CN110605528A - 用于制造法兰轴的方法、法兰轴以及坯件 - Google Patents

Abstract

该发明涉及到一种用于制造法兰轴的方法，该法兰轴带有第一空心轴区段、第二空心轴区段和布置在空心轴区段之间的径向向外伸出的法兰。本发明特征在于执行以下步骤：提供被锻造的坯件，其包括：法兰，轴向上在法兰一侧同轴的管区段，其内直径几乎相应于第一空心轴区段的内直径，其外直径大于第一空心轴区段的外直径且其轴向长度小于第一空心轴区段的长度，以及轴向上在法兰的另一侧同轴的销区段，其直径几乎相应于第二空心轴区段的外直径接近相称；将管区段增量式地无切屑地成型到第一空心轴区段中；将同轴的通孔切削加工地引入销区段中。

Description

用于制造法兰轴的方法、法兰轴以及坯件

技术领域

本发明涉及一种用于制造法兰轴的方法，该法兰轴带有第一空心轴区段、第二空心轴区段以及布置在空心轴区段之间的径向向外伸出的法兰。

本发明另外涉及一种借助于这样的方法制造的法兰轴。

本发明最后涉及一种用于制造这样的法兰轴的坯件(Rohling)。

背景技术

这种类型的法兰轴由文件DE 102016215979A1已知。

生产技术上不利地成形的法兰轴、也就是说带有非末端布置的法兰的空心轴在现有技术中有多种应用，例如作为用于电机转子的转子轴。在此，法兰用作对线圈组的止挡，线圈组被同轴地推到转子轴上。在此，法兰不允许在空心轴上位于末端。而是空心轴须轴向地伸出超过法兰，以便对轴承和/或从动轴提供安置部位(Ansatzstelle)。

通常，这样的法兰轴由多个初始元件(Ausgangselement)接合而成。典型地，使用两个相应地设定尺寸的管区段，其中的一个在其一端处通过卷边获得末端的法兰。第二个管区段然后在法兰区域中被焊接。从上面提到的类型的文件中已知一种这样的方法，其中，并未提及法兰在所关联的管区段上构造的细节。

该接合过程是一附加的工作步骤，其耗费时间且因此耗费成本并且同时如每个附加的过程步骤那样是附加的误差来源。

当然原则上可考虑的是由实心材料切削加工地加工出法兰轴。然而这通常在工作-和材料耗费方面是不经济的。

发明内容

本发明的目的是将这种类型的方法改进成使得在没有单独的接合过程的情况下实现带有非末端的法兰的法兰轴的制造。

该目的结合权利要求1的前序部分的特征由此来实现，通过带有以下步骤的方法：

- 提供被锻造的坯件态，其包括

法兰，

轴向上在法兰的一侧同轴的管区段，其内直径几乎相应于第一空心轴区段的内直径，其外直径大于第一空心轴区段的外直径且其轴向长度小于第一空心轴区段的长度，以及

轴向上在法兰的另一侧同轴的销区段(Zapfenabschnitt)，其直径几乎相应于第二空心轴区段的外直径。

- 将管区段增量式地、无切屑地成型到第一空心轴区段中，

- 将同轴的通孔切削加工地引入销区段中。

所形成的法兰轴(其是权利要求8的对象)是特别经济的且由于没有接合缝也特别结实。

该发明的中心组成部分是所述的被锻造的坯件，其是权利要求9的独立对象。

该发明的优选的实施形式是从属权利要求的对象。

该发明基于提供特别的被锻造的坯件。其包括已经几乎制造到最终尺寸(Endmass)上的法兰。其此外包括管区段，其径向上在内部几乎制造到最终尺寸上、径向上在外部制造成尺寸过量而轴向上制造成尺寸不足。并且其最后还在法兰另一侧包括由实心材料(Vollmaterial)制成的销区段，销区段径向上在外部且优选地还轴向地轮廓接近地制造到最终尺寸上。权利要求书1(其将管区段或销区段与空心轴区段比较)因此应理解成这里将坯件的尺寸与待生产的法兰轴的尺寸比较。专家会理解的是，表述“几乎/轮廓接近地制造到最终尺寸上”或“几乎相应于”考虑了在纯粹锻造过程中不可避免的不精确性并且因此也考虑了必要时必需的、附加的用于表面调质和/或精确定尺寸的步骤以及附加结构(如螺纹、齿部、起动斜面等)的引入。

如此这样的锻造件在现有技术中未知。借助于挤压过程(Pressprozess)来锻造可以是特别优选的。在一行程中执行的过程可包括多个阶段，尤其镦锻阶段(Stauchungsstufe)、预成形阶段和最终成形阶段。特别优选地，该挤压过程在所谓的水平的快速锻造机(其能够以比传统的竖直锻压机(Vertikalschmiedepresse)更高的时钟速率开动)中进行。

柱状的实心材料部段被用作优选的毛坯(Ausgangsteil)，尤其由钢制成。这造成材料统一的、一件式的坯件。

然而在有些情况中希望真正的轴和法兰由不同的材料制成。例如常常要求由用于轴的钢和用于法兰的铝构成的材料组合。在这样的情况中坯件可通过混合锻造来制造，使得销区段和管区段由相同的材料、尤其钢构成，该材料不同于法兰的材料、尤其铝。对于这样的混合锻造过程可设置成，借助于挤压过程由柱状的毛坯和包围其的由与柱状毛坯的材料、尤其钢不同的材料、尤其铝制成的环片(Ringscheibe)来锻造坯件。在柱状毛坯的镦锻的范围中造成与环片的形状配合或材料配合的连接，环片在坯件中形成法兰且一件式地(尽管材料不统一)与销区段和管区段相连接。

独立于其具体制造，法兰用作用于对于所追求的法兰轴的另外的成型过程的初始元件。在此使其管区段及其销区段经历不同的加工过程。

使管区段经历增量地、无切屑地成型到第一空心轴区段中。该增量成型可借助于压轧过程(Drueckwalzprozess)、尤其冲压过程(Abstreckdrueckprozess)来实现。在此，芯轴形状配合地驶入管区段的内腔中。使坯件本身围绕其对称轴旋转，其中，由径向上在外部作用的压辊引起径向向内以及在轴向上的材料流动。在此，内直径几乎保持不变。外直径显著减小。轴向长度也增大，从而使坯件的管区段成型到法兰轴的第一空心轴区段中。以该方式可产生非常长的、薄壁的空心轴区段。

备选地，增量式成型可借助于径向成型过程(Radialumformungsprozess)来实现。如专家所已知的那样，在径向成型中同样借助于芯轴形状配合地来填充管区段的内腔。然而代替压辊，管区段相对地被待在径向上在外部作用的成型靴(Formschuh)转动。

如在本发明的改进方案中所设置的那样，两各变体都适合于实现在第一空心轴区段中带有内部的底切(Hinterschnitt)的逐段变窄。

反之，销区段具有如上所述已轮廓接近的最终尺寸。可将至第一空心轴区段的内腔的仅仅一个通孔引入其中，以产生法兰轴的第二空心轴区段。这可容易地切削加工地、例如通过铣削或车削实现。这就此而言不与根据本发明的总体构思相违背，因为在第二空心轴区段中常常设置有用于另外的元件的联结结构(例如插接齿部等)，其制造反正需要切削加工。由于销区段的典型的较短的长度，由切削加工引起的材料损失较小。

附图说明

本发明的另外的特征和优点由接下来的专门的说明和附图得出。

其中：

图1显示了根据本发明的坯件的剖示图，

图2显示了根据本发明的法兰轴的剖示图以及

图3显示了在一有利的实施形式中根据本发明的制造方法的示意图。

附图中的相同的附图标记指示相同的或类似的元件。

附图标记清单

10 坯件

11 10的法兰

12 10的管区段

13 10的销区段

14 12的内腔

20 法兰轴

21 20的法兰

22 20的第一空心轴区段

23 20的第一空心轴区段

24 22的内腔

25 变窄部

26 底切

27 插接齿部

28 成轮廓的入口区段(Eingangsabschnitt)

30 压辊

32 芯轴。

具体实施方式

图1示出根据本发明的坯件10的剖示图，其作为锻件优选地由钢来制造。坯件10包括法兰11、在法兰11一侧(在图1中右边)管区段12和在法兰11另一侧(在图1中左边)销区段13。销区段13由实心材料构成，而管区段12的壁部包围自由的内腔14。

图2示出根据本发明的法兰轴20，借助于根据本发明的方法使坯件10成型到其中。法兰轴20具有法兰21、在法兰21一侧(在图2中右边)第一空心轴区段22和在法兰21另一侧(在图2中左边)第二空心轴区段23。第一空心轴区段22的壁部包围自由的内腔24。在第一空心轴区段22的自由端的区域中其壁部示出变窄部25，其伴随有在内腔24中的底切26。第二空心轴区段23在其内部中具有插接齿部27以及成轮廓的入口区域28。

坯件10的管区段的内直径几乎相应于法兰轴20的第一空心轴区段22的内直径(除了其变窄的端部区段之外)。反之，坯件10的管区段12的外直径明显大于法兰轴20的第一空心轴区段22的外直径，然而法兰轴20在轴向上明显长于管区段12。销区段13的外直径(除了后来引入的表面轮廓部之外)相应于法兰轴20的第二空心轴区段23的外直径。

为了从图1的坯件10得到图2的法兰轴20，优选地运用在图3中绘出的压轧方法。使管区段12相对于多个压辊30转动，而芯轴32形状配合地接合到管区段12的自由端中，以便在内部使其空腔14稳定。然后使压辊30在规定的进给下相对于管区段12轴向行驶，其中，管区段12的壁部材料径向地和轴向地流动，以便形成明显壁更薄的且轴向上更长的第一空心轴区段22。

在移除芯轴32或由更细的芯轴(其在图3中未示出)代替它之后，可在进一步运用压轧方法的情况下在第一空心轴区段22中来构造变窄部25和底切26。

法兰11以及销区段13在该过程步骤中未经历重要变形。

紧接所说明的第一空心轴区段22的制造，在图3中未示出，将销区段23开孔且按照规定形成轮廓，例如通过引入插接齿部27和成轮廓的入口区段28。也可设计有外表的切削加工用于构造外部的轮廓。后者也适用于坯件10的法兰11(以便将其改变成法兰轴20的最终所追求的法兰21)以及第一空心轴区段22。

根据本发明的法兰轴特别适合作为用于电机、尤其在电气化机动车中的牵引机的转子的转子轴。

当然，在专门的说明中所讨论的和在附图中所示的实施形式仅仅是本发明的示例性实施例。在本公开的启示下给专家提供了较宽范围的变化可能性。

Claims (10)

1. 一种用于制造法兰轴(20)的方法，所述法兰轴带有第一空心轴区段(22)、第二空心轴区段(23)和布置在所述空心轴区段之间的径向向外伸出的法兰(21)，其特征在于以下步骤：

- 提供被锻造的坯件(10)，其包括

法兰(11)，

轴向上在所述法兰(11)的一侧同轴的管区段(12)，其内直径几乎相应于所述第一空心轴区段(22)的内直径，其外直径大于所述第一空心轴区段(22)的外直径且其轴向长度小于所述第一空心轴区段(22)的长度，以及

轴向上在所述法兰(11)的另一侧同轴的销区段(13)，其直径几乎相应于所述第二空心轴区段(23)的外直径,

- 将所述管区段(12)增量式地无切屑地成型到所述第一空心轴区段(22)中，

- 将同轴的通孔切削加工地引入所述销区段(13)中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通孔的直径相应于所述第一空心轴区段(22)的内直径。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，增量成型借助于压轧过程、尤其冲压过程来实现。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，增量成型借助于径向成型过程来实现。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述坯件(10)借助于挤压过程由柱状的毛坯来锻造。

6. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述销区段和所述管区段(12, 13)由相同材料构成，所述材料与所述法兰(11)的材料不同。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述坯件(10)借助于挤压过程从柱状的毛坯和包围所述毛坯的由与所述柱状的毛坯的材料不同的材料制成的环片形状配合地或材料配合地来锻造。

8.一种法兰轴，其带有第一空心轴区段(22)、第二空心轴区段(23)和布置在所述空心轴区段之间的径向向外伸出的法兰(21)，所述法兰轴通过根据前述权利要求中任一项所述的方法来获得。

9.一种用于制造根据权利要求8所述的法兰轴(20)的被锻造的坯件(10)，其特征在于：

- 环片式的法兰(11)，

- 轴向上在所述法兰(11)的一侧同轴的管区段(12)以及

- 轴向上在所述法兰(11)的另一侧同轴的销区段(13)。

10.根据权利要求9所述的坯件(10)，其特征在于，所述管区段和所述销区段(12，13)材料统一地被锻造并且所述法兰(11)附加地材料统一地被锻造或者由另一材料构成地通过锻造来模制。