CN109048241A - 一种汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，属于金属机械零件制造领域，汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，该方法包括如下步骤：步骤一，对坯料进行坯料加热处理之后，再对坯料进行预锻制坯，形成预锻坯料，步骤二，对预锻坯料进行终锻成形，形成锻件毛坯，步骤三，对锻件毛坯进行切边处理之后，再对锻件毛坯进行等温正火和抛丸，步骤四，对经过抛丸后的锻件毛坯进行数控加工，形成输入轴。本发明公开的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，采用立式锻造，相比卧式锻造和楔横轧工艺直接成形的锻造方法，可以锻出盲孔，提高材料利用率，方便后期加工出复合孔，节省粗加工的钻孔时间。
Description
技术领域
本发明涉及金属机械零件制造领域，尤其涉及一种汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法。
背景技术
汽车变速箱的输入轴为大小端径向尺寸偏差较大的阶梯轴，并且大端有复合孔。输入轴毛坯一般采用锻造成形工艺进行加工，所以，锻造加工方法的合理性对输入轴零件的质量以及生产效率等有重要影响。
现有的输入轴大多采用卧式锻造方法或楔横轧工艺直接成形的锻造方法，当输入轴采用卧式锻造方法直接成形时，从锻件中间分模进行锻造，上述工艺方案会产生飞边，且复合孔无法锻出，材料利用率低，同时同一截面情况下，分模面与非分模面处材料的晶粒度和硬度有偏差，容易造成后续输入端花键处搓丝跳动超差的问题。当输入轴采用楔横轧工艺直接成形的锻造方法时，将坯料在楔形型的作用下，轧制成各种形状的台阶轴，虽然不会产生飞边，但也无法锻出复合孔，材料利用率也不高，同时输入轴的组织纤维很差，输入轴的芯部会产生疏松或空洞等严重缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，采用立式锻造，相比卧式锻造和楔横轧工艺直接成形的锻造方法，可以锻出盲孔，提高材料利用率，同时仿造大端复合孔形状锻出的盲孔，可以方便后期加工出复合孔，节省后续输入轴的粗加工的钻孔时间，同时，采用上述方法的输入轴可以被充分锻造，且杆部无分模面，提高了输入轴的整体性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，该方法包括如下步骤：步骤一，对坯料进行坯料加热处理之后，再对坯料进行预锻制坯，形成预锻坯料，步骤二，对预锻坯料进行终锻成形，形成锻件毛坯，步骤三，对锻件毛坯进行切边处理之后，再对锻件毛坯进行数控加工前处理，步骤四，对经过数控加工前处理后的锻件毛坯进行数控加工，形成输入轴，终锻成形步骤中，采用立式锻造，将预锻坯料放入立式模具的型腔中，使用压力机对预锻坯料进行锻造成形，加工成锻件毛坯，锻件毛坯为阶梯轴结构，锻件毛坯的大端的轴心锻出盲孔。
本发明优选地技术方案在于，坯料加热处理步骤中，采用中频感应加热炉，将选用的坯料加热到始锻温度。
本发明优选地技术方案在于，预锻制坯步骤中，采用空气锤或辊锻机或楔横轧设备，将加热后的坯料通过制坯模，进行拔长成形，加工成一端沿轴向伸展的预锻坯料，预锻坯料为T型轴结构。
本发明优选地技术方案在于，切边处理步骤中，采用切边压力机，对锻件毛坯去除飞边。
本发明优选地技术方案在于，数控加工前处理包括热处理、以及抛丸处理，热处理步骤在抛丸处理步骤之前进行，热处理步骤中，采用等温正火炉，对锻件毛坯进行等温正火处理，抛丸处理步骤中，采用抛丸机，对经过热处理后的锻件进行抛丸清理。
本发明优选地技术方案在于，数控加工包括第一次数控加工、第二次数控加工，第一次数控加工步骤在第二次数控加工步骤之前。
本发明优选地技术方案在于，第一次数控加工步骤中，采用双主轴双刀塔数控车床，对锻件毛坯进行数控加工，加工成输入轴毛坯，输入轴毛坯为阶梯轴结构。
本发明优选地技术方案在于，第一次数控加工包括如下步骤：首先，进行端部加工，其次，进行台阶加工，再次，进行复合孔加工、以及中心孔加工，最后，进行倒圆加工，端部加工步骤中，对锻件毛坯的大端的端面和小端的端面分别进行数控车削加工，使输入轴毛坯形成端面平整的毛坯大端、以及毛坯小端，台阶加工步骤中，对锻件毛坯的外圆面进行数控车削加工，使输入轴毛坯形成具有多个阶梯分布的阶梯轴结构，毛坯大端一侧被加工成一个盘状凸台，盘状凸台的直径为输入轴毛坯的轴径最大值，复合孔加工步骤中，对盲孔进行钻孔加工，加工成复合孔，中心孔加工步骤中，对小端的轴心进行钻孔加工，加工成中心孔，倒圆加工步骤中，对经过台阶加工后的输入轴毛坯上的部分台阶端面进行倒圆角。
本发明优选地技术方案在于，第二次数控加工步骤，采用数控车床，对输入轴毛坯进行数控加工，加工成输入轴，输入轴为阶梯轴结构。
本发明优选地技术方案在于，第二次数控加工包括第二次台阶加工、以及第二次倒圆加工，第二次台阶加工步骤中，对输入轴毛坯的中部外圆面进行数控车削，形成多个台阶，在第二次台阶加工步骤之后，进行第二次倒圆加工步骤，第二次倒圆加工步骤中，对第二次台阶加工步骤加工出的台阶的端面进行倒圆角，对盘状凸台的端面进行倒圆角。
本发明的有益效果为：
本发明提供的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，采用立式锻造，相比卧式锻造或楔横轧工艺锻造直接成形的方法，可以锻出盲孔，提高材料利用率，同时仿造大端复合孔形状锻出的盲孔，可以方便后期加工出复合孔，节省后续输入轴的粗加工的钻孔时间，输入轴的杆部被充分锻造，且杆部无分模面，杆部的整体性能和流线都要优于楔横轧和卧式锻造工艺。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中提供的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法的工艺流程示意图；
图2是本发明具体实施方式中提供的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法的第一次数控加工和第二次数控加工的工艺流程示意图；
图3是本发明具体实施方式中提供的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法所加工的输入轴的结构示意图；
图4是本发明具体实施方式中选用的坯料示意图；
图5是本发明具体实施方式中预锻制坯形成的预锻坯料示意图；
图6是本发明具体实施方式中终锻成形并切边处理形成的锻件毛坯示意图；
图7是本发明具体实施方式中在第一次数控加工后形成的输入轴毛坯示意图；
图8是本发明具体实施方式中在第二次数控加工后形成的输入轴示意图。
图中：
A、坯料加热处理；B、预锻制坯；C、终锻成形；D、切边处理；E、数控加工前处理；ea、热处理；eb、抛丸处理；F、数控加工；fa、第一次数控加工；faa、端部加工；fab、台阶加工；fac、复合孔加工；fad、中心孔加工；fae、倒圆加工；fb、第二次数控加工；fba、第二次台阶加工；fbb、第二次倒圆加工；1、坯料；2、预锻坯料；3、锻件毛坯；31、大端；32、盲孔；33、小端；4、输入轴毛坯；41、毛坯大端；42、毛坯小端；43、盘状凸台；44、复合孔；45、中心孔；5、输入轴。
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。
如图1至图8所示，本实施例中提供的一种汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，该方法包括如下步骤：步骤一，对坯料1进行坯料加热处理A之后，再对坯料1进行预锻制坯B，形成预锻坯料2，步骤二，对预锻坯料2进行终锻成形C，形成锻件毛坯3，步骤三，对锻件毛坯3进行切边处理D之后，再对锻件毛坯3进行数控加工前处理E，步骤四，对经过数控加工前处理E后的锻件毛坯3进行数控加工F，形成输入轴5，终锻成形C步骤中，采用立式锻造，将预锻坯料2放入立式模具的型腔中，使用压力机对预锻坯料进行锻造成形，加工成锻件毛坯3，锻件毛坯3为阶梯轴结构，锻件毛坯3的大端31的轴心锻出盲孔32。为了提高材料利用率，同时锻出盲孔，减少后续输入轴的粗加工时间。进一步地，将坯料1加热后进行预锻制坯，将制好的预锻坯料2放入立式模具型腔中，使用63MN摩擦压力机或电动螺旋压力机终锻成形，被切边和数控加工前处理后变成锻件毛坯3，最后经过数控车床加工，加工成输入轴5，采用立式锻造，相比卧式锻造，可以锻出盲孔，提高材料利用率，同时仿造大端复合孔形状锻出的盲孔，可以方便后期加工出复合孔，减少后续输入轴的粗加工时间。
为了对坯料1进行预锻拔长，需要对坯料1先进行加热处理。进一步地，坯料加热处理A步骤中，采用300KW中频感应加热炉，逐步加热到1200℃～1250℃，时间为15S～18S。
为了方便坯料1进行立式锻造，需要对坯料1先进行预锻处理。进一步地，预锻制坯B步骤中，采用560Kg空气锤或500辊锻机或750楔横轧设备，将加热后的坯料1通过制坯模，进行拔长成形，加工成一端沿轴向伸展的预锻坯料2，预锻坯料2为T型轴结构。预锻制坯B步骤使坯料1形成接近输入轴5形状的T型轴结构的预锻坯料2，方便预锻坯料2进行立式锻造。
为了对锻件毛坯3去除飞边，需要对锻件毛坯3进行切边处理D。进一步地，切边处理D步骤中，采用切边压力机，对锻件毛坯3去除飞边。
为了提高锻件毛坯3的锻件质量，同时便于后期数控加工，需要对锻件毛坯3进行数控加工前处理E。进一步地，数控加工前处理E包括热处理ea、以及抛丸处理eb，热处理ea步骤中，在抛丸处理eb步骤之前进行，热处理ea步骤，采用等温正火炉，对锻件毛坯3进行等温正火处理，抛丸处理eb步骤中，采用抛丸机，对经过热处理ea后的锻件毛坯3进行抛丸清理。通过对锻件毛坯3进行等温正火处理，消除锻件毛坯3锻造后的残余应力，获得均匀的硬度和良好的金相，使锻件毛坯3具有良好的机械加工性能和便于第二次热处理，锻件毛坯3进行抛丸清理后，可以去除表面氧化皮等杂质提高外观质量。
为了对锻件毛坯3粗加工，以加工成输入轴5，需要对锻件毛坯3进行数控加工F。进一步地，数控加工F包括第一次数控加工fa、第二次数控加工fb，第一次数控加工fa步骤在第二次数控加工fb步骤之前。第一次数控加工fa步骤中，采用双主轴双刀塔数控车床，锻件毛坯3被夹紧定位后，锻件毛坯3与车床主轴一起旋转，进行数控加工，加工成输入轴毛坯4，输入轴毛坯4为阶梯轴结构。第二次数控加工fb步骤中，采用CAK5085ni数控车床，对输入轴毛坯4进行装夹定位后，进行数控加工，加工成输入轴5，输入轴5为阶梯轴结构。
为了加工出输入轴毛坯4，需要对锻件毛坯3进行第一次数控加工fa。进一步地，第一次数控加工fa包括如下步骤：首先，进行端部加工faa，其次，进行台阶加工fab，再次，进行复合孔加工fac、以及中心孔加工fad，最后，进行倒圆加工fae，端部加工faa步骤中，对锻件毛坯3的大端31的端面和小端33的端面分别进行数控车削加工，使输入轴毛坯4形成端面平整的毛坯大端41、以及毛坯小端42，台阶加工fab步骤中，对锻件毛坯3的外圆面进行数控车削加工，使输入轴毛坯4形成具有多个阶梯分布的阶梯轴结构，毛坯大端41一侧被加工成一个盘状凸台43，盘状凸台43的直径为输入轴毛坯4的轴径最大值，复合孔加工fac步骤中，对盲孔32进行钻孔加工，加工成复合孔44，中心孔加工fad步骤中，对小端33的轴心进行钻孔加工，加工成中心孔45，倒圆加工fae步骤中，对经过台阶加工fab后的输入轴毛坯4上的部分台阶端面进行倒圆角。
为了加工出输入轴5，需要对输入轴毛坯4进行第二次数控加工fb。进一步地，第二次数控加工fb包括第二次台阶加工fba、以及第二次倒圆加工fbb，第二次台阶加工fba步骤中，对输入轴毛坯4的中部外圆面进行数控车削，形成多个台阶，在第二次台阶加工fba步骤之后，进行第二次倒圆加工fbb步骤，第二次倒圆加工fbb步骤中，对第二次台阶加工fba步骤加工出的台阶的端面进行倒圆角，对盘状凸台43的端面进行倒圆角。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，该方法包括如下步骤：
步骤一，对坯料(1)进行坯料加热处理(A)之后，再对所述坯料(1)进行预锻制坯(B)，形成预锻坯料(2)；
步骤二，对所述预锻坯料(2)进行终锻成形(C)，形成锻件毛坯(3)；
步骤三，对所述锻件毛坯(3)进行切边处理(D)之后，再对所述锻件毛坯(3)进行数控加工前处理(E)；
步骤四，对经过所述数控加工前处理(E)后的所述锻件毛坯(3)进行数控加工(F)，形成输入轴(5)；
其特征在于：
所述终锻成形(C)步骤中，采用立式锻造，将所述预锻坯料(2)放入立式模具的型腔中，使用压力机对预锻坯料进行锻造成形，加工成所述锻件毛坯(3)，所述锻件毛坯(3)为阶梯轴结构，所述锻件毛坯(3)的大端(31)的轴心锻出盲孔(32)。
2.根据权利要求1所述的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，其特征在于：
所述坯料加热处理(A)步骤中，采用中频感应加热炉，将选用的坯料(1)加热到始锻温度。
3.根据权利要求1所述的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，其特征在于：
所述预锻制坯(B)步骤中，采用空气锤或辊锻机或楔横轧设备，将加热后的所述坯料(1)通过制坯模，进行拔长成形，加工成一端沿轴向伸展的预锻坯料(2)，所述预锻坯料(2)为T型轴结构。
4.根据权利要求1所述的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，其特征在于：
所述切边处理(D)步骤中，采用切边压力机，对所述锻件毛坯(3)去除飞边。
5.根据权利要求1所述的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，其特征在于：
所述数控加工前处理(E)包括热处理(ea)、以及抛丸处理(eb)；
所述热处理(ea)步骤在所述抛丸处理(eb)步骤之前进行；
所述热处理(ea)步骤中，采用等温正火炉，对所述锻件毛坯(3)进行等温正火处理；
所述抛丸处理(eb)步骤中，采用抛丸机，对经过热处理(ea)后的锻件毛坯(3)进行抛丸清理。
6.根据权利要求1所述的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，其特征在于：
所述数控加工(F)包括第一次数控加工(fa)、第二次数控加工(fb)；
所述第一次数控加工(fa)步骤在所述第二次数控加工(fb)步骤之前。
7.根据权利要求6所述的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，其特征在于：
所述第一次数控加工(fa)步骤中，采用双主轴双刀塔数控车床，对所述锻件毛坯(3)进行数控加工，加工成输入轴毛坯(4)，所述输入轴毛坯(4)为阶梯轴结构。
8.根据权利要求7所述的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，其特征在于：
所述第一次数控加工(fa)包括如下步骤：首先，进行端部加工(faa)，其次，进行台阶加工(fab)，再次，进行复合孔加工(fac)、以及中心孔加工(fad)，最后，进行倒圆加工(fae)；
所述端部加工(faa)步骤中，对所述锻件毛坯(3)的大端(31)的端面和小端(33)的端面分别进行数控车削加工，使所述输入轴毛坯(4)形成端面平整的毛坯大端(41)、以及毛坯小端(42)；
所述台阶加工(fab)步骤中，对所述锻件毛坯(3)的外圆面进行数控车削加工，使输入轴毛坯(4)形成具有多个阶梯分布的阶梯轴结构，所述毛坯大端(41)一侧被加工成一个盘状凸台(43)，所述盘状凸台(43)的直径为所述输入轴毛坯(4)的轴径最大值；
所述复合孔加工(fac)步骤中，对所述盲孔(32)进行钻孔加工，加工成复合孔(44)，所述中心孔加工(fad)步骤，对所述小端(33)的轴心进行钻孔加工，加工成中心孔(45)；
所述倒圆加工(fae)步骤中，对经过台阶加工(fab)后的所述输入轴毛坯(4)上的部分台阶端面进行倒圆角。
9.根据权利要求8所述的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，其特征在于：
所述第二次数控加工(fb)步骤中，采用数控车床，对所述输入轴毛坯(4)进行数控加工，加工成输入轴(5)，所述输入轴(5)为阶梯轴结构。
10.根据权利要求9所述的汽车变速箱输入轴锻造及其毛坯粗加工成形的方法，其特征在于：
所述第二次数控加工(fb)包括第二次台阶加工(fba)、以及第二次倒圆加工(fbb)；
所述第二次台阶加工(fba)步骤中，对所述输入轴毛坯(4)的中部外圆面进行数控车削，形成多个台阶；
在所述第二次台阶加工(fba)步骤之后，进行所述第二次倒圆加工(fbb)步骤，所述第二次倒圆加工(fbb)步骤中，对第二次台阶加工(fba)步骤加工出的台阶的端面进行倒圆角，对所述盘状凸台(43)的端面进行倒圆角。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Address after: 330000 Jiaoqiao, Nanchang Economic and Technological Development Zone, Nanchang City, Jiangxi Province Patentee after: Nanchang Gear Forging Co.,Ltd. Address before: 330000 Jiaoqiao, Nanchang Economic and Technological Development Zone, Nanchang City, Jiangxi Province Patentee before: NANCHANG GEAR FORGING PLANT |
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