CN114713751A - 一种半空心电机轴的挤压和旋锻复合成型工艺 - Google Patents

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翟力
李沛恒
蒲俊鹏
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Abstract

本发明公开了一种半空心电机轴的挤压和旋锻复合成型工艺，通过热挤压成型工艺一次性加工出圆柱形坯料的空心段和大台阶段结构，将坯料空冷至室温后，进行旋锻成型，加工出半空心电机轴不同直径的空心段与小台阶段，最后再通过机加工车削的方式加工出半空心电机轴各段之间的台阶面。通过这样的加工工艺，不仅可以实心电机轴的轻量化，还可以提高材料的利用率，降低产品的生产成本，同时，通过先挤压后旋锻的工艺，使得半空心电机轴具有不间断的材料组织流线和加工硬化，且在压应力作用下使材料更加致密，可提高零件的疲劳寿命、抗压和抗弯扭强度。

Description

一种半空心电机轴的挤压和旋锻复合成型工艺
技术领域
本发明涉及汽车轴类零件加工技术领域，具体涉及一种半空心电机轴的挤压和旋锻复合成型工艺。
背景技术
电机轴主要分为实心电机轴、半空心电机轴和空心电机轴，目前市面上的电机轴大多采用实心结构，通过机加工切屑的工艺将实心棒料加工出不同的台阶面，汽车电机轴是多台阶结构，这样的加工工艺切屑量较大，材料的利用率低，同时实心的电机轴重量大，传动效率较低，不利于实现汽车轻量化，特别是对于追求长续航里程的新能源汽车而言，较大的车身重量会导致续航里程下降。
为了实现轻量化，通过机加工打孔的方法加工电机轴的空心结构，申请号为202111127545.5的专利中披露了一种新能源盲孔空心电机轴及其加工方法，这样的加工方法不仅材料利用率低，并且加工成本高，同时还会破坏材料的流线组织，降低电机轴的结构强度。
通过旋锻工艺生产空心电机轴，能够将空心管材加工成多台阶空心电机轴，采用旋锻工艺生产的空心电机轴具有尺寸精度高、抗扭抗疲劳性能好等优点，例如申请号为201810957848.1的专利中披露了一种大直径薄壁管的旋转径向锻造方法，以及申请号为201911102342.3的专利中披露了一种轻量化电机轴成型方法。然而，对于一些直径变化较大，台阶段较多的空心电机轴，采用旋锻工艺生产难度较大，加工过程中容易产生折叠等缺陷，同时，由于每次锻打锤头的下压量是有限的，空心电机轴各段之间较大的直径差，会增加旋锻的工序，降低生产效率。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明采用一种半空心电机轴的挤压和旋锻复合成型工艺，先对圆柱形坯料进行热挤压，通过挤压工艺加工出半空心电机轴直径变化较大的一端，同时挤压出空心结构，再通过旋锻工艺加工半空心电机轴的空心段以及直径变化较小的一端。采用这样的复合成型工艺不仅可以避免冷旋锻工序中电机轴由于较大的塑性变形量而产生折叠等缺陷，还可以减少旋锻加工的工序，提高产品的生产效率，实现电机轴的轻量化的同时提高材料的利用率，降低产品的生产成本。通过先挤压后旋锻的工艺，使得半空心电机轴具有不间断的材料流线组织，且在压应力作用下使材料更加致密，可提高零件的疲劳寿命、抗压和抗弯扭强度，具体包括以下工序：
工序1、挤压模具预热至一定温度，圆柱形坯料放入感应加热炉中加热，将加热后的圆柱形坯料放入挤压凹模后，挤压凸模压入凹模，正挤压出半空心电机轴的大台阶段，同时反挤压出半空心电机轴的空心段，一次性加工出半空心电机轴的大台阶段与空心段结构；
工序2、将挤压成型的坯料空冷至室温后，对坯料的空心段进行旋锻加工，通过夹头夹紧坯料的大台阶段，并在坯料的空心段内部放置芯棒，精锻机中的锤头沿直径方向往复运动，夹头夹紧坯料旋转的同时将坯料沿轴向方向送入精锻机中，坯料空心段在锤头的高频锻打与芯棒的共同作用下，外径减小，内径不变并沿轴向拔长。坯料空心段的旋锻加工需要经历多个道次的锻打，在一个道次的锻打中，夹头带动坯料前进一定距离后，锤头停止锻打，夹头将坯料沿轴向方向从精锻机中取出，再进行下一个道次的锻打，每锻打完一个道次，锤头的下压量增加，经过多个道次的锻打后坯料空心段直径达到设计尺寸；
工序3、在完成坯料空心段的旋锻加工后，取出坯料内的芯棒，对坯料的小台阶段进行旋锻加工，在锤头的高频锻打下，坯料小台阶段的外径和内径均减小。坯料小台阶段的旋锻加工需要经历多个道次的锻打，在一个道次的锻打中，夹头带动坯料前进一定距离后，锤头停止锻打，夹头将坯料沿轴向方向从精锻机中取出，再进行下一个道次的锻打，每锻打完一个道次，锤头的下压量增加一定距离，在经历多个道次的锻打后坯料小台阶段的直径达到设计尺寸；
工序4、旋锻成型后的半空心电机轴，通过车削的方式加工出半空心电机轴各段之间的台阶面。
附图说明
图1为半空心电机轴的加工工序图；图2为挤压工艺的示意图；图3为旋锻工艺的示意图。
图中标记所示：1-大台阶段，2-空心段，3-小台阶段，4-凹模，5-凸模，6-夹头，7-芯棒，8-锤头。
具体实施方式
在本实施案例中，结合附图1、2、3对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
具体工序如下：
工序1、挤压模具预热至200℃，将圆柱形坯料放入感应加热炉中加热至1000℃，加热后的圆柱形坯料放入凹模4中，如附图2所示，凸模5以100mm/s的速度压入凹模4，圆柱形坯料在凸模5与凹模4的共同作用下，正挤压出半空心电机轴的大台阶段1，同时反挤压出半空心电机轴的空心段2，一次性加工出半空心电机轴的大台阶段1与空心段2结构；
工序2、挤压成型的坯料空冷至室温后，对坯料的空心段2进行旋锻加工，如附图3所示，通过夹头6夹紧坯料的大台阶段1，在坯料内部放置芯棒7，锤头8沿直径方向往复运动，夹头6夹紧坯料按240rad/s的速度旋转，同时按20mm/s的速度将坯料沿轴向方向送入精锻机中，坯料的空心段2在锤头8的高频锻打和芯棒7的共同作用下，外径减小，内径不变并沿轴向拔长。坯料的空心段2的旋锻加工需要经历多个道次的锻打，在一个道次中，夹头6带动坯料前进160mm后，锤头8停止锻打，夹头6将坯料沿轴向方向从精锻机中取出，再进行下一个道次的锻打，每锻打完一个道次后锤头8的下压量增加0.5～1.5mm，经过多个道次的锻打，坯料空心段2外径由60mm变为54mm；
工序3、在完成坯料空心段2的旋锻加工后，取出坯料内的芯棒7，对坯料的小台阶段3进行旋锻加工，在锤头8的高频锻打下坯料小台阶段3的外径和内径均减小，坯料小台阶段3的旋锻加工需要经历多个道次的锻打，在一个道次中，夹头6带动坯料前进38mm后，锤头8停止锻打，夹头6将坯料沿轴向方向从精锻机中取出，再进行下一个道次的锻打，每锻打完一个道次后锤头8的下压量增加0.5～1.5mm，在经历多个道次的锻打后，坯料小台阶段3的外径由54mm变为36mm；
工序4、旋锻成型后的半空心电机轴，通过车削的方式加工出半空心电机轴各段之间的台阶面。

Claims (3)

1.一种半空心电机轴的挤压和旋锻复合成型工艺，其特征在于，包括以下工序：
工序1、挤压模具预热至一定温度，圆柱形坯料放入感应加热炉中加热，将加热后的圆柱形坯料放入凹模(4)内，挤压凸模(5)压入凹模(4)，圆柱形坯料在凹模(4)与凸模(5)的共同作用下一次性加工出半空心电机轴的大台阶段(1)与空心段(2)结构；
工序2、挤压成型后的坯料空冷至室温后，对坯料的空心段(2)进行旋锻加工，通过夹头(6)夹紧坯料的大台阶段(1)，在坯料内部放置芯棒(7)，锤头(8)沿直径方向往复运动，夹头(6)夹紧坯料的大台阶段(1)旋转的同时将坯料沿轴向方向送入精锻机中，坯料空心段(1)在锤头(8)的高频锻打和芯棒(7)的共同作用下，外径减小，内径不变并沿轴向拔长；
工序3、在完成坯料空心段(2)的旋锻加工后，取出坯料内的芯棒(7)，对坯料的小台阶段(3)进行旋锻加工，坯料小台阶段(3)在锤头(8)的高频锻打下，坯料小台阶段(3)的外径和内径均减小；
工序4、旋锻成型后的半空心电机轴，通过车削的方式加工出半空心电机轴各段之间的台阶面。
2.根据权利要求1所述的一种半空心电机轴的挤压和旋锻复合成型工艺，其特征在于，凸模(5)压入凹模(4)，正挤压出半空心电机轴的大台阶段(1)，同时反挤压出半空心电机轴的空心段(2)结构。
3.根据权利要求1所述的一种半空心电机轴的挤压和旋锻复合成型工艺，其特征在于，坯料空心段(2)与小台阶段(3)的旋锻成型需要经历多个道次的锻打，在一个道次中，夹头(6)带动坯料前进一定距离后，锤头(8)停止锻打，夹头(6)将坯料沿轴向方向从精锻机中取出，再进行下一个道次的锻打，每完成一个道次的锻打，锤头(6)的下压量增加，经过多个道次的锻打后坯料达到最终的设计尺寸。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116787085A (zh) * 2023-07-21 2023-09-22 东风襄阳旋压技术有限公司 一种半空心电机轴及其成型工艺与装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130228034A1 (en) * 2010-10-21 2013-09-05 Daimler Ag Sliding Sleeve Blank and Motor Vehicle Steering Spindle Assembly Having a Sliding Sleeve Made from the Blank
DE102012005106A1 (de) * 2012-03-14 2013-09-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle und Vorrichtung hierfür
CN106694768A (zh) * 2015-11-15 2017-05-24 内蒙古北方重工业集团有限公司 一种h13空心芯棒的制造方法
CN109622849A (zh) * 2018-12-28 2019-04-16 山东泰和能源股份有限公司 一种轴类件盲孔径向旋锻精锻工艺及径向旋锻装置
CN110548797A (zh) * 2019-09-16 2019-12-10 芜湖西诺普汽车零部件科技有限公司 一种大比例多次变径空心轴的无芯旋压加工方法
CN110883305A (zh) * 2019-11-12 2020-03-17 武汉科技大学 一种加工空心电机轴的旋锻锤头
CN110900122A (zh) * 2019-11-12 2020-03-24 武汉科技大学 一种轻量化电机轴成型方法
CN113477857A (zh) * 2021-04-06 2021-10-08 江苏太平洋精锻科技股份有限公司 一种空心电机轴的成形加工方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130228034A1 (en) * 2010-10-21 2013-09-05 Daimler Ag Sliding Sleeve Blank and Motor Vehicle Steering Spindle Assembly Having a Sliding Sleeve Made from the Blank
DE102012005106A1 (de) * 2012-03-14 2013-09-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle und Vorrichtung hierfür
CN106694768A (zh) * 2015-11-15 2017-05-24 内蒙古北方重工业集团有限公司 一种h13空心芯棒的制造方法
CN109622849A (zh) * 2018-12-28 2019-04-16 山东泰和能源股份有限公司 一种轴类件盲孔径向旋锻精锻工艺及径向旋锻装置
CN110548797A (zh) * 2019-09-16 2019-12-10 芜湖西诺普汽车零部件科技有限公司 一种大比例多次变径空心轴的无芯旋压加工方法
CN110883305A (zh) * 2019-11-12 2020-03-17 武汉科技大学 一种加工空心电机轴的旋锻锤头
CN110900122A (zh) * 2019-11-12 2020-03-24 武汉科技大学 一种轻量化电机轴成型方法
CN113477857A (zh) * 2021-04-06 2021-10-08 江苏太平洋精锻科技股份有限公司 一种空心电机轴的成形加工方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨程;路星星;孙跃;庄晓伟;王玲;: "空心轴成形技术研究现状", 锻压技术, no. 01 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116787085A (zh) * 2023-07-21 2023-09-22 东风襄阳旋压技术有限公司 一种半空心电机轴及其成型工艺与装置

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