CN109681518A - 一种齿轮轴产品锻件及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种齿轮轴产品锻件，包括由圆柱形棒料一体成型的端头部、杆部和圆锥部，所述端头部、杆部、圆锥部自上而下处于同一轴心，在预锻件阶段，所述圆柱形的端头部与圆柱形的杆部之间采用锥面过渡，经镦挤后呈圆角形状。通过上述方式，本发明提供一种齿轮轴产品锻件及其加工工艺，实现齿轮锻件经过一次加热即可锻造成形，改善锻件金属流线，提升锻件内部和表面质量，减少加工余量，提高锻件的材料利用率。

Description

一种齿轮轴产品锻件及其加工工艺

技术领域

本发明涉及锻件加工领域，尤其涉及一种齿轮轴产品锻件及其加工工艺。

背景技术

风能在能源中的重要性与日俱增，中国未来的风电市场将保持稳定增长，因此对于风电产品零部件的需求量巨大。尤其是风电齿轮箱中的齿轮轴产品，其作为关键性传动部件，要求具有较高的抗扭、抗拉和抗疲劳强度，其产品性能和质量关系到整个风电产品质量的好坏。

齿轮轴产品锻件形状主要分为杆部和头部两部分，杆部长度是头部长度的1.7至2.3倍，杆部直径是头部直径的50%左右，杆部重量是头部重量的65%左右，其锻造变形量大，锻件成形存在一定的难度。

现有的齿轮轴锻造过程是根据所选择的设备确定其成形，比如在自由锻设备上使用胎膜锻造的方法实现该产品的成形；在螺旋压力机上使用模型锻造的方法等。

1、采用自由锻锤上胎膜锻造的方法，材料利用率为62.8%，锻件内部金属流线与轴线平行；为改善组织性能，在一次加热后，需要首先进行镦粗以去除氧化皮和改善组织，拔长杆部，然后再次进行加热之后，进行锻件的成形。其成形工艺如图1所示.

2、采用螺旋压力机上模型锻造的方法，其材料利用率为67.3%，锻件内部金属流线得到一定的改善。其成形过程是在一次加热后先拔长锻件杆部，然后再次加热后进行锻件头部的镦粗成形。其成型工艺如图2所示。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种齿轮轴产品锻件及其加工工艺，实现齿轮锻件经过一次加热即可锻造成形，改善锻件金属流线，提升锻件内部和表面质量，减少加工余量，提高锻件的材料利用率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种齿轮轴产品锻件及其加工工艺，包括由圆柱形棒料一体成型的端头部、杆部和圆锥部，所述端头部、杆部、圆锥部自上而下处于同一轴心，在预锻件阶段，所述圆柱形的端头部与圆柱形的杆部之间采用锥面过渡，经镦挤后呈圆角形状。

一种齿轮轴产品锻件的加工工艺，包括以下步骤：

步骤一，加热：棒料加热到锻造温度；

步骤二，去氧化皮：在2000吨液压机上进行轻微的镦粗，去除锻件表面的氧化皮；

步骤三，正挤杆部：把镦粗后的棒料放入预锻模腔内进行正挤压变形，挤压出锻件的杆部；

步骤四，镦挤端部：将挤压后的预锻件放入终锻模腔内进行镦挤压变形，挤压出锻件的端部；

步骤五，冷却。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种齿轮轴产品锻件及其加工工艺，实现齿轮锻件经过一次加热即可锻造成形，改善锻件金属流线，提升锻件内部和表面质量，减少加工余量，提高锻件的材料利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1 是本发明一种齿轮轴产品锻件及其加工工艺的一较佳实施例的背景技术工艺流程图；

图2 是本发明一种齿轮轴产品锻件及其加工工艺的一较佳实施例的背景技术工艺流程图；

图3 是本发明一种齿轮轴产品锻件及其加工工艺的一较佳实施例的工艺流程图；

图4 是本发明一种齿轮轴产品锻件及其加工工艺的一较佳实施例的结构图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明实施例包括：

一种齿轮轴产品锻件，包括由圆柱形棒料11一体成型的端头部21、杆部22和圆锥部23，所述端头部21、杆部22、圆锥部23自上而下处于同一轴心，在预锻件阶段，所述圆柱形的端头部21与圆柱形的杆部22之间采用锥面过渡，经镦挤后呈圆角形状。

一种齿轮轴产品锻件的加工工艺，包括以下步骤：

步骤一，加热：棒料11加热到锻造温度；

步骤二，去氧化皮：在2000吨液压机上进行轻微的镦粗，去除锻件表面的氧化皮；

步骤三，正挤杆部22：把镦粗后的棒料11放入预锻模腔内进行正挤压变形，挤压出锻件的杆部22；

步骤四，镦挤端部：将挤压后的预锻件放入终锻模腔内进行镦挤压变形，挤压出锻件的端部；

步骤五，冷却。

本方案的具体操作过程为：棒料11加热到锻造温度后，在2000吨液压机上进行轻微的镦粗，去除锻件表面的氧化皮，然后把镦粗后的棒料11放入预锻模腔内进行正挤压变形，挤压出锻件的杆部22，然后将挤压后的预锻件放入终锻模腔内进行镦挤压变形，挤压出锻件的端部，从而实现该锻件的成形，其具体的工艺过程如图3所示，各工步的锻件形状如图4所示。在确定预锻件形状时，经过计算，确定锻件进行正挤压变形和镦挤压变形的断面收缩率分别为68.6%和41.4%，在钢制零件锻造变形规定的15%至85%的范围内，正挤压成形和镦挤压成形的吨位分别为1950吨和1900吨，在设备2000吨的能力范围之内。

本方案的锻件结构设计过程为：1、棒料11的直径与预锻件的大端直径21相等或略小，其主要目的是锻造出预锻件的下部形状；2、预锻件下端中圆柱部位22和锥形部位23与终锻件的下端圆柱部位32和锥形部位33形状相同，尺寸相同或略小；保证终锻成形是能够很好的定位。

例如，针对上述齿轮轴锻件的形状和结构，可以采用该锻造工艺进行设计和生产。此类锻件的材料利用率得到一定的提高，产品性能也提升15%以上。

例如，对于具有类似结构的产品，如轿车法兰轴产品等，即具有细长的杆部22和粗短的头部的结构的锻件，均可以参照此种工艺进行设计和生产。

由此，上述技术方案具备以下有益效果：

1、经过锻件形状的设计和改进，确定了新的齿轮轴挤压成形工艺，实现了齿轮轴锻件的批量生产。为公司开发了新产品，开拓了新的增长点，提升了企业的生存能力。

2、齿轮轴锻件采用挤压成型的方式，锻件表面质量得到很大的改善，其材料利用率得到进一步的提高，达到71.94%，平均每件可节省材料15kg，按照该类型锻件，年产量5万件计算，可节省钢材近750吨，节约原材料成本600万元以上；

3、通过工艺过程和锻件形状的改进，实现了锻件加热一次即可锻造成形，节省锻造加热次数。每年可节省了因第二次加热所产生的费用达到50万元以上；

4、该工艺过程的模具寿命相比胎膜锻造和模型锻造的模具寿命，提高10%以上，进一步节省锻造模具成本150万以上。

综上所述，本发明提供了一种齿轮轴产品锻件及其加工工艺，实现齿轮锻件经过一次加热即可锻造成形，改善锻件金属流线，提升锻件内部和表面质量，减少加工余量，提高锻件的材料利用率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种齿轮轴产品锻件，其特征在于，包括由圆柱形棒料一体成型的端头部、杆部和圆锥部，所述端头部、杆部、圆锥部自上而下处于同一轴心，在预锻件阶段，所述圆柱形的端头部与圆柱形的杆部之间采用锥面过渡，经镦挤后呈圆角形状。

2.根据权利要求1 所述的齿轮轴产品锻件的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，加热：棒料加热到锻造温度；

步骤二，去氧化皮：在2000吨液压机上进行轻微的镦粗，去除锻件表面的氧化皮；

步骤三，正挤杆部：把镦粗后的棒料放入预锻模腔内进行正挤压变形，挤压出锻件的杆部；

步骤四，镦挤端部：将挤压后的预锻件放入终锻模腔内进行镦挤压变形，挤压出锻件的端部；

步骤五，冷却。