CN112658618B - 一种用于除草机轮轴的智能化加工工艺 - Google Patents

Abstract

一种用于除草机轮轴的智能化加工工艺，属于高性能、高可靠性、长寿命密封、传动、紧固、液压、气动类产品或元件制造技术领域，包括如下步骤：S1、表面处理：在棒材原料表面磷化处理；S2、断料；S3、制坯料：对金属棒材定径定尺、车外圆、端面倒角；S4、抛丸处理：将坯料放入抛丸机内进行表面喷砂；S5、涂层制作；S6、加热挤压；S7、镦粗挤压；S8、正火润滑处理；S9、冷挤压精整成型。本发明的用于除草机轮轴的智能化加工工艺，使得轮轴具有更高的耐磨性、强度以及稳定性，使其寿命大大提高，降低生产使用成本，减少或避免在大冲击载荷、工作速度高、高精度长寿命等特殊环境下对轮轴的损坏。

Description

一种用于除草机轮轴的智能化加工工艺

技术领域

本发明属于高性能、高可靠性、长寿命密封、传动、紧固、液压、气动类产品或元件制造技术领域，具体地，涉及一种用于除草机轮轴的智能化加工工艺。

背景技术

除草机又称割草机、剪草机、草坪修剪机等。除草机是一种用于修剪草坪、植被等的机械工具，它是由刀盘、发动机、行走轮、行走机构、刀片、扶手、控制部分组成，。刀片利用发动机的高速旋转输出速度大大提高，节省了除草工人的作业时间，减少了大量的人力资源。除草机根据其结构可分为行走式，挂式，坐骑式等，行走式除草机是由刀盘、发动机、行走轮、行走机构、刀片、扶手、控制等部分组成。其中，行走轮通过轮轴设置在除草机的机体上，用于除草机的行走。

轮轴是保证除草机行走的重要部件，轮轴，顾名思义是由“轮”和“轴”组成的系统。该系统能绕共轴线旋转，相当于以轴心为支点，半径为杆的杠杆系统。所以，轮轴能够改变扭力的力矩，从而达到改变扭力的大小，在各行各业中都得到相当广泛的应用。现有轮轴的轮体表面都为光滑结构，在使用过程中与皮带接触容易打滑，影响性能的发挥，造成上述轮轴的主要问题不仅在于轮轴的结构设计，同时轮轴的加工工艺也是保证轮轴强度性能的关键技术。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种用于除草机轮轴的智能化加工工艺，解决了现有技术中轮轴的工艺进行轮轴的制造造成轮轴的强度不能满足轮轴的长时间的实用要求，造成轮轴寿命低下的问题。

技术方案：本发明提供了一种用于除草机轮轴的智能化加工工艺，包括如下步骤：

S1、表面处理：在棒材原料表面磷化处理；

S2、断料：截取金属棒材，在机床上将棒材加工为轮轴所需要的尺寸；

S3、制坯料：对金属棒材定径定尺、车外圆、端面倒角；

S4、抛丸处理：将坯料放入抛丸机内进行表面喷砂；

S5、涂层制作：将上述步骤S4中的金属棒材加热，稀石墨浸泡，进行表面涂层；

S6、加热挤压：将上述步骤S5中涂层好的坯料，加热并放入凹模中，对坯料进行两次挤压，使棒材变成中间粗且外径呈阶梯型逐渐递减的多段圆柱型棒材；

S7、镦粗挤压：将步骤S6中挤压好的坯料立即放入镦粗凹模中，在封闭的模具型腔中，对坯料进行镦粗挤压，形成轮轴粗料；

S8、正火润滑处理：等温正火，将步骤S7中镦粗挤压的轮轴粗料加热到930±10°C，保温2.5小时 ，快冷至550±10°C，保温3小时，出炉空冷；

S9、冷挤压精整成型：用精修模具的对步骤S8中的轮轴进行冷挤压精整，在轮轴外壁阶梯型的过渡段形成圆角过渡，从而达到尺寸要求。

本发明的用于除草机轮轴的智能化加工工艺，使得轮轴具有更高的耐磨性、强度以及稳定性，使其寿命大大提高，降低生产使用成本，减少或避免在大冲击载荷、工作速度高、高精度长寿命等特殊环境下对轮轴的损坏。

进一步的，上述的用于除草机轮轴的智能化加工工艺，上述步骤S1中的磷化处理：对轮轴的原料通过超声波清洗进行脱脂；将磷化液通过喷射的方式将棒材原料进行磷化；对棒材原料进行水洗、烘干；对水洗处理的棒材原料进行钝化；对钝化处理的棒材原料进行水洗、烘干。

进一步的，上述的用于除草机轮轴的智能化加工工艺，磷化液由以下步骤制成：将纯度98％以上工业用氧化锌25g、含量83％工业用磷酸23ml、含量65％工业用硝酸45ml、工业用碳酸钠16g、水70ml混合得到浓磷化液，得到的浓磷化液总酸度为500点，总酸度与游离酸度之比为7∶110∶1，将浓磷化液稀释至1216点总酸度，适用于喷射法，再添加0.2～0.3g/L的亚硝酸钠得到磷化液，在60～65℃下喷射处理11～12分钟，在洁净的钢材表面上获得结晶细致的磷化膜，磷化膜重量为2.0～2.5g/m2。

进一步的，上述的用于除草机轮轴的智能化加工工艺，上述步S3制坯料：将切断后的棒材原料通过多攻位自动送料机自动送料，利用钨钢模具，先预压成R角或斜角；倒角后的棒材原料通过多攻位自动送料机自动送料，利用钨钢模具预压成外圆；左前段丝坯拉伸后通过多攻位自动送料机自动送料，利用钨钢，预压成四方或花键；右段外径设网纹或花键。

进一步的，上述的用于除草机轮轴的智能化加工工艺，上述S4抛丸处理：选用钢砂和钢丸组成的混合磨料作为抛丸磨料，用筛子将混合磨料筛分成均匀的粒度，清洗、烘干后投入抛丸机中；棒材原料进入第一抛丸室，采用混合磨料与水剂的均匀混合体作为抛丸介质，抛丸速度设置为35-45m/s，对棒材原料进行初次抛丸；初次抛丸完成后，棒材原料经吹风装置吹走表面的附着物；棒材原料进入第二抛丸室，同样采用混合磨料与水剂的均匀混合体作为抛丸介质，抛丸速度设置为60-65m/s，对棒材原料进行二次抛丸；二次抛丸后，最终清理棒材原料表面，完成抛丸工序。

进一步的，上述的用于除草机轮轴的智能化加工工艺，上述S6加热挤压：使用内、外模具，让坯料在高精度、耐磨的冷作模具中通过，通过加工减小钢管原始壁厚，控制单位减轻量在22-38%，然后进行去应力处理，应力处理时温度为 490℃ -640℃，时间为3-5小时；将装有坯料的密封模具包套取出，置于热等静压中处理，压力为100-150MPa，温度为750-900℃，处理时间30min，得到半成品。

进一步的，上述的用于除草机轮轴的智能化加工工艺，上述S6加热挤压：将半成品从模具包套内取出装入加热室中，抽真空后通入氮气和一氧化碳的混合气体，加热至660-740℃进行3h的渗碳氮处理，气体压力为0.2MPa，混合气体中氮气和一氧化碳的体积比为44:6；将渗碳氮处理后的半成品在表面均化剂中浸渍2.5h，以重量份计，所述表面均化剂由75份的基础油、12份的磷酸酯、25份的硫化脂肪酸酯、2份的十二烯基丁二酸、0.1份的丁二酰亚胺、0.005份的丁基二苯胺和2份的 2,6- 二叔丁基对甲酚组成。

进一步的，上述的用于除草机轮轴的智能化加工工艺，所述用于除草机轮轴的智能化加工工艺还包括：

S10、对冷挤压精整成型的轮轴进行热处理：

S10-1、正火处理：工件在炉中加热到温度为777～1062℃时，保温30～40分钟，工件出炉后自然冷却；

S10-2、调质处理：工件粗车后在炉中加热到温度为500～650℃时，保温60～90分钟，工件出炉后进行油冷；

S10-3、表面淬火：工件精加工前在炉中加热到温度为750～800℃时，保温40～60分钟，工件出炉后进行油冷；

S10-4、低温时效处理：工件在局部淬火或粗磨后在炉中重新加热到温度为100～150℃时，保温5～20小时，工件出炉后空冷。

进一步的，上述的用于除草机轮轴的智能化加工工艺，将上述热处理后的轮轴放到加工机床上，使用固定装置进行固定，使用加工机床将轮轴的侧壁开设出凹槽，再在轮轴的侧壁开出若干键槽。

进一步的，上述的用于除草机轮轴的智能化加工工艺，对轮轴的两端先进行粗磨，再使用精磨机进行精磨，使轮轴达到所需要的面形精度、尺寸精度和表面粗糙度。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的用于除草机轮轴的智能化加工工艺，轮轴不仅具有更加明亮的外观，且硬度很高，耐热性能也十分优良，化学性也十分稳定，不易被腐蚀，而经过热处理的轴体硬度较高，保证其对除草机具有良好的支撑效果；与传统工艺处理的轮轴相比，轮轴不仅的粗糙度更高，而且工件表面的清洁度也更高。

实施例

一种用于除草机轮轴的智能化加工工艺，包括如下步骤：

S1、表面处理：在棒材原料表面磷化处理；

S2、断料：截取金属棒材，在机床上将棒材加工为轮轴所需要的尺寸；

S3、制坯料：对金属棒材定径定尺、车外圆、端面倒角；

S4、抛丸处理：将坯料放入抛丸机内进行表面喷砂；

S5、涂层制作：将上述步骤S4中的金属棒材加热，稀石墨浸泡，进行表面涂层；

S6、加热挤压：将上述步骤S5中涂层好的坯料，加热并放入凹模中，对坯料进行两次挤压，使棒材变成中间粗且外径呈阶梯型逐渐递减的多段圆柱型棒材；

S7、镦粗挤压：将步骤S6中挤压好的坯料立即放入镦粗凹模中，在封闭的模具型腔中，对坯料进行镦粗挤压，形成轮轴粗料；

S8、正火润滑处理：等温正火，将步骤S7中镦粗挤压的轮轴粗料加热到930±10°C，保温2.5小时 ，快冷至550±10°C，保温3小时，出炉空冷；

S9、冷挤压精整成型：用精修模具的对步骤S8中的轮轴进行冷挤压精整，在轮轴外壁阶梯型的过渡段形成圆角过渡，从而达到尺寸要求。

上述步骤S1中的磷化处理：

对轮轴的原料通过超声波清洗进行脱脂；将磷化液通过喷射的方式将棒材原料进行磷化；对棒材原料进行水洗、烘干；对水洗处理的棒材原料进行钝化；对钝化处理的棒材原料进行水洗、烘干。磷化液由以下步骤制成：将纯度98％以上工业用氧化锌25g、含量83％工业用磷酸23ml、含量65％工业用硝酸45ml、工业用碳酸钠16g、水70ml混合得到浓磷化液，得到的浓磷化液总酸度为500点，总酸度与游离酸度之比为7∶110∶1，将浓磷化液稀释至1216点总酸度，适用于喷射法，再添加0.2～0.3g/L的亚硝酸钠得到磷化液，在60～65℃下喷射处理11～12分钟，在洁净的钢材表面上获得结晶细致的磷化膜，磷化膜重量为2.0～2.5g/m2。

上述步S3制坯料：

将切断后的棒材原料通过多攻位自动送料机自动送料，利用钨钢模具，先预压成R角或斜角；倒角后的棒材原料通过多攻位自动送料机自动送料，利用钨钢模具预压成外圆；左前段丝坯拉伸后通过多攻位自动送料机自动送料，利用钨钢，预压成四方或花键；右段外径设网纹或花键。

上述S4抛丸处理：

选用钢砂和钢丸组成的混合磨料作为抛丸磨料，用筛子将混合磨料筛分成均匀的粒度，清洗、烘干后投入抛丸机中；棒材原料进入第一抛丸室，采用混合磨料与水剂的均匀混合体作为抛丸介质，抛丸速度设置为35-45m/s，对棒材原料进行初次抛丸；初次抛丸完成后，棒材原料经吹风装置吹走表面的附着物；棒材原料进入第二抛丸室，同样采用混合磨料与水剂的均匀混合体作为抛丸介质，抛丸速度设置为60-65m/s，对棒材原料进行二次抛丸；二次抛丸后，最终清理棒材原料表面，完成抛丸工序。

上述S6加热挤压：

S6-1、使用内、外模具，让坯料在高精度、耐磨的冷作模具中通过，通过加工减小钢管原始壁厚，控制单位减轻量在22-38%，然后进行去应力处理，应力处理时温度为 490℃ -640℃，时间为3-5小时；

S6-2、将装有坯料的密封模具包套取出，置于热等静压中处理，压力为100-150MPa，温度为750-900℃，处理时间30min，得到半成品；

S6-3、将半成品从模具包套内取出装入加热室中，抽真空后通入氮气和一氧化碳的混合气体，加热至660-740℃进行3h的渗碳氮处理，气体压力为0.2MPa，混合气体中氮气和一氧化碳的体积比为44:6；

S6-4、将渗碳氮处理后的半成品在表面均化剂中浸渍2.5h，以重量份计，所述表面均化剂由75份的基础油、12份的磷酸酯、25份的硫化脂肪酸酯、2份的十二烯基丁二酸、0.1份的丁二酰亚胺、0.005份的丁基二苯胺和2份的 2,6- 二叔丁基对甲酚组成。

上述用于除草机轮轴的智能化加工工艺还包括：

S10、对冷挤压精整成型的轮轴进行热处理：

S10-1、正火处理：工件在炉中加热到温度为777～1062℃时，保温30～40分钟，工件出炉后自然冷却；

S10-2、调质处理：工件粗车后在炉中加热到温度为500～650℃时，保温60～90分钟，工件出炉后进行油冷；

S10-3、表面淬火：工件精加工前在炉中加热到温度为750～800℃时，保温40～60分钟，工件出炉后进行油冷；

S10-4、低温时效处理：工件在局部淬火或粗磨后在炉中重新加热到温度为100～150℃时，保温5～20小时，工件出炉后空冷。

将上述热处理后的轮轴放到加工机床上，使用固定装置进行固定，使用加工机床将轮轴的侧壁开设出凹槽，再在轮轴的侧壁开出若干键槽。对轮轴的两端先进行粗磨，再使用精磨机进行精磨，使轮轴达到所需要的面形精度、尺寸精度和表面粗糙度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于除草机轮轴的智能化加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

S1、表面处理：对轮轴的原料通过超声波清洗进行脱脂；将磷化液通过喷射的方式将棒材原料进行磷化；对棒材原料进行水洗、烘干；对水洗处理的棒材原料进行钝化；对钝化处理的棒材原料进行水洗、烘干，磷化液由以下步骤制成：将纯度98％以上工业用氧化锌25g、含量83％工业用磷酸23ml、含量65％工业用硝酸45ml、工业用碳酸钠16g、水70ml混合得到浓磷化液，得到的浓磷化液总酸度为500点，总酸度与游离酸度之比为7∶110∶1，将浓磷化液稀释至1216点总酸度，适用于喷射法，再添加0.2～0.3g/L的亚硝酸钠得到磷化液，在60～65℃下喷射处理11～12分钟，在洁净的钢材表面上获得结晶细致的磷化膜，磷化膜重量为2.0～2.5g/m2；

S2、断料：截取金属棒材，在机床上将棒材加工为轮轴所需要的尺寸；

S3、制坯料：对金属棒材定径定尺、车外圆、端面倒角，将切断后的棒材原料通过多攻位自动送料机自动送料，利用钨钢模具，先预压成R角或斜角；倒角后的棒材原料通过多攻位自动送料机自动送料，利用钨钢模具预压成外圆；左前段丝坯拉伸后通过多攻位自动送料机自动送料，利用钨钢，预压成四方或花键；右段外径设网纹或花键；

S4、抛丸处理：将坯料放入抛丸机内进行表面喷砂，选用钢砂和钢丸组成的混合磨料作为抛丸磨料，用筛子将混合磨料筛分成均匀的粒度，清洗、烘干后投入抛丸机中；棒材原料进入第一抛丸室，采用混合磨料与水剂的均匀混合体作为抛丸介质，抛丸速度设置为35-45m/s，对棒材原料进行初次抛丸；初次抛丸完成后，棒材原料经吹风装置吹走表面的附着物；棒材原料进入第二抛丸室，同样采用混合磨料与水剂的均匀混合体作为抛丸介质，抛丸速度设置为60-65m/s，对棒材原料进行二次抛丸；二次抛丸后，最终清理棒材原料表面，完成抛丸工序；

S5、涂层制作：将上述步骤S4中的金属棒材加热，稀石墨浸泡，进行表面涂层；

S6、加热挤压：将上述步骤S5中涂层好的坯料，加热并放入凹模中，对坯料进行两次挤压，使棒材变成中间粗且外径呈阶梯型逐渐递减的多段圆柱型棒材，使用内、外模具，让坯料在高精度、耐磨的冷作模具中通过，通过加工减小钢管原始壁厚，控制单位减轻量在22-38%，然后进行去应力处理，应力处理时温度为 490℃ -640℃，时间为3-5小时，将装有坯料的密封模具包套取出，置于热等静压中处理，压力为100-150MPa，温度为750-900℃，处理时间30min，得到半成品，将半成品从模具包套内取出装入加热室中，抽真空后通入氮气和一氧化碳的混合气体，加热至660-740℃进行3h的渗碳氮处理，气体压力为0.2MPa，混合气体中氮气和一氧化碳的体积比为44:6，将渗碳氮处理后的半成品在表面均化剂中浸渍2.5h，以重量份计，所述表面均化剂由75份的基础油、12份的磷酸酯、25份的硫化脂肪酸酯、2份的十二烯基丁二酸、0.1份的丁二酰亚胺、0.005份的丁基二苯胺和2份的 2,6- 二叔丁基对甲酚组成；

S7、镦粗挤压：将步骤S6中挤压好的坯料立即放入镦粗凹模中，在封闭的模具型腔中，对坯料进行镦粗挤压，形成轮轴粗料；

S8、正火润滑处理：等温正火，将步骤S7中镦粗挤压的轮轴粗料加热到930±10°C，保温2.5小时 ，快冷至550±10°C，保温3小时，出炉空冷；

S9、冷挤压精整成型：用精修模具的对步骤S8中的轮轴进行冷挤压精整，在轮轴外壁阶梯型的过渡段形成圆角过渡，从而达到尺寸要求；

S10、对冷挤压精整成型的轮轴进行热处理：

S10-1、正火处理：工件在炉中加热到温度为777～1062℃时，保温30～40分钟，工件出炉后自然冷却；

S10-2、调质处理：工件粗车后在炉中加热到温度为500～650℃时，保温60～90分钟，工件出炉后进行油冷；

S10-3、表面淬火：工件精加工前在炉中加热到温度为750～800℃时，保温40～60分钟，工件出炉后进行油冷；

S10-4、低温时效处理：工件在局部淬火或粗磨后在炉中重新加热到温度为100～150℃时，保温5～20小时，工件出炉后空冷；

将上述热处理后的轮轴放到加工机床上，使用固定装置进行固定，使用加工机床将轮轴的侧壁开设出凹槽，再在轮轴的侧壁开出若干键槽；

对轮轴的两端先进行粗磨，再使用精磨机进行精磨，使轮轴达到所需要的面形精度、尺寸精度和表面粗糙度。