CN1043015C - 冷拔成形花键轴工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷拔成形花键轴工艺，对现有加工汽车用花键轴的工艺进行改进，其工艺流程为：退火-轧尖-酸洗-冷拔成形，退火后成品表面脱碳层厚度〈0.12毫米。冷拔成形后的工件经中频淬火，硬度为HRC48-56，淬硬层深度为1.5-3.0毫米。优点是，与现有加工汽车用花键轴工艺相比，生产效率高，成本低，减少了材料浪费，成品的质量和综合机械性能有可靠保证，同时由于控制了退火表面脱碳层厚度，从而保证使用模具拉拔花键轴的齿槽尺寸。

Description

冷拔成形花键轴工艺

本发明涉及冷拔成形工艺，特别是冷拔成形花键轴工艺。

现有的汽车转向传动装置上所用的花键轴加工成形均采用铣削加工工艺，工艺要求严格，费工费时，材料的利用率不高，仅为60-70％，致使加工成本高，而且表面粗糙度要求难以保证，这种工艺需要进行改进，从目前了解的有关花键轴加工的工艺资料来看，使用无屑加工法制造花键轴还是一项空白。中国专利文献92112696、4公开的发明专利申请《带齿形的齿轮坯条料的冷拔工艺方法和模具》涉及采用冷拔工艺加工生产齿轮用的带齿形的齿轮坯条料，该冷拔工艺，采用常规冷拉拔机，将外径接近成品齿轮外径而稍大的坯料，通过分阶段变形，逐步拉拔成带齿形的齿轮坯条料，其特征在于坯料的成形通过一组至少三个形状逐步过渡的拉拔模，拉拔中的变形过程分为三个阶段，第一阶段，使园形坯料变形成为正多边形，边的数量与要拉拔的齿轮的齿数相等，而且边的形状向内凹进呈弓形，第二阶段，在多形的中部增加弓形向内凹进的深度但不增加边的两侧向内凹进的深度，初步形成凸起的齿形，第三阶段，继续增加向内凹进部分的深度、直至齿形符合拉拔成品的形状，在每两个变形阶段中间加入退火工序。这种加工齿轮坯条料的冷拔工艺的工艺过程需使用三种拉拔模具，且基本工序需要经过三次重复，致使加工步骤多，而且这种对受加工的坯料不控制其退火后的脱碳层厚度的冷拔工艺难以适合加工汽车用花键轴的质量要求。

本发明的目的是，针对现有技术还没有有用无屑加工汽车用花键轴的现实进行改进，同时结合加工其它机械零件的冷拔工艺，提出冷拔成形花键轴工艺，以替代现在普遍采用的铣削加工汽车用花键轴的工艺，从而实现无屑加工成形花键轴的构想，以降低生产成本，提高花键轴的机械性能和成品质量。

本发明的技术解决方案是，其特征在于，采用冷拔成形工艺替代铣削工艺加工花键轴的成品材料，其工艺流程为，退火-轧尖-酸洗-冷拔成形，退火后的成品材料表面的脱碳层厚度＜0.12毫米，冷拔成形后的工件，经中频淬火，其硬度为HRC_48-56，淬硬层深度为15-3.0毫米。

本发明的工艺流程是根据花键轴的成品材料(即坯料)的物理性能和机械性能所选定的，采取退火工序是降低坯料表面的硬度，在保证坯料脱碳层的有效范围的同时，使整个坯料能适应冷拔模具，避免损伤模具。轧尖工序是为了使坯料能方便地进入冷拔模具的模孔，并便于拔丝机的钳车所挟持，满足冷拔成形工艺的基本要求，而酸洗工序是为了除去退火工序后的工件坯料表面的氧化皮屑，保证工件坯料表面的质量，以防钢材表面被拉伤。冷拔成形是利用专用模具在拔丝机上对花键轴这种工件成品坯料进行拉拔，直至拉拔到规定的规格尺寸的半成品，再切削为成品，成品经中频淬火处理后检验合格后即为花键轴产品，由于花键轴的齿槽不同，所使用的花键轴的模具也就有不同的规格尺寸，这些都不影响本发明在生产花键轴的工艺流程中采用和实施。

本发明的优点是，花键轴加工采用冷拔成形工艺技术，将使产品质量有明显的提高，同原有的铣削加工工艺相比，其材料的利用率高达90％，生产效率高，降低了生产成本，而且经冷拔成形工艺生产出来的成品强度、硬度及其综合机械性能都比铣削加工有明显的提高。产品的金属流线能免遭破坏，而且较铣削加工的产品的塑性、韧性好。其工艺流程简洁，效果好，值得推广应用。我国是一个汽车大国，汽车传向传动部份所需的花键轴的用量大，采用本发明生产花键轴的可靠性和优点将为生产厂家节约大量的钢材和经费而且产品质量有可靠的保障。

图1，本发明采用的拉拔专用模具的模孔示意图

下面详细描述本发明的实施例。

首先按加工要求的尺寸备好工件坯料，即成品材料，准备好规定齿槽的拔拉模具和拔丝机，再根据本发明提出的工艺流程：退火-轧尖-酸洗-冷拔成形工序实施本发明提出的技术解决方案，用冷拔成形工艺替代传统的铣削工艺加工花键轴。将工件坯料送入炉中进行高温退火，取出冷却，检验坯料表面的脱碳层厚度是否满足＜0.12毫米的规定范围，将检验合格的坯料转入下道工序-轧尖工序，对坯料的一部分使用机械轧压，使其由粗变细，直径缩小至可以进入专用的拉拔模具的模孔，并能被拔丝机的钳车所挟持的尺寸及长度。再将工件坯料送入酸洗槽进行酸洗，由硫酸或者盐酸进行腐蚀，除去工件坯料表面的氧化皮屑或杂质，再将酸洗合格的工件坯料送到拔丝机上的专用规格尺寸的拉拔模具中进行强力冷拔，直至拉拔出合乎尺寸要求的花键轴的齿槽来，再在冷拔成形工序中采用的专用拉拔模具的模孔与所需要拉拔的花键轴成品横截面外形尺寸相同，根据花键轴的规格不同，选择不同规格的拉拔模具。，依据工件的尺寸，加工成合格的花键轴半成品，半成品经淬火处理，检验成为合格的花键轴产品。冷拔成形后的工件(即半成品)，经中频淬火，其硬度为HRC_46-56淬硬层深度为1.5-3.0毫米，可以达到规定的使用标准。

现有的铣削加工后的花键轴，其表面的粗糙度为6.3，而采用本发明经过拉拔后的花键轴工件表面的粗糙度为1.6，大大优于使用铣剂加工工艺生产的花键轴。冷拔成形花键轴比使用铣削加工的花键轴综合生产成本平均降低了20％左右，经冷拔成形后的产品尺寸及精度均能达到产品设计要求，而且大大降低了原材料的消耗。经有关检测部门测定，在转速30γ/min，扭矩50NM，滑动行程15MM，滑动频率0.8/HZ的条件下，送检的三只检测样品均能正常工作，磨损寿命达到225000次后，仍然完好，完全符合国家对于汽车用转向传动装置的技术要求。

Claims (1)

1、冷拔成形花键轴工艺，其特征在于，采用了冷拔成形工艺替代铣削工艺加工花键轴的成品材料，其工艺流程为，退火-轧尖-酸洗-冷拔成形，退火后的成品材料表面的脱碳层厚度＜0.12毫米，冷拔成形后的工件，经中频淬火，其硬度为HRC_{48 -56}，淬硬层深度为1.5-3.0毫米。