CN105108456B - 新能源汽车驱动电机轴的制造方法 - Google Patents

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高凤强
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Abstract

本发明公开了新能源汽车驱动电机轴的制备方法,将坯料加热到1050℃—1150℃范围内,在电螺旋压力机上模锻成形,得到预锻坯;采用球化正火处理方法;进行磷化、皂化处理;冷挤压制作内花键:进行机加工及热处理,得到符合工艺要的电机轴。本发明的关键花键冷挤压工序采用齿形反挤压成形,通过返挤压取代了传统的插齿工艺,由于采用了金属塑性成形工艺,金属流线完整未被切断,产品强度高,同时由于齿形挤压凸模为一体加工,采用了进口的高精度线切割、电火花设备加工,确保凸模齿形精度≤5级花键精度(GB3478.1‑2008),Fr及FP值大大优化。因此挤压出的内花键精度可达6级花键精度,齿形精度大大优于插齿工艺。

Description

新能源汽车驱动电机轴的制造方法
技术领域
[0001] 本发明属于金属部件加工领域,涉及一种新能源汽车驱动电机轴的制造方法。
背景技术
[0002] 新能源汽车的发展是国家的战略方向,我国新能源汽车包括:纯电动汽车及插电 式混合动力汽车。驱动电机作为新能源汽车的核心部分,电机轴是整个驱动电机中的关键 零部件,起到转子铁心的固定及力量传递作用,其性能好坏直接影响到新能源汽车动力系 统的性能。驱动电机轴联接端是电机的输出端头,驱动电机产生动力后通过端头的内花键 与汽车的自动变速器或减速机构相连接。此零件以前一直采用纯机加的方式制作内花键存 在以下问题:①内花键采用插齿机床加工齿形精度差。②由于是切削加工,金属流线被切 断,齿形强度差使用寿命仅2万公里。③加工效率低下,班产量仅200件/班。④材料利用率 低。采用现在的内花键冷挤压的制造方法,能够满足国家规定新能源汽车驱动电机使用多8 万公里的寿命要求及使用精度,也使得国家驱动电机能够实现产业化生产,降低其成本,符 合国家新能源战略。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种电机轴产品内花键齿形精度高、齿形形位公差高、齿 形机械强度提高、生产效率提升、降低成品废品率、降低制造成本的冷挤压成型的新能源汽 车驱动电机轴的制造方法。
[0004] 本发明的技术方案:新能源汽车驱动电机轴的制备方法,其特征在于包括如下步 骤:
[0005] ⑴坯料热锻制造:根据工艺要求,选择坯料;将坯料加热到1050°C—115(TC范围 内,在电螺旋压力机上模锻成形,得到预锻坯;
[0006] (2)预锻坯采用球化正火处理方法:处理温度范围650°C — 68〇°C,时间为150—250 分钟,然后用强风快速冷却到500°C〜55〇°C,在500°C〜550°C回火炉内等温处理,时间为 120〜150分钟,再出炉空冷至室温;
[0007] (3)预锻坯表面润处理,对预锻坯表面进行磷化、皂化处理;
[0008] (4)冷挤压制作内花键:按照工艺要求制作冷挤压模具,将表面润滑的预锻坯毛坯 放入冷挤压挤模具的凹模内,挤压预锻坯坯料的端部成型内花键齿形;
[0009] (5)按照工艺要求进行机加工及热处理,对冷挤压后的电机轴坯体进行后续的机 加工及热处理,得到符合工艺要的的电机轴:
[0010] 进一步的特征是:所述磷化处理的工序为:工件人工预处理4除油脱脂4水洗4 酸洗除锈—水洗—冲洗—磷化—水洗(80°C以上)—干燥—上油(油温l5〇°C以下);
[0011] 所述皂化处理的工序为:工件人工预处理—除油脱脂―水洗—酸洗除锈—水洗— 冲洗—磷化—水洗—皂化—干燥。
[0012] 所述的机加工及热处理工序为:
[0013] 3 • 1以内花键齿形定位,粗车电机轴的外径、端面;
[0014] 3.2双顶定位,用立式加工中心加工电机轴平键槽;
[0015] 3_3采用真空多用炉渗碳淬火,保证治属深度及心表硬度;
[0016] 3.4校直机三点校直轴杆达到〇.〇5以内;
[0017] 3.5双顶定位磨加工4个台阶的轴径尺寸;
[0018] 3 • 6已磨加工台阶为定位基准面,精车电机轴台阶端面;
[0019] 3 • 7成品电机轴全数磁粉探伤。
[0020] 本发明新能源汽车驱动电机轴的制造方法,相对于现有技术,其有益效果如下:
[0021] 1、联接内花键精度高。花键精度达到6级(GB3478.1-2008).
[0022] 2、由于采用冷挤压工艺,花键部分金属没有被切断,保留金属流线。齿形强度提高 25%。
[0023] 3、齿形表面精度粗糙度达到Ral .6。
[0024] 4、以内花键齿形作为定位基准面(点),加工轴外径,跳动达到0.03。
[0025] 5、本发明提高加工内花键加工效率2.5倍。
[0026] 6、电机轴花键使用寿命达到8万公里以上。
[0027] 7、材料利用率提供10%。
[0028] 总之,本发明采用热锻成形后进行毛坯球化退火,再表面润滑进行内花键冷
[0029] 挤压,冷挤压完成后完成机加及热处理。其主要特征在于:关键花键冷挤压工序采 用齿形反挤压成形,通过返挤压取代了传统的插齿工艺,由于采用了金属塑性成形工艺,金 属流线完整未被切断,产品强度高,同时由于齿形挤压凸模为一体加工,采用了进口的高精 度线切割、电火花设备加工,确保凸模齿形精度彡5级花键精度(GB3478.1-2008),Fr及FP值 大大优化。因此挤压出的内花键精度可达6级花键精度,齿形精度大大优于插齿工艺。
[0030]
附图说明:
[0031] 图1是本发明新能源汽车驱动电机轴的结构示意图;
[0032] 图2是图1的剖视图。
具体实施方式
[0033] 下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述,并不因此将本发
[0034] 明限制在所述的实施例范围之中。
[0035] 实施例1
[0036] 本发明新能源汽车驱动电机轴的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
[0037] 本发明新能源汽车驱动电机轴的制备方法,具体加工工艺如下:
[0038] 1、坯料热锻制造:根据工艺要求,选择坯料,将坯料加热到1050°C — 1150°C范围 内,在电螺旋压力机上模锻成形,得到预锻坯;如使用中频加热炉将毛坯加热至l〇5〇°C — 115(TC范围内,在l〇〇〇T电螺旋压力机上模锻成形,得到预锻坯。
[0039] 2、预锻坯采用球化正火处理(制作)方法。要求温度范围内650°C —680°C,时间为 150—250分钟,然后用强风快速冷却到5〇〇°C〜550°C,在500°C〜550°C回火炉内等温处理, 时间为120〜150分钟,在出炉空冷至室温。通常用的温度是65〇°C、655°C、660°C、665°C、670 r、675r、68(TC等,处理时间为12〇分钟、125分钟、130分钟、135分钟、140分钟、145分钟、 150分钟。有效的消除预锻坯的应力,改善其内部组织,显著提高其力学性能,表面更致密, 降低预锻坯的硬度,可提金属的塑性,有利于产品成型。坯料退火硬度达到HB130〜150范围。 强风快速冷却,是采用大功率风机等吹风,快速降温。
[0040] 3、预锻坯表面润处理,对预锻坯表面进行磷化、皂化处理;除了采用常用的磷化、 皂化处理方法以外,本发明提供一种具体的行磷化、皂化处理方法,能获得更优的技术效 果;
[0041] 3.1磷化:工件人工预处理—除油脱脂—水洗—酸洗除锈—水洗—
[0042] 冲洗—磷化—水洗(80 °C以上)—干燥—上油(油温150 °C以下)
[0043] 3.2皂化:工件人工预处理—除油脱脂—水洗—酸洗除锈—水洗—冲洗—磷化— 水洗—皂化—干燥。
[0044] 4、冷挤压制作内花键:按照工艺要求制作冷挤压挤模具,将表面润滑的预锻坯毛 坯放入冷挤压挤模具的凹模内,挤压预锻坯坯料的端部成型内花键齿形;如放入50〇T快速 冷挤压挤凹模内,调整相关参数,进行冷挤压,齿形凸模挤压凹模内的坯料端部成型内花键 齿形;具体的参数可以选择如下,设备压力调至10—l2Mp,保压时间2—3秒。为了达到更优 的冷挤压效果,在凸模上喷涂挤压用润滑油,能得到更高的粗糙度,可以达到花键齿形挤压 的粗糙度16。
[0045] 5、按照工艺要求,进行后续的机加工及热处理工序,得到符合工艺要的的电机轴: 即按照工艺要求,采用现有的机加工及热处理工序,对冷挤压后的电机轴坯体进行后序的 机加工及热处理工序,得到符合工艺要的的电机轴:除了采用现有的加工及热处理工序外, 本发明提供一种具体的机加工及热处理工序,能取得更优的效果:
[0046] 5 • 1以内花键齿形定位粗车电机轴的外径、端面;
[0047] 5.2双顶定位,用立式加工中心加工电机轴平键槽;所述的双顶定位使用双顶尖锥 面与轴两端的中心孔锥面配合为基准,加工键槽。
[0048] 5 • 3采用真空多用炉渗碳淬火,保证治属深度及心表硬度。
[0049] 5 • 4采用校直机三点校直轴杆,精度达到〇. 05以内。
[0050] 4.5双顶定位,磨加工4个台阶的轴径尺寸。双顶定位使用双顶尖锥面与轴两端的 中心孔锥面配合为基准,磨加工台阶尺寸。
[0051] 4 • 6己磨加工台阶为定位基准面,精车电机轴台阶端面。
[0052] 4.7成品电机轴全数磁粉探伤,合格即为本发明的新能源汽车驱动电机轴。
[0053]本发明制作方法所采用设备:中频加热炉、电动螺旋压力机、抛丸机、快速冷挤压 机及后序机加热处理设备等,均为现有装置。操作时根据工艺需要,制作相应的模具及工 装,按要求操作,即能得到本发明的中间制品及最终成品。
[0054]最后需要说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方 [0055]案,尽管申请人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,那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗 旨和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.新能源汽车驱动电机轴的制备方法,其特征在于包括如下步骤: (1) 坯料热锻制造:根据工艺要求,选择坯料;将坯料加热到1050°C—1150°C范围内,在 电螺旋压力机上模锻成形,得到预锻坯; (2) 预锻坯采用球化退火处理方法:处理温度范围650°C —680°C,时间为150—250分 钟,然后用强风快速冷却到500°C〜550°C,在500°C〜550°C回火炉内等温处理,时间为120 〜150分钟,在出炉空冷至室温; (3) 预锻坯表面润处理,对预锻坯表面进行磷化、皂化处理; (4) 冷挤压制作内花键:按照工艺要求制作冷挤压模具,将表面润滑的预锻坯毛坯放入 冷挤压挤模具的凹模内,挤压预锻坯坯料的端部成型内花键齿形; (5) 按照工艺要求进行机加工及热处理:对冷挤压后的电机轴坯体进行后续的机加工 及热处理,得到符合工艺要求的新能源汽车驱动电机轴; 所述的机加工及热处理工序为: 1) 以内花键齿形定位,粗车电机轴的外径、端面; 2) 双顶定位,用立式加工中心加工电机轴平键槽; 3) 采用真空多用炉渗碳淬火,保证治属深度及心表硬度; 4) 校直机三点校直轴杆达到0.05以内; 5) 双顶定位磨加工4个台阶的轴径尺寸; 6) 已磨加工台阶为定位基准面,精车电机轴台阶端面; 7) 成品电机轴全数磁粉探伤,合格品即为新能源汽车驱动电机轴。
2.根据权利要求1所述新能源汽车驱动电机轴的制备方法,其特征在于: 所述磷化处理的工序为:工件人工预处理除油脱脂4水洗—酸洗除锈—水洗—冲洗 —磷化—水洗,水温80°C以上—干燥—上油,油温150°C以下; 所述皂化处理的工序为:工件人工预处理—除油脱脂-> 水洗—酸洗除锈—水洗—冲洗 —磷化—水洗—皂化—干燥。
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