CN112974610B - 一种电机输出轴的精锻冲压成型工艺 - Google Patents

一种电机输出轴的精锻冲压成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电机输出轴的精锻冲压成型工艺，包括如下步骤：钢料切割得到钢坯料，预留5％‑8％的加工余量；对钢坯料进行第一次退火处理，并对其四分之一端进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的3/4左右，并在外周形成螺纹；进行第二次退火处理，然后对其另一四分之一端进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的2倍左右，得到台阶端的雏形；进行第三次退火处理，然后在台阶端的顶面向内冲压，形成台阶，得到成品。此种工艺在每次冲压前都先进行退火工序，有利于表层钢料晶粒的细化和均匀分布，提高成品的抗磨损性能，提高硬度和表面强度，使电机输出轴在使用时具有足够的屈服力和韧性，提高形变性能，延长产品的使用寿命。

Description

一种电机输出轴的精锻冲压成型工艺
技术领域
本发明属于电机制造技术领域，特别涉及一种电机输出轴的精锻冲压成型工艺。
背景技术
轴是电机的重要零件，轴压上铁芯及换向器，铁芯内嵌入绕组，再压上轴承等零部件，形成电枢组件。轴的材料、结构和工艺质量对电机性能有直接影响。
电机输出轴的强度和刚度是电机质量的保证，电机运行时，转轴所受的机械力和力矩的形式随电机种类和传动机构的不同而异，作用力主要有：转子组件自身的重力，转子偏心引起的单向磁拉力，不平衡重量的离心力。
电机输出轴首先应有足够的强度，以保证电机在工作状态和加工中轴不产生残余变形或损坏；同时，输出轴要有足够的刚度，即输出轴工作时，轴的挠度必须在允许范围以内；还应考虑转轴的临界转速的高低，应使转轴的工作转速和临界转速之间有足够的差值，以防止产生共振，特别是对转速较高（如每分钟1万转以上）的电机，必要时应进行临界转速的验算。
台阶轴是微电机中轴的一种主要结构型式，台阶轴包括一端有台阶、两端有台阶和光轴加压圈形成台阶等型式，从材料利用和加工工时上考虑，台阶数应尽量减少。
目前电机输出轴的制备工艺多样，如利用锻造、挤压等多种工艺，如何在确保电机输出轴的强度和刚度的前提下，进一步提高其韧度，是业内人士一直追求的目标。本案发明人即是出于此种考虑，研发一种单端台阶轴的制备工艺，以提高其使用效果，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种电机输出轴的精锻冲压成型工艺，不仅具有良好的刚度和强度，还提高了产品的韧度，延长产品的使用寿命。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种电机输出轴的精锻冲压成型工艺，包括如下步骤：
步骤1，根据产品需求选取钢料，切割得到钢坯料，预留5%-8%的加工余量；
步骤2，对钢坯料进行第一次退火处理，并对其四分之一端进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的3/4左右，并在外周形成螺纹；
步骤3，对步骤2得到的半成品进行第二次退火处理，然后对其另一四分之一端进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的2倍左右，得到台阶端的雏形；
步骤4，对步骤3得到的半成品进行第三次退火处理，然后在台阶端的顶面向内冲压，形成台阶，得到成品。
上述步骤2中，第一次退火处理是先将钢坯料加热至750-830℃，保温2-3h，然后水冷至室温，再加热至600-700℃，保温30-45min，然后油冷至室温。
上述第一次退火处理中，以40-50℃/min的速度加热至750-830℃，以20-35℃/min的速度水冷至室温，以80-100℃/min的速度加热至600-700℃，以40-50℃/min的速度油冷至室温。
上述步骤3中，第二次退火处理是先加热至1000-1120℃，保温1.5-2h，然后自然冷却至760-820℃，再油冷至室温。
上述第二次退火处理中，以70-100℃/min的速度加热至1000-1120℃，以25-40℃/min的速度油冷至室温。
上述步骤4中，第三次退火处理是先加热至1100-1200℃，保温30-40min，然后采用循环冷却程序冷却至室温。
上述第三次退火处理中，以80-90℃/min的速度加热至1100-1200℃。
上述第三次退火处理中，循环冷却程序是先采用水冷冷却至720-760℃，再用氮气吹冷却至530-570℃，然后水冷至室温。
上述步骤2-4中，在进行冲压前，先在表面涂抹冲压油。
采用上述方案后，本发明具有以下改进：
（1）本发明在每次冲压前都先进行退火工序，有利于表层钢料晶粒的细化和均匀分布，提高成品的抗磨损性能，提高硬度和表面强度，使电机输出轴在使用时具有足够的屈服力和韧性，提高形变性能，试验发现本发明制成的电机输出轴相比现有产品的反应灵敏度提高6%-10%，使用寿命延长10%-25%；
（2）本发明在每次冲压前，会在表面涂抹冲压油，从而进一步提高电机输出轴的韧度；
（3）本发明在进行退火工序时，能够控制加热及冷却的速度，从而能够有效调节产品的性能，降低产品的位错密度，降低晶格畸变，降低产品的磨损率，延长使用寿命。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明中钢坯料的结构示意图；
图3是本发明中步骤2得到的半成品的结构示意图；
图4是本发明中步骤3得到的半成品的结构示意图；
图5是本发明中步骤4得到的成品的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种电机输出轴的精锻冲压成型工艺，包括如下步骤：
步骤1，根据产品需求选取钢料，采用圆锯机下料切割得到钢坯料，预留5%-8%的加工余量，钢坯料的外形及剖视图可分别参考图2和图1(a)；
步骤2，对钢坯料进行第一次退火处理，表面涂抹冲压油，并对其四分之一端采用600吨液压机进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的3/4左右，并在外周形成螺纹；该步骤得到半成品的外形及剖视图可分别参考图3和图1(b)；
其中，第一次退火处理是先将钢坯料以40-50℃/min的速度加热至750-830℃，保温2-3h，然后以20-35℃/min的速度水冷至室温，然后再以80-100℃/min的速度加热至600-700℃，保温30-45min，然后以40-50℃/min的速度油冷至室温；
步骤3，对步骤2得到的半成品进行第二次退火处理，然后表面涂抹冲压油，对其另一四分之一端进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的2倍左右，得到台阶端的雏形，该步骤得到半成品的外形及剖视图可分别参考图4和图1(c)；
其中，第二次退火处理是先将产品以70-100℃/min的速度加热至1000-1120℃，保温1.5-2h，然后先自然冷却至760-820℃，再以25-40℃/min的速度油冷至室温；
步骤4，对步骤3得到的半成品进行第三次退火处理，然后表面涂抹冲压油，在台阶端的顶面向内冲压，形成台阶，得到成品，该步骤得到成品的外形及剖视图可分别参考图5和图1(d)；
其中，第三次退火处理是先将产品以80-90℃/min的速度加热至1100-1200℃，保温30-40min，然后采用循环冷却程序冷却至室温；所述循环冷却程序具体是将氮气吹冷和水冷相结合，先采用水冷冷却至720-760℃，再用氮气吹冷却至530-570℃，然后水冷至室温。
实施例1
一种电机输出轴的精锻冲压成型工艺，包括如下步骤：
步骤1，根据产品需求选取钢料，采用圆锯机下料切割得到钢坯料，预留5%-8%的加工余量；
步骤2，对钢坯料进行第一次退火处理，表面涂抹冲压油，并对其四分之一端采用600吨液压机进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的3/4左右，并在外周形成螺纹；
其中，第一次退火处理是先将钢坯料以40℃/min的速度加热至750℃，保温2.5h，然后以35℃/min的速度水冷至室温，然后再以90℃/min的速度加热至600℃，保温45min，然后以50℃/min的速度油冷至室温；
步骤3，对步骤2得到的半成品进行第二次退火处理，然后表面涂抹冲压油，对其另一四分之一端进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的2倍左右，得到台阶端的雏形；
其中，第二次退火处理是先将产品以80℃/min的速度加热至1000℃，保温1.5h，然后先自然冷却至800℃，再以30℃/min的速度油冷至室温；
步骤4，对步骤3得到的半成品进行第三次退火处理，然后表面涂抹冲压油，在台阶端的顶面向内冲压，形成台阶，得到成品；
其中，第三次退火处理是先将产品以90℃/min的速度加热至1100℃，保温40min，然后采用循环冷却程序冷却至室温；所述循环冷却程序具体是将氮气吹冷和水冷相结合，先采用水冷冷却至720℃，再用氮气吹冷却至560℃，然后水冷至室温。
经检测，制得的力矩弹性体抗拉强度为334MPa，硬度271，延伸率1.7%。
实施例2
一种电机输出轴的精锻冲压成型工艺，包括如下步骤：
步骤1，根据产品需求选取钢料，采用圆锯机下料切割得到钢坯料，预留5%-8%的加工余量；
步骤2，对钢坯料进行第一次退火处理，表面涂抹冲压油，并对其四分之一端采用600吨液压机进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的3/4左右，并在外周形成螺纹；
其中，第一次退火处理是先将钢坯料以50℃/min的速度加热至800℃，保温3h，然后以20℃/min的速度水冷至室温，然后再以92℃/min的速度加热至700℃，保温30min，然后以45℃/min的速度油冷至室温；
步骤3，对步骤2得到的半成品进行第二次退火处理，然后表面涂抹冲压油，对其另一四分之一端进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的2倍左右，得到台阶端的雏形；
其中，第二次退火处理是先将产品以90℃/min的速度加热至1100℃，保温2h，然后先自然冷却至780℃，再以40℃/min的速度油冷至室温；
步骤4，对步骤3得到的半成品进行第三次退火处理，然后表面涂抹冲压油，在台阶端的顶面向内冲压，形成台阶，得到成品；
其中，第三次退火处理是先将产品以85℃/min的速度加热至1200℃，保温30min，然后采用循环冷却程序冷却至室温；所述循环冷却程序具体是将氮气吹冷和水冷相结合，先采用水冷冷却至750℃，再用氮气吹冷却至550℃，然后水冷至室温。
经检测，制得的力矩弹性体抗拉强度为351MPa，硬度258，延伸率1.6%。
实施例3
一种电机输出轴的精锻冲压成型工艺，包括如下步骤：
步骤1，根据产品需求选取钢料，采用圆锯机下料切割得到钢坯料，预留5%-8%的加工余量；
步骤2，对钢坯料进行第一次退火处理，表面涂抹冲压油，并对其四分之一端采用600吨液压机进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的3/4左右，并在外周形成螺纹；
其中，第一次退火处理是先将钢坯料以45℃/min的速度加热至770℃，保温2h，然后以30℃/min的速度水冷至室温，然后再以80℃/min的速度加热至620℃，保温40min，然后以45℃/min的速度油冷至室温；
步骤3，对步骤2得到的半成品进行第二次退火处理，然后表面涂抹冲压油，对其另一四分之一端进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的2倍左右，得到台阶端的雏形；
其中，第二次退火处理是先将产品以100℃/min的速度加热至1000℃，保温1.5h，然后先自然冷却至810℃，再以35℃/min的速度油冷至室温；
步骤4，对步骤3得到的半成品进行第三次退火处理，然后表面涂抹冲压油，在台阶端的顶面向内冲压，形成台阶，得到成品；
其中，第三次退火处理是先将产品以90℃/min的速度加热至1150℃，保温30min，然后采用循环冷却程序冷却至室温；所述循环冷却程序具体是将氮气吹冷和水冷相结合，先采用水冷冷却至760℃，再用氮气吹冷却至570℃，然后水冷至室温。
经检测，制得的力矩弹性体抗拉强度为341MPa，硬度263，延伸率1.5%。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (1)

1.一种电机输出轴的精锻冲压成型工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，根据产品需求选取钢料，切割得到钢坯料，预留5%-8%的加工余量；
步骤2，对钢坯料进行第一次退火处理，并对其四分之一端进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的3/4，并在外周形成螺纹；
步骤3，对步骤2得到的半成品进行第二次退火处理，然后对其另一四分之一端进行冲压，使该四分之一端的直径为主体直径的2倍，得到台阶端的雏形；
步骤4，对步骤3得到的半成品进行第三次退火处理，然后在台阶端的顶面向内冲压，形成台阶，得到成品；
所述步骤2中，第一次退火处理是先将钢坯料以40-50℃/min的速度加热至750-830℃，保温2-3h，然后以20-35℃/min的速度水冷至室温，再以80-100℃/min的速度加热至600-700℃，保温30-45min，然后以40-50℃/min的速度油冷至室温；
所述步骤3中，第二次退火处理是先以70-100℃/min的速度加热至1000-1120℃，保温1.5-2h，然后自然冷却至760-820℃，再以25-40℃/min的速度油冷至室温；
所述步骤4中，第三次退火处理是先以80-90℃/min的速度加热至1100-1200℃，保温30-40min，然后采用循环冷却程序冷却至室温；
所述第三次退火处理中，循环冷却程序是先采用水冷冷却至720-760℃，再用氮气吹冷却至530-570℃，然后水冷至室温。
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