CN105436371A - 一种变速箱输入轴的温锻成形工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及温锻成形技术领域，尤其公开一种变速箱输入轴的温锻成形工艺，包括以下步骤：下料；加热；两次减径挤压；镦粗；反挤内孔；反挤深孔；整形。本发明由于该温锻成形工艺的坯料无需磷皂化处理，属于绿色锻造范畴，保护了环境，各工位的成形载荷低，各工位成形力小，模具寿命长。通过该工艺生产的变速箱输入轴锻件质量稳定，无微裂纹等缺陷，单边余量控制在1mm以内，大大提高了材料利用率。

Description

一种变速箱输入轴的温锻成形工艺
技术领域
本发明涉及温锻成形技术领域，尤其涉及一种变速箱输入轴的温锻成形工艺。
背景技术
变速箱输入轴为汽车变速箱内关键零件，起着传递动力及扭矩的作用，传统的加工工艺为先采用热模锻或冷挤压制坯再进行后续机加工。其中，采用热模锻制坯的方式由于无法控制锻件的同轴度，预留的机加工余量单边在3-5mm以上，材料利用率低；且采用热模锻工艺，锻件表面质量粗糙，能耗高。而采用冷挤压进行制坯的方式会导致镦粗工位成形力大，模具寿命低的问题，且冷挤压坯料需要进行退火、磷皂化润滑处理等，工序繁琐，同时会对环境造成一定的影响。
综上所述，亟需提出一种新的变速箱输入轴的锻造工艺，以解决现有变速箱输入轴的锻造工艺存在单边余量大，材料利用率低，锻件质量低，能耗高，工位成形力大，模具寿命低，对环境造成影响的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种变速箱输入轴的温锻成形工艺，能够解决现有变速箱输入轴的锻造工艺存在单边余量大，材料利用率低，锻件质量低，能耗高，工位成形力大，模具寿命低，对环境造成影响的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种变速箱输入轴的温锻成形工艺，包括以下步骤：
下料：根据产品尺寸规格的要求，选择特定直径规格的圆柱坯料进行锯切下料；
加热：对锯切下料的圆柱坯料加热处理，加热温度为成形金属再结晶温度以下室温以上的温度范围；
两次减径挤压：通过模具对圆柱坯料减径挤压，形成两段直径大小不一的大圆柱形棒材和小圆柱形棒材，大圆柱形棒材和小圆柱形棒材之间设有过渡段；
镦粗：通过模具对大圆柱形棒材镦粗，使大圆柱形棒材端部形成粗箍法兰；
反挤内孔：在粗箍法兰的端部反向挤压出内孔；
反挤深孔：在内孔底部反向挤压出深孔；
整形：整形粗箍法兰的上下两个端面，形成输入轴坯料成品。
作为一种变速箱输入轴的温锻成形工艺的优选方案，所述下料步骤的圆棒料的外径公差为±0.02mm，重量公差为0-0.5％。
作为一种变速箱输入轴的温锻成形工艺的优选方案，所述加热步骤的热处理温度为750-950℃。
作为一种变速箱输入轴的温锻成形工艺的优选方案，在所述两次减径挤压步骤中，模具的凹模采用三层组合凹模形式，模芯的制作材质采用硬质合金或高速钢材料，预应力外套的制作材质采用H13型钢，模具的冲头与凹模的间隙约为0.10mm。
作为一种变速箱输入轴的温锻成形工艺的优选方案，在第二次减径挤压中，模具的凹模工作带长度为3-5mm。
作为一种变速箱输入轴的温锻成形工艺的优选方案，在所述镦粗步骤中,粗箍法兰处的上下两端面均设置有倒角。
作为一种变速箱输入轴的温锻成形工艺的优选方案，在所述镦粗步骤中，模具的冲头外径与凹模内径之间的单边间隙为0.05-0.10mm。
作为一种变速箱输入轴的温锻成形工艺的优选方案，在所述反挤内孔步骤中，内孔的底面位于粗箍法兰的下端面的上方。
作为一种变速箱输入轴的温锻成形工艺的优选方案，在所述两次减径挤压步骤中，模具的凹模由双层预应力圈组成。
作为一种变速箱输入轴的温锻成形工艺的优选方案，在所述两次减径挤压步骤中，模具的冲头采用高速钢材料制成，硬度为54HRC-56HRC，并采用渗氮处理，渗氮层厚度为100-150um。
本发明的有益效果为：
本发明提出一种变速箱输入轴的温锻成形工艺，由于该温锻成形工艺的坯料无需磷皂化处理，属于绿色锻造范畴，保护了环境，各工位的成形载荷低，各工位成形力小，模具寿命长。通过该工艺生产的变速箱输入轴锻件质量稳定，无微裂纹等缺陷，单边余量控制在1mm以内，大大提高了材料利用率。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的变速箱输入轴的温锻成型工艺的流程图；
图2是本发明具体实施方式提供的变速箱输入轴锻件的结构示意图。
其中：
1：大圆柱形棒材；2：小圆柱形棒材；3：过渡段；4：粗箍法兰；41：倒角；5：内孔；6：深孔。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施方式提出一种优选的变速箱输入轴的温锻成形工艺，其中，温锻成形实质是在成形金属再结晶温度以下室温以上的温度范围内进行的锻造成形工艺，该温锻成形工艺具体包括以下步骤：
下料：根据产品尺寸规格的要求，选择特定直径规格的圆柱坯料进行锯切下料；
优选的，该步骤的圆棒料可采用16MnCr5或相对应国外牌号成形金属棒材料，圆棒料的外径公差为±0.02mm，重量公差为0-0.5％。
加热：对锯切下料的圆柱坯料加热处理，加热温度为成形金属再结晶温度以下室温以上的温度范围；
优选的，该步骤的热处理温度为750-950℃，使原始坯料具有良好的塑性，防止坯料在以下的挤压过程中产生开裂现象。同时，该工艺在750-950℃进行，大大降低了能耗。
两次减径挤压：通过模具对圆柱坯料减径挤压，形成两段直径大小不一的大圆柱形棒材1和小圆柱形棒材2，大圆柱形棒材1和小圆柱形棒材2之间设有过渡段3；
其中，在两次减径挤压中，模具的凹模采用三层组合凹模形式，模具的凹模由双层预应力圈组成。模芯的制作材质采用硬质合金或高速钢材料，预应力外套的制作材质采用H13型钢，具有高的淬透性和抗热裂能力。
模具的冲头采用高速钢材料制成，硬度为54HRC-56HRC，并采用渗氮处理。渗氮处理使氨气热分解产生活性氮原子，氮原子可吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能(如高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度和抗过热蒸汽腐蚀能力等)，且渗氮层厚度为100-150um。模具的冲头与凹模的间隙约为0.10mm，也可以根据材质及产品要求进行调整。在第二次减径挤压中，模具的凹模工作带长度为3-5mm，可有效减少工作带的磨损。
镦粗：通过模具对大圆柱形棒材1镦粗，使大圆柱形棒材1端部形成粗箍法兰4；
优选的，在该步骤中,粗箍法兰4处的上下两端面均设置有倒角41。具体地，该倒角41可以设在靠近上下端面与外圆柱面的角落处，这样在不增加成形吨位的情况下，能储存更多的金属材料，从而使得在后续整形工位中，能较容易地充填角隅处。
优选的，模具的冲头外径与凹模内径之间的单边间隙为0.05-0.10mm，同理，可根据实际产品要求及材质进行设置。
反挤内孔：在粗箍法兰4的端部反向挤压出内孔5；
优选的，该成形过程为一反挤压过程，冲头向下运动挤压内孔5，圆柱坯料沿着冲头轮廓向上运动，内孔5的底面位于粗箍法兰4的下端面的上方，即内孔5的深度不宜超过粗箍法兰4的下端面，否则容易造成成形质量缺陷。
反挤深孔：在内孔5底部反向挤压出深孔6；
与前一成形工序类似，该工艺同为反挤压成形工艺，圆柱坯料会不断往上移动，冲头向下运动挤压出深孔6，获得的预成形件需要精确计算，从而保证长度尺寸公差。
整形：整形粗箍法兰4的上下两个端面，形成输入轴坯料成品。
除粗箍法兰4的上下端面外，预成形件的其余部分尺寸已均在前面工序达到要求，此工序仅仅成形粗箍法兰4处的上下两个端面，形成变速箱输入轴坯料成品(参见图2的变速箱输入轴锻件)，从而完成变速箱输入轴锻件的整个成形过程。
本发明由于该温锻成形工艺的坯料无需磷皂化处理，属于绿色锻造范畴，保护了环境，各工位的成形载荷低，相对于现有的冷锻工艺来说，各工位成形力小，模具寿命长。通过该工艺生产的变速箱输入轴锻件质量稳定，无微裂纹等缺陷，单边余量控制在1mm以内，大大提高了材料利用率。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变速箱输入轴的温锻成形工艺，其特征在于，包括以下步骤：
下料：根据产品尺寸规格的要求，选择特定直径规格的圆柱坯料进行锯切下料；
加热：对锯切下料的圆柱坯料加热处理，加热温度为成形金属再结晶温度以下室温以上的温度范围；
两次减径挤压：通过模具对圆柱坯料减径挤压，形成两段直径大小不一的大圆柱形棒材(1)和小圆柱形棒材(2)，大圆柱形棒材(1)和小圆柱形棒材(2)之间设有过渡段(3)；
镦粗：通过模具对大圆柱形棒材(1)镦粗，使大圆柱形棒材(1)端部形成粗箍法兰(4)；
反挤内孔：在粗箍法兰(4)的端部反向挤压出内孔(5)；
反挤深孔：在内孔(5)底部反向挤压出深孔(6)；
整形：整形粗箍法兰(4)的上下两个端面，形成输入轴坯料成品。
2.根据权利要求1所述的变速箱输入轴的温锻成形工艺，其特征在于，所述下料步骤的圆棒料的外径公差为±0.02mm，重量公差为0-0.5％。
3.根据权利要求1所述的变速箱输入轴的温锻成形工艺，其特征在于，所述加热步骤的热处理温度为750-950℃。
4.根据权利要求1所述的变速箱输入轴的温锻成形工艺，其特征在于，在所述两次减径挤压步骤中，模具的凹模采用三层组合凹模形式，模芯的制作材质采用硬质合金或高速钢材料，预应力外套的制作材质采用H13型钢，模具的冲头与凹模的间隙约为0.10mm。
5.根据权利要求1或4所述的变速箱输入轴的温锻成形工艺，其特征在于，在第二次减径挤压中，模具的凹模工作带长度为3-5mm。
6.根据权利要求1所述的变速箱输入轴的温锻成形工艺，其特征在于，在所述镦粗步骤中,粗箍法兰(4)处的上下两端面均设置有倒角(41)。
7.根据权利要求1所述的变速箱输入轴的温锻成形工艺，其特征在于，在所述镦粗步骤中，模具的冲头外径与凹模内径之间的单边间隙为0.05-0.10mm。
8.根据权利要求1所述的变速箱输入轴的温锻成形工艺，其特征在于，在所述反挤内孔步骤中，内孔(5)的底面位于粗箍法兰(4)的下端面的上方。
9.根据权利要求1所述的变速箱输入轴的温锻成形工艺，其特征在于，在所述两次减径挤压步骤中，模具的凹模由双层预应力圈组成。
10.根据权利要求4所述的变速箱输入轴的温锻成形工艺，其特征在于，在所述两次减径挤压步骤中，模具的冲头采用高速钢材料制成，硬度为54HRC-56HRC，并采用渗氮处理，渗氮层厚度为100-150um。
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