护气氛是在中频感应加热炉中加入具有保护作用的氮气或惰性气体，防止坯料在加热过程中被严重氧化，这样锻造成型的产品表面粗糙度好，表面脱碳现象很小。在中频感应加热炉中加热的温度可以选取830℃、835℃、840℃、845℃、850℃、855℃、860℃、865℃、870℃等。

    本发明经过的退火热处理，对料段进退火热处理，能有效消除料段的应力，改善其内部组织，显著提高其力学性能。

    按照工艺要求，选取上、下双层油缸液压机和双层模具，对坯料进行冷挤压处理，使十字轴产品在模具型腔内成型，获得的产品的精度和粗糙度都较高，能达到设计要求。

本发明的无心磨、探伤设备、中频感应加热炉、冲压机、抛丸设备、上下双层油缸液压机以及磷化和皂化处理等，都是现有装置或现有技术；操作时，根据工艺需要，制作合适的双层模具等，按照要求操作，就能得到本发明的中间制品或最终成品。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施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，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.汽车差速器及行星减速器十字轴的二次同步冷挤压成型制作方法，其特征在于包括如下步骤：

    （1）按照工艺设计要求，将原材料剪切成料段，经无心磨磨削表面，探伤检查裂纹；将合格的料段，喷涂润滑剂，烘干润滑剂；

（2）第一次退火热处理：将料段加热至830℃~870℃，保温8-14小时，降到680℃+15℃后随炉冷却到350℃+10℃，再出炉空冷至室温 ；

（3）将料段进行抛丸处理，再进行磷化皂化处理；

（4）把料段放置在液压机上进行冷挤压，在模具内得到十字圆棒状坯件；

  所述的模具，包括配合设置的上模和下模，上模和下模都是双层模具结构，分别由上模内模、上模外模、下模内模、下模外模组成，上模内模和下模内模分别设置有相配合的内凹腔，上模内模和下模内模的内凹腔在合拢后形成模具型腔；

     在液压机上设置四个油缸，分别为上模内油缸、上模外油缸、下模内油缸、下模外油缸，上模内油缸和下模内油缸分别与上模内模、下模内模连接，上模外油缸、下模外油缸分别与上模外模、下模外模连接，分别带动其移动；在冷挤压时，料段放置在下模内模的中心部位，上模外油缸与下模外油缸首先相向合模移动，先将上模外模与下模外模合模，并封闭；上模内油缸和下模内油缸保持相等的速度，分别带动上模内模和下模内模继续相向合模移动，上模内模和下模内模闭合，上模内模和下模内模压紧料段，并同时挤压料段，加压后推动料段在模具内变形，充满模具型腔，直到成形完毕；

（5）完成后，首先提升油缸以打开模具型腔，依次打开外模、内模形成的腔体，使用顶料装置使十字轴产品脱模；首先提升上模外油缸与下模外油缸，再提升上模内油缸和下模内油缸，以打开模具型腔，并使用上下顶料装置，使十字轴产品自然脱模。

2.根据权利要求1所述汽车差速器及行星减速器十字轴的二次同步冷挤压成型制作方法，其特征在于：上模内模和下模内模压紧料段时，上模内油缸和下模内油缸保持相等的压力作用在料段上。