CN111872644A - 一种半轴套管加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为一种半轴套管的加工工艺，步骤一：切割下料；步骤二：将切割好的金属坯加热至800℃至1150℃，并保温；步骤三：将步骤二中加热后的金属坯进行模锻；步骤四：利用精锻机对步骤三中完成冲孔的半轴套管进行径向精锻。利用本发明的工艺步骤，能够对半轴套管进行高频精确锻打，省去粗车工艺，提高了金属材料的利用率。使半轴套管内外表面形成由细小晶粒以及亚晶组织等组成的致密硬化层，提高了半轴套管的力学性能，同时能够提高半轴套管内外径的同轴度。

Description

一种半轴套管加工工艺

技术领域

本发明属于汽车零部件加工领域，特别涉及一种半轴套管加工工艺。

背景技术

半轴套管是用于汽车驱动桥上的重要零件，在车辆行驶中要承受交变冲击载荷，其工作条件较为恶劣。因此，半轴套管要具有较高的尺寸精度及良好的强度、韧性。

现有的半轴套管加工工艺多采用以棒材为原材料，将棒材加热后进行多次模锻并冲孔，由于模锻和冲孔的压力不同，使用的模具不同，因此需要在不同设备上进行定位、加工，这就导致了经过锻造后的半轴套管内径和外径的同轴度很低，为满足后续使用，需要提高半轴套管的壁厚，增加毛坯的加工余量，这就大大增加了生产成本。另外，按照现有半轴套管的锻造工艺生产出的半轴套管，精度较低，在锻造完成之后，需要进行粗车、精车至少两种机加工工序来满足后续的生产要求，浪费资源的同时降低了生产效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种半轴套管加工工艺，能够有效解决上述问题，有效提高半轴套管同轴度与精度的同时，减少棒料的下料量，降低生产成本，提高了生产效率。

一种半轴套管的加工工艺，包括以下步骤：

步骤一：根据半轴套管的外形尺寸以及成型工艺，确定金属坯的尺寸以及重量，并进行切割下料；

步骤二：采用加热装置将步骤一中切割下料的金属坯加热至800℃至1150℃，并保证所述金属坯核心温度与外表面温度相同；加热装置可以采用中频炉或其他能够将所述金属坯加热至800℃至1150℃的加热装置。

步骤三：将步骤二中加热后的金属坯进行模锻；

所述模锻包括以下步骤：

1)清理凹模内腔氧化皮，向凹模具内喷涂锻造润滑剂，将步骤二中加热完成的金属坯置入凹模内并共同置于锻压机工作台上，将镦粗帽固定于所述锻压机锻压头上，利用锻压机的锻压力进行正挤压镦粗，保证所述镦粗帽与所述金属坯接触端完全没入所述模具中，形成墩粗金属坯；

2)将第一拔长凸模取代所述镦粗帽固定于所述锻压机锻压头上，并将镦粗帽置入凹模中，利用锻压机的锻压力将第一拔长凸模贯穿镦粗帽通孔锻压凹模中的墩粗金属坯进行第一次拔长，形成第一拔长半轴套管；

3)将第二拔长凸模取代所述第一拔长凸模，利用锻压机的锻压力压第二拔长凸模贯穿镦粗帽通孔进行第二次拔长，形成第二拔长半轴套管；

4)将第二拔长半轴套管转移至通孔模具内，进行锻压冲孔，使第二拔长半轴套管内腔在轴向完全贯通，形成半轴套管；

步骤四：利用精锻机对步骤三中完成冲孔的半轴套管进行径向精锻。

优选的，所述径向精锻包括：

1)在芯轴表面均匀喷涂锻造润滑剂；

2)将表面具有锻造润滑剂的芯轴置入步骤三中完成冲孔的半轴套管中；

3)利用精锻机的多个锤头对带有芯轴的半轴套管进行径向同步锻打。

优选的，所述芯轴外形尺寸与成品半轴套管内表面尺寸相适应。

优选的，所述径向精锻过程中，所述待精锻半轴套管的温度范围为700℃至1050℃；所述径向精锻的锻打频率范围为200次至1200次/分钟。

优选的，所述加工工艺还包括：

步骤五：对步骤四中完成径向精锻后的半轴套管进行热处理，

步骤六：对步骤五中完成热处理后的半轴套管进行精车；

所述热处理为淬火和/或回火，优选的，所述热处理为淬火后回火。

优选的，所述加工工艺还包括：将完成步骤四中径向精锻的半轴套管进行轴向整形，以调整所述半轴套管的轴向长度；所述轴向整形为车削或铣削。

优选的，所述锻造润滑剂包括石墨锻造润滑剂或含有石墨成份的锻造润滑剂。

优选的，所述径向精锻按照由大直径端向小直径端的顺序依次锻打。

优选的，所述模锻为闭式模锻。

优选的，所述金属坯选用45#或40Cr或40MnBH合金钢。

有益效果：一种半轴套管加工工艺，利用径向精锻工艺能够对半轴套管进行高频精确锻打，能够省去粗车工艺，直接进行精车，减少了半轴套管加工过程中的切削量，提高了金属材料的利用率，同时，径向精锻过程能够使得半轴套管内外表面形成由细小晶粒以及亚晶组织等组成的致密硬化层，提高了半轴套管的力学性能，增强了半轴套管的耐用程度。另外，径向精锻能够同时对半轴套管多个方向进行锻打，依靠芯轴的定位辅助作用，能够提高半轴套管内外径的同轴度。

附图说明

图1为本发明经过步骤一切割下料后的结构示意图；

图2为本发明经过模锻工艺镦粗后的结构示意图；

图3为本发明经过模锻工艺第一次拔长后的半轴套管结构示意图；

图4为本发明经过模锻工艺第二次拔长后的半轴套管结构示意图；

图5为本发明经过模锻工艺冲孔后的半轴套管结构示意图；

图6为本发明经过径向精锻后的半轴套管结构示意图；

图7为本发明模锻设备结构示意图；

图8为本发明径向精锻的结构示意图；

图9为本发明经过径向精锻后的半轴套管剖面结构示意图。

图中，1、锻压机锻压头；2、凸模固定夹具；3、第一拔长凸模；4、镦粗帽；5、凹模；501、模腔；6、锻压机工作台；7、凹模固定夹具；8、精锻机锻头；9、半轴套管；10、芯轴；11、精锻机夹头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，此描述仅用于解释本发明的具体实施方式，而不能以任何形式理解成是对本发明的限制，具体实施方式如下：

一种半轴套管的加工工艺，包括以下步骤：

步骤一：根据半轴套管9的外形尺寸以及成型工艺，确定金属坯的尺寸以及重量，选用45#或40Cr或40MnBH合金钢进行切割下料，形成如图1所示的金属坯。金属坯采用实心圆形棒料或方形棒料。

步骤二：中频炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频(300HZ至1500HZ)，利用其在金属中产生的涡流进行加热的设备。采用中频炉将步骤一中切割下料的金属坯加热至800℃至1150℃，并进行相应的保温，直至步骤一中切割下料的金属坯完全透热，保证所述金属坯核心温度与外表面温度相同，以便于下一步骤中的模锻。

在一些实施例中，除中频炉加热以外的能够将步骤一中切割下料的金属坯加热至800℃至1150℃的其他加加热方式，同样可以适用于本发明。

步骤三：将步骤二中加热后的金属坯进行模锻，模锻采用闭式模锻，利用闭式模锻能够有效防止锻造飞边，同时提高锻打过程中尺寸的控制精度。

如图7所示，所述模锻包括以下步骤：

1)清理凹模5内腔氧化皮，向凹模5具内喷涂锻造润滑剂，将步骤二中加热完成的金属坯置入凹模5的模腔501内，利用凹模固定夹具7以及固定螺栓，将凹模5固定于锻压机工作台6上。将镦粗帽4通过镦粗帽夹具和螺栓固定于所述锻压机锻压头1上，利用锻压机的锻压力进行正挤压镦粗，保证所述镦粗帽4与所述金属坯接触端完全没入所述模具中，形成如图2所示的墩粗金属坯。

2)利用凸模固定夹具2以及螺栓将第一拔长凸模3取代所述镦粗帽4固定于所述锻压机锻压头1上，并将镦粗帽4置入凹模5中，利用锻压机的锻压力将第一拔长凸模3贯穿镦粗帽4通孔锻压凹模中的墩粗金属坯进行第一次拔长，形成如图3所示的第一拔长半轴套管。

3)将第二拔长凸模3取代所述第一拔长凸模3，利用凸模固定夹具2以及螺栓将第二拔长凸模(图中未示出)固定于锻压机锻压头1上，第二拔长凸模与第一拔长凸模相比，其基本结构相同但其长度与凹模5的模腔501长度向适应。利用锻压机的锻压力压第二拔长凸模贯穿镦粗帽4通孔进行第二次拔长，形成如图4所示的第二拔长半轴套管；

4)将第二拔长半轴套管转移至通孔模具(图中未示出)内，进行锻压冲孔，使第二拔长半轴套管内腔在轴向完全贯通，通孔模具与凹模5结构相似，不同之处在于通孔模具下部具有带通孔的垫板，使得通孔模具中冲孔冲出的废料由垫板排出，形成如图5所示的半轴套管9。半轴套管的锻造过程中的冲孔工艺属于现有成熟技术，在此不在赘述。

步骤四：如图8所示，精锻机为一种现有成熟的快速精密锻压设备，包括多个对称的精锻机锻头8，现有设备一般具有4个精锻机锻头8，利用精锻机锻头8对金属坯料进行高频率锻打的短冲程压力机，精锻机锻头8锻打的频率为200次至1200次/分钟。利用精锻机锻头8对步骤三中完成冲孔的半轴套管9进行径向精锻。现有精锻机相互对称的精锻机锻头8之间的距离能够调整，利用此种结构根据需要能够将半轴套管不同位置径向精锻为不同的直径。

径向精锻包括以下步骤：

1)芯轴10外形尺寸与成品半轴套管9内表面尺寸相适应，使得轴向精锻后成品半轴套管9的内腔即可达到成品尺寸要求。在芯轴10外表面均匀喷涂锻造润滑剂，锻造润滑剂可以采用石墨锻造润滑剂或含有石墨成份的锻造润滑剂。另外，其他能够应用于锻造工况下的锻造润滑剂同样能够应用于本发明中。

2)将表面具有锻造润滑剂的芯轴10置入步骤三中完成冲孔的半轴套管9中，待精锻半轴套管9的温度范围为700℃至1050℃，在此温度范围内，半轴套管9具有良好的可锻造性，同时，不会因为温度过高而导致锻造时变形量过大。

3)利用精锻机的精锻机夹头11对带有芯轴的半轴套管9进行夹持，利用精锻机的精锻机锻头8对带有芯轴的半轴套管9进行径向同步锻打，径向精锻的锻打频率范围为200次至1200次/分钟，利用4个方向的同时径向锻打，并借助芯轴的定位辅助作用，能够提高半轴套管9内外径的同心度。同时，利用高频率的径向精锻，能够在半轴套管的内外表面形成由细小晶粒以及亚晶组织等组成的致密硬化层，提高了半轴套管的力学性能，增强了半轴套管的耐用程度。在此过程中，通过精锻机夹头11在半轴套管9轴向的前后运动以及径向的旋转，能够对半轴套管9的不同部位进行径向精锻。径向精锻按照由半轴套管9大直径端向小直径端的顺序依次锻打，能够充分利用半轴套管9金属材料的延展性，利于锻打过程中的尺寸控制。经过径向精锻之后能够形成如图6所示的半轴套管9。经过精锻机径向精锻后的半轴套管9的径向尺寸能够达到±0.3mm精度，完全能够实现省去粗车工艺，直接根据需求进行精车。半轴套管9的截面示意图如图9所示。

对步骤四中完成径向锻打的半轴套管9可以进行轴向车削或铣削，以调整所述半轴套管9的轴向长度，使其满足相应的尺寸要求。

步骤五：对步骤四中完成径向精锻后的半轴套管9进行热处理，热处理为先淬火后回火。热处理能够改善精锻后的半轴套管9的内部晶粒结构，细化晶粒，消除组织缺陷并消除残余应力，提高其稳定性。

在一些实施例中，根据工艺的实际情况，也可以仅采用淬火或回火。

步骤六：对完成步骤五中热处理后的半轴套管9进行精车，精车的切削量为0.5mm至1.5mm。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种半轴套管的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据半轴套管的外形尺寸以及成型工艺，确定金属坯的尺寸以及重量，并进行切割下料；

步骤二：采用加热装置将步骤一中切割下料的金属坯加热至800℃至1150℃，并保证所述金属坯核心温度与外表面温度相同；

步骤三：将步骤二中加热后的金属坯进行模锻；

所述模锻包括以下步骤：

1)清理凹模内腔氧化皮，向凹模具内喷涂锻造润滑剂，将步骤二中加热完成的金属坯置入凹模内并共同置于锻压机工作台上，将镦粗帽固定于所述锻压机锻压头上，利用锻压机的锻压力进行正挤压镦粗，保证所述镦粗帽与所述金属坯接触端完全没入所述模具中，形成墩粗金属坯；

2)将第一拔长凸模取代所述镦粗帽固定于所述锻压机锻压头上，并将镦粗帽置入凹模中，利用锻压机的锻压力将第一拔长凸模贯穿镦粗帽通孔锻压凹模中的墩粗金属坯进行第一次拔长，形成第一拔长半轴套管；

3)将第二拔长凸模取代所述第一拔长凸模，利用锻压机的锻压力压第二拔长凸模贯穿镦粗帽通孔进行第二次拔长，形成第二拔长半轴套管；

4)将第二拔长半轴套管转移至通孔模具内，进行锻压冲孔，使第二拔长半轴套管内腔在轴向完全贯通，形成半轴套管；

步骤四：利用精锻机对步骤三中完成冲孔的半轴套管进行径向精锻。

2.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述径向精锻包括：

1)在芯轴表面均匀喷涂锻造润滑剂；

2)将表面具有锻造润滑剂的芯轴置入步骤三中完成冲孔的半轴套管中；

3)利用精锻机的多个锤头对带有芯轴的半轴套管进行径向同步锻打。

3.根据权利要求2所述的加工工艺，其特征在于，所述芯轴外形尺寸与成品半轴套管内表面尺寸相适应。

4.根据权利要求1或2所述的加工工艺，其特征在于，所述径向精锻过程中，所述待精锻半轴套管的温度范围为700℃至1050℃；所述径向精锻的锻打频率范围为200次至1200次/分钟。

5.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述加工工艺还包括：

步骤五：对步骤四中完成径向精锻后的半轴套管进行热处理；

步骤六：对步骤五中完成热处理后的半轴套管进行精车。

6.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述加工工艺还包括：将完成步骤四中径向精锻的半轴套管进行轴向整形，以调整所述半轴套管的轴向长度；所述轴向整形为车削或铣削。

7.根据权利要求2所述的加工工艺，其特征在于，所述锻造润滑剂包括石墨锻造润滑剂或含有石墨成份的锻造润滑剂。

8.根据权利要求1或2所述的加工工艺，其特征在于，所述径向精锻按照由大直径端向小直径端的顺序依次锻打。

9.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述模锻为闭式模锻。

10.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述金属坯选用45#或40Cr或40MnBH合金钢。

Images