CN115070441B - 一种花键轴冷压成型设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工技术领域，且公开了一种花键轴冷压成型设备及工艺，包括若干个成型挤压条，还包括限位组件，限位组件能够使若干个成型挤压条移动将花键轴坯料挤压出凹槽；使若干个成型挤压条分别设置在对应的凹槽内将花键轴坯料限位；还包括推动组件，推动组件包括推动条，推动条能够推动其中一个成型挤压条移动，使此成型挤压条沿对应的凹槽移动将花键轴坯料挤压出齿槽，推动条在成型挤压条将花键轴坯料挤压出齿槽后复位，保证了花键轴成型外齿的同心度，提高了花键轴坯料的加工质量，有效防止花键轴坯料的内应力和轴向受力过大导致的断裂和过度形变。

Description

一种花键轴冷压成型设备及工艺

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体为一种花键轴冷压成型设备及工艺。

背景技术

花键轴是各种机械传动系统中的关键零件，花键轴性能的优劣能够直接影响产品整体质量的好坏，对花键轴的性能要求越来越高，要求花键轴具有耐磨性能好、传动平稳性能好，且使用寿命长的优点。花键轴常使用冷压、铣削、磨削和滚切工艺进行加工，其中冷压加工速度快、精度高，常使用在小型花键轴的加工中，通过压力机上固定的凸模向毛坯施加压力，使金属毛坯产生塑性变形而制得零件的加工方法，原来的花键轴需要经过磷化皂化处理才能冷压成模型，污染严重，增加外协加工运输成品，浪费时间。

中国专利CN103878103B公开了一种尼龙树脂花键涂覆方法，通过清洗、干燥、喷砂、加热、浸底漆、烘干、高频加热、树脂涂覆、冷却、切割花键和热磨合的工艺步骤，对花键轴表面进行处理，得到的花键轴具有较好的耐磨性、耐高低温性、耐腐蚀性等，但单一的树脂涂覆对花键轴性能提高的效果一般。

中国专利CN205599685U公开了花键轴冷挤压成型模具，包括浮动设置的下模和滑动设置在下模上方的上模，下模上开设有下模凹腔，上模上开设有上模凹腔，上模凹腔用于成型花键轴的花键部分；花键轴坯件置于下模凹腔中且由顶出杆固定支撑，上模向下移动使花键轴坯件上端进入上模凹腔并下压下模，上模下行设定行程以成型出设定长度的花键，采用浮动下模，上模用于成型花键部分且可通过控制上模行程控制花键部分的长度；花键部分不与顶出杆接触，出模时顶出杆上顶住花键轴的粗端，出模更容易。

上述专利和现有技术中还存在以下缺陷：

对花键轴的加工过程中，对花键轴坯料的多个齿槽进行全部挤压成型会导致花键轴坯料的轴向受力太大导致花键轴坯料失稳弯曲，花键轴坯料受到的挤压力大，花键轴坯料的内应力无法及时释放，导致花键轴坯料容易过度形变和出现裂缝，导致花键轴坯料的成型质量差，若对花键轴坯料的单个齿槽单次进行挤压成型，会导致花键轴坯料受到挤压的一侧承受较大的挤压力，花键轴坯料容易倾斜，无法保证花键轴坯料多个外齿的同心度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种花键轴冷压成型设备及工艺，提高了花键轴的耐磨性和耐腐蚀性，且工艺简单，无污染，使用的花键轴冷压成型设备保证了花键轴成型外齿的同心度，提高了花键轴坯料的加工质量，有效防止花键轴坯料的内应力和轴向受力过大导致的断裂和过度形变。

为了实现上述目的，本发明公开了一种花键轴冷压成型设备，包括若干个成型挤压条，还包括限位组件，所述限位组件能够使若干个所述成型挤压条移动将花键轴坯料挤压出凹槽；使若干个所述成型挤压条分别设置在对应的凹槽内将花键轴坯料限位；

所述花键轴冷压成型设备还包括推动组件，所述推动组件包括推动条，所述推动条能够推动其中一个所述成型挤压条移动，使此所述成型挤压条沿对应的凹槽移动将花键轴坯料挤压出齿槽，所述推动条在成型挤压条将花键轴坯料挤压出齿槽后复位；

所述花键轴冷压成型设备还包括导向组件，所述推动条移动时，所述导向组件能够使所述推动条与其中一个所述成型挤压条对应，所述推动条复位后再次移动时，所述导向组件能够使推动条与下一所述成型挤压条对应。

优选的，所述限位组件包括限位板和第一驱动装置，所述成型挤压条上设置有抵块，所述第一驱动装置能够推动所述限位板移动，使所述限位板与所述抵块相抵并通过抵块带动所述成型挤压条移动，使所述成型挤压条将花键轴坯料挤压出凹槽，所述成型挤压条设置在凹槽内将花键轴坯料限位。

优选的，所述推动组件包括转动筒和第二驱动装置，所述推动条设置在转动筒上，所述第二驱动装置能够驱动所述转动筒移动，使转动筒带动推动条移动，所述导向组件能够使转动筒转动。

优选的，所述导向组件包括若干个引导块和若干个引导条，所述引导块和所述引导条的数量与所述成型挤压条一致，所述推动组件还包括连接板，所述连接板跟随所述推动条同步移动，且所述连接板能够带动推动条转动，所述连接板移动至与引导块接触时，所述引导块使所述连接板转动至与所述成型挤压条对应，当所述推动条复位至所述连接板与对应的所述引导条接触时，所述引导条使所述推动条转动至与下一所述引导块对应，使推动条再次移动至所述连接板与对应的下一所述引导块接触时，所述引导块推动所述推动条转动，使所述推动条与下一所述成型挤压条对应。

优选的，还包括固定筒，若干个所述成型挤压条均通过连接机构滑动配合在所述固定筒内，所述连接机构包括滑动槽和滑动块，所述滑动块滑动配合在滑动槽内，所述滑动槽靠近所述成型挤压条的一侧为开口设置，所述滑动块上固定安装有固定块，所述固定块通过所述滑动槽的开口处固定安装在所述成型挤压条上，所述限位板包括主体部和若干个延伸部，所述延伸部的数量与所述成型挤压条的数量一致，所述延伸部能够推动所述抵块移动，所述固定筒上对应延伸部位置开设有连接槽，若干个所述延伸部穿过对应的连接槽并向外延伸。

优选的，所述限位组件还包括固定外筒，所述固定外筒固定安装在延伸部上，所述推动组件还包括固定内筒，所述固定内筒连接在第二驱动装置的输出端，所述转动筒套设在固定内筒上并与固定内筒转动连接，所述固定外筒远离所述限位板的一端固定安装有固定板，所述固定板靠近所述第二驱动装置的一侧固定安装有若干根固定杆，所述固定杆上固定安装有稳固板，所述第二驱动装置固定安装在稳固板上。

优选的，所述固定外筒上固定套设有移动板，所述第一驱动装置的输出端固定安装在移动板上，所述第一驱动装置固定安装有支撑板，所述支撑板的四角处均固定安装有限位杆，所述限位杆的另一端固定安装有底板，所述限位杆贯穿所述移动板并与移动板滑动配合，所述底板上固定安装有稳固座，所述推动条靠近所述成型挤压条的一端开设有固定槽。

本发明还公开一种基于上述的花键轴冷压成型设备进行花键轴冷压工艺，包括以下步骤：

（1）退火处理：对花键轴坯料进行退火处理，退火处理完成后，冷却到室温；

（2）抛丸处理：对经过退火处理的花键轴坯料的表面进行抛丸处理，去除表面的毛刺和氧化层；

（3）表面处理：在完成抛丸处理的花键轴坯料的表面进行涂覆，在完成抛丸处理的花键轴坯料的表面进行涂覆还包括在完成抛丸处理的花键轴坯料的表面均匀涂覆植物油，得到表面处理后的花键轴坯料；

（4）制备花键轴：将表面处理后的花键轴坯料置于花键轴冷压成型设备中，进行冷压成型，得到花键轴。

优选的，所述（1）中花键轴坯料包括以下质量百分比组成：0.18%-0.22%的C，0.18%-0.35%的Si，0.85%-1.1%的Cr，0.05%-0.8%的Ti，余量为Fe。

进一步地，所述（1）中花键轴坯料的尺寸和大小根据工艺需求而定。

优选的，所述（3）中在完成抛丸处理的花键轴坯料的表面进行涂覆包括：在完成抛丸处理的花键轴坯料的表面均匀涂覆环氧树脂底漆，环氧树脂底漆在花键轴坯料表面形成底漆层；再对花键轴坯料进行加热，加热到150-200℃，采用静电喷涂的方法将碳纳米管接枝尼龙11粉末喷涂到具有底漆层的花键轴坯料的表面形成涂层；最后在具有涂层的花键轴坯料的表面均匀涂覆植物油。

其中，所述环氧树脂底漆的涂覆量为视觉检验均匀无流淌状，50-65℃烘干后形成厚度均匀的底漆层。

进一步地，所述环氧树脂底漆可以是高模量和高玻璃化转变温度环氧树脂，也可以是具有双交联网络结构的环氧树脂。

综上，本发明的技术效果和优点：

1、本发明中，通过设置若干个成型挤压条，通过限位组件推动成型挤压条移动，使全部成型挤压条将花键轴坯料挤压出凹槽，并将成型挤压条设置在凹槽内，将花键轴坯料限位，使花键轴坯料在后续成型中不易位移和转动，保证了花键轴成型外齿的同心度，提高了花键轴坯料的加工质量，推动条能够推动其中一个成型挤压条移动，使成型挤压条沿凹槽将花键轴坯料挤压出一条齿槽，当推动条复位后再次移动，导向组件使推动条与下一成型挤压条对应，推动条推动下一成型机挤压条移动，使下一成型挤压条挤压花键轴坯料形成齿槽，推动条重复移动直至将花键轴坯料四周全部挤压出齿槽，花键轴加工完成，通过单次重复的带动成型挤压条移动将花键轴坯料挤压出齿槽，且每次带动不同的成型挤压条进行挤压，对动力装置的要求低，不会出现对花键轴的齿槽进行同时挤压时挤压力度不够，导致的生产中断情况，同时花键轴坯料的齿槽为多次单条成型，花键轴坯料的单次形变量低，花键轴坯料内应力低，成型效果更好，每次挤压后花键轴坯料均能将挤压的内应力释放，防止花键轴坯料的内应力和轴向受力过大导致的断裂和过度形变。

2、本发明中，第一驱动装置能够带动限位板移动，限位板与成型挤压条上的抵块相抵，限位板带动成型挤压条移动，使成型挤压条将花键轴坯料挤压出凹槽，同时第一驱动装置压紧限位板，限位板将成型挤压条压紧在花键轴坯料的凹槽内，使花键轴坯料无法位移和转动，保证了后续加工过程中，花键轴坯料的稳定性，提高了加工精度。

3、本发明中，通过导向组件使推动条移动推动一个成型挤压条将花键轴坯料挤压成型后，能够使推动条转动，推动条推动下一成型挤压条移动，导向组件能够使推动条转动，使推动条推动不同的成型挤压条移动，推动条的转动与推动条每次推动成型挤压条移动高度配合，降低了配合难度。

4、本发明中，对花键轴坯料进行加热处理后，使用滚丝机对坯料进行预处理，得到花键轴坯料，再经过退火、抛丸处理，在花键轴坯料表面均匀涂覆环氧树脂底漆形成底漆层，形成的底漆层在很大程度上提高了静电喷涂的涂层和花键轴之间的粘合力，同时在一定程度上提高了花键轴的耐磨性和耐腐蚀性，再通过静电喷涂，将碳纳米管接枝尼龙11粉末喷涂到花键轴坯料上，通过花键轴冷压设备对表面处理后的花键轴坯料进行冷压成型，得到花键轴。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中花键轴冷压成型设备的立体结构示意图；

图2为本发明中包含固定外筒和固定内筒的结构示意图；

图3为本发明中固定外筒和固定内筒的内部结构示意图；

图4为本发明中固定外筒和固定内筒的内部结构示意图；

图5为本发明中固定外筒和固定内筒的剖视结构示意图；

图6为本发明中图5中A部分的放大图；

图7为本发明中固定外筒和固定内筒的剖视结构示意图；

图8为本发明中图7中B部分的放大图；

图9为本发明中图7中C部分的放大图。

图中：1、成型挤压条；11、抵块；2、限位组件；21、限位板、211、主体部；212、延伸部；22、第一驱动装置；23、固定外筒；3、推动组件；31、推动条；32、第二驱动装置；33、连接板；34、固定内筒；35、转动筒；4、导向组件；41、引导块；42、引导条；5、固定筒；6、连接机构；61、滑动槽；62、滑动块；7、支撑板；8、限位杆；9、底板；10、固定板；12、稳固板；13、移动板；14、稳固座；15、固定槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参考图1-4所示的一种花键轴冷压成型设备，包括若干个成型挤压条1，还包括限位组件2，限位组件2能够使若干个成型挤压条1移动将花键轴坯料挤压出凹槽；使若干个成型挤压条1分别设置在对应的凹槽内将花键轴坯料限位；

还包括推动组件3，推动组件3包括推动条31，推动条31能够推动其中一个成型挤压条1移动，使此成型挤压条1沿对应的凹槽移动将花键轴坯料挤压出齿槽，推动条31在成型挤压条1将花键轴坯料挤压出齿槽后复位；

还包括导向组件4，推动条31移动时，导向组件4能够使推动条31与其中一个成型挤压条1对应，推动条31复位后再次移动时，导向组件4能够使推动条31与下一成型挤压条1对应。

工作原理：通过滚丝机挤压出花键轴坯料，花键轴坯料表面通过滚丝机挤压出粗压槽，并使花键轴坯料初步形成齿形，滚丝机为现有技术，在此不做过多叙述，若干个成型挤压条1与花键轴的粗压槽相匹配，使成型挤压条1能够在花键轴坯料上挤压出合格的齿槽，限位组件2能够使全部成型挤压条1移动，全部成型挤压条1与花键轴坯料接触，并在花键轴坯料外壁上沿花键轴坯料粗压槽挤压出一段凹槽，限位组件2使全部成型挤压条1设置在对应的凹槽内，成型挤压条1将花键轴坯料限位，推动条31能够移动并推动其中一个成型挤压条1移动，成型挤压条1在推动条31的推动下，沿对应的凹槽挤压花键轴坯料，将花键轴坯料挤压出一条齿槽，推动条31推动一个成型挤压条1移动后复位，导向组件4在推动条31移动时将推动条31与其中一个成型挤压条1对应，使推动条31能够移动推动一个成型挤压条1移动，导向组件4使推动条31在复位后下一次移动时与下一个成型挤压条1对应，使推动条31能够按顺序推动所有的成型挤压条1移动，成型挤压条1将花键轴坯料挤压出全部齿槽（齿槽为花键轴相邻两个齿之间的区域），成型挤压条1沿凹槽对花键轴坯料进行挤压成型不易偏离，使挤压花键轴坯料精度更高。

通过设置若干个成型挤压条1，通过限位组件2推动成型挤压条1移动，使全部成型挤压条1将花键轴坯料挤压出凹槽，并将成型挤压条1设置在凹槽内，将花键轴坯料限位，使花键轴坯料在后续成型中不易位移和转动，保证了花键轴成型外齿的同心度，提高了花键轴坯料的加工质量，推动条31能够推动其中一个成型挤压条1移动，使成型挤压条1沿凹槽将花键轴坯料挤压出一条齿槽，当推动条31复位后再次移动，导向组件4使推动条31与下一成型挤压条1对应，推动条31推动下一成型挤压条1移动，使下一成型挤压条1挤压花键轴坯料形成齿槽，推动条31重复移动直至将花键轴坯料四周全部挤压出齿槽，花键轴加工完成，通过单次重复的带动成型挤压条1移动将花键轴坯料挤压出齿槽，且每次带动不同的成型挤压条1进行挤压，对动力装置的要求低，不会出现对花键轴的齿槽进行同时挤压时挤压力度不够，导致的生产中断情况，同时花键轴坯料的齿槽为多次单条成型，花键轴坯料的单次形变量低，花键轴坯料内应力低，成型效果更好，每次挤压后花键轴坯料均能将挤压的内应力释放，防止花键轴坯料的内应力和轴向受力过大导致的断裂和过度形变。

其中，成型挤压条1用于先接触花键轴坯料的一端为锥形设置，使成型挤压条1能够准确进入花键轴坯料通过滚丝机挤压出的粗压槽内，使花键轴坯料在成型挤压条1的作用下转动一段距离，使粗压槽与成型挤压条1对应，使成型挤压条1沿粗压槽进行挤压。

其中，限位组件2推动成型挤压条1移动至成型挤压条1的锥形部分完全挤入花键轴坯料，对花键轴坯料的挤压侵入程度低，且成型挤压条1的锥形部分挤入花键轴坯料需要的力更小，对花键轴坯料的施加的力和花键轴坯料受挤压形变的内应力更小，花键轴坯料不易度过形变和产生断裂。

其中，实际生产时，成型挤压条1的数量与花键轴实际产品的齿槽数量相等，成型挤压条1绕花键轴坯料的中轴线均匀排列。

进一步地，参照图1-4，限位组件2包括限位板21和第一驱动装置22，成型挤压条1上设置有抵块11，第一驱动装置22能够推动限位板21移动，使限位板21与抵块11相抵并通过抵块11带动成型挤压条1移动，使成型挤压条1将花键轴坯料挤压出凹槽，成型挤压条1设置在凹槽内将花键轴坯料限位。

第一驱动装置22能够带动限位板21移动，限位板21与成型挤压条1上的抵块11相抵，限位板21带动成型挤压条1移动，使成型挤压条1将花键轴坯料挤压出凹槽，同时第一驱动装置22压紧限位板21，限位板21将成型挤压条1压紧在花键轴坯料的凹槽内，使花键轴坯料无法位移和转动，保证了后续加工过程中，花键轴坯料的稳定性，提高了加工精度。

其中，第一驱动装置22为现有技术中的液压缸。

其中，抵块11为两个并固定安装在成型挤压条1的两侧设置。

进一步地，参照图1-4，推动组件3包括转动筒35和第二驱动装置32，推动条31设置在转动筒35上，第二驱动装置32能够驱动转动筒35移动，使转动筒35带动推动条31移动，导向组件4能够使转动筒35转动。

第二驱动装置32能够带动转动筒35移动，转动筒35能够带动推动条31移动时推动条31推动对应的成型挤压条1移动，在推动条31推动成型挤压条1移动，使成型挤压条1挤压花键轴坯料后，第二驱动装置32能够带动转动筒35和推动条31复位，第二驱动装置32带动推动条31再次移动时，导向组件4能够使转动筒35转动，且使转动筒35转动至推动条31与下一成型挤压条1对应，使推动条31移动能够推动下一成型挤压条1移动，将花键轴坯料上挤压出齿槽，以此反复，将花键轴坯料上挤压出全部的齿槽。

其中，第二驱动装置32为现有技术中的液压缸。

进一步地，参照图1-4，导向组件4包括若干个引导块41和若干个引导条42，推动组件3还包括连接板33，连接板33跟随推动条31同步移动，且连接板33能够带动推动条31转动，连接板33移动至与引导块41接触时，引导块41使连接板33转动至与成型挤压条1对应，当推动条31复位至连接板33与对应的引导条42接触时，引导条42使推动条31转动至与下一引导块41对应，使推动条31再次移动至连接板33与对应的下一引导块41接触时，引导块41推动条31转动，使推动条31与下一成型挤压条1对应。

连接板33固定安装在转动筒35上，引导块41为斜面设置，当转动筒35带动推动条31和连接板33移动至连接板33与引导块41接触时，连接板33移动在引导块41斜面的作用下，连接板33转动并带动转动筒35转动，转动筒35带动推动条31转动，使推动条31与成型挤压条1对应，引导条42为倾斜设置，当转动筒35带动推动条31和连接板33复位至连接板33与引导条42接触时，连接板33与对应的引导条42接触并在复位力和倾斜的引导条42作用下转动，连接板33带动转动筒35和推动条31转动，使推动条31转动至与下一引导块41对应，使推动条31再次移动时，连接板33与下一引导块41接触时在引导块41倾斜面的作用下转动，使连接板33带动推动条31转动至与下一成型挤压条1对应，使推动条31移动能够推动下一成型挤压条1移动对花键轴坯料进行挤压。

其中，引导块41和引导条42的数量与成型挤压条1一致，使推动条31内次移动均与一个成型挤压条1对应并带动成型挤压条1移动对花键轴坯料挤压。

进一步地，参照图1-4，还包括固定筒5，若干个成型挤压条1均通过连接机构6滑动配合在固定筒5内。

成型挤压条1设置在固定筒5内并能够在固定筒5内移动，在加工时，固定筒5能够套设在花键轴坯料上使花键轴坯料更稳固。

其中，连接机构6包括滑动槽61和滑动块62，滑动块62滑动配合在滑动槽61内，滑动槽61靠近成型挤压条1的一侧为开口设置，滑动块62上固定安装有固定块，固定块通过滑动槽61的开口处固定安装在成型挤压条1上。

其中，若干个引导块41和若干个引导条42均匀的固定安装在固定筒5的内壁上。

成型挤压条1能带动通过固定块带动滑动块62移动，滑动块62在滑动槽61内移动，滑动槽61对滑动块62限位，使滑动块62不会脱离滑动槽61，使成型挤压条1在固定筒5内移动更稳固，不易晃动，对花键轴的挤压效果好。

进一步地，参照图1-4，限位板21包括主体部211和若干个延伸部212，延伸部212的数量与成型挤压条1的数量一致，若干个延伸部212固定安装在主体部211四周，延伸部212能够推动抵块11移动，固定筒5上对应延伸部212位置开设有连接槽，若干个延伸部212穿过对应的连接槽并向外延伸。

延伸部212能够在连接槽内移动，延伸部212与抵块11相抵，当第一驱动装置22带动限位板21移动，延伸部212带动抵块11移动，抵块11带动成型挤压条1移动。

其中，延伸部212在连接槽内移动，当延伸部212移动至连接槽对应一端槽壁时，延伸部212挤压连接槽槽壁将固定筒5压紧，使固定筒5不易移动，进一步增加稳定性。

进一步地，参照图1-4，限位组件2还包括固定外筒23，固定外筒23固定安装在延伸部212上，第一驱动装置22能够通过固定外筒23带动限位板21移动。

推动组件3还包括固定内筒34，固定内筒34连接在第二驱动装置32的输出端，转动筒35套设在固定内筒34上并与固定内筒34转动连接，第二驱动装置32能够带动固定内筒34移动，固定内筒34能够带动转动筒35移动，从而带动推动条31和连接板33移动，转动筒35能够在固定内筒34上转动。

进一步地，参照图1-4，固定外筒23上固定套设有移动板13，第一驱动装置22的输出端固定安装在移动板13上，第一驱动装置22固定安装有支撑板7。

第一驱动装置22能够带动移动板13移动，移动板13带动固定外筒23移动，固定外筒23带动限位板21移动，使限位板21带动成型挤压条1移动，使成型挤压条1挤压花键轴坯料。

其中，支撑板7的四角处均固定安装有限位杆8，限位杆8的另一端固定安装有底板9，限位杆8贯穿移动板13并与移动板13滑动配合。

使移动板13在限位杆8上移动并被限位杆8限位，使移动板13更稳固，不易晃动。

其中，将支撑板7和底板9固定，支撑板7通过第一驱动装置22支撑固定外筒23，固定外筒23支撑固定筒5和成型挤压条1。

其中，限位板21通过挤压连接槽靠近底板9的一侧槽壁，将固定筒5压紧在底板9上，将固定筒5限位，使固定筒5更稳固。

其中，花键轴坯料设置在底板9上，成型挤压条1将花键轴坯料压紧在底板9上，当成型挤压条1继续挤压时，成型挤压条1能够挤压花键轴坯料形成齿槽。

进一步地，参照图1-4，固定外筒23远离限位板21的一端固定安装有固定板10，固定板10靠近第二驱动装置32的一侧固定安装有若干根固定杆，固定杆上固定安装有稳固板12，第二驱动装置32固定安装在稳固板12上。

固定外筒23通过固定板10、固定杆和稳固板12对第二驱动装置32提供支撑，第二驱动装置32对固定内筒34、转动筒和推动条31提供支撑。

进一步地，参照图1-4，底板9上固定安装有稳固座14，稳固座内开设有放置槽，放置槽与花键轴坯料相匹配，花键轴坯料放置在稳固座14的放置槽内，使花键轴坯料更稳固，不易晃动。

其中，推动条31靠近成型挤压条1的一端开设有固定槽15，固定槽15与成型挤压条1相匹配，推动条31推动成型挤压条1时，成型挤压条1会进入固定槽15内，使推动条31推动成型挤压条1时，成型挤压条1更稳固，不易晃动，提高成型挤压条1的稳定性。

其中，固定板10的靠近支撑板7的一侧四角处均固定安装有稳固杆，稳固杆穿过支撑板7并与支撑板7滑动配合，使固定板10更稳固，对固定外筒23和第二驱动装置32的支撑力强。

实施例2

本实施例公开一种花键轴冷压成型工艺，包括以下步骤：

步骤（1）制备花键轴坯料：选择坯料，将坯料加热到1150℃，使用滚丝机预先挤压出模型，得到花键轴坯料；

步骤（2）花键轴坯料退火：对花键轴坯料进行退火处理，退火的温度为670℃，退火的时间为240min，退火处理完成后，冷却到室温；

步骤（3）花键轴坯料表面抛丸：对经过退火处理的花键轴坯料的表面进行抛丸处理，抛丸处理过程中使用的丸粒的直径为1mm，抛丸处理的时间为30min，去除表面的毛刺和氧化层；

步骤（4）花键轴坯料表面处理：在完成抛丸处理的花键轴坯料的表面均匀涂覆环氧树脂底漆，涂覆量为视觉检验均匀无流淌状，50℃烘干后在花键轴坯料的表面形成厚度均匀的底漆层；再对花键轴坯料进行加热，加热到180℃，采用静电喷涂的方法将碳纳米管接枝尼龙11粉末喷涂到具有底漆层的花键轴坯料的表面，静电喷涂过程中静电喷涂的电压为85kV，喷涂的压力为230kPa，喷涂完成后，冷却到室温，形成厚度为0.8mm的涂层；最后在具有涂层的花键轴坯料的表面均匀涂覆植物油，得到表面处理后的花键轴坯料；

（5）冷压新工艺制备花键轴：将表面处理后的花键轴坯料置于花键轴冷压成型设备中，进行冷压成型，得到花键轴。所述花键轴冷压成型设备优选为上述实施例1的花键轴冷压成型设备。

进一步，其中步骤（4）中的碳纳米管接枝尼龙11粉末的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、向丙酮中加入羧基化碳纳米管、2,4-甲苯二异氰酸酯，其中丙酮、羧基化碳纳米管、2,4-甲苯二异氰酸酯的质量比为4200:100:10，超声分散均匀，发生反应，反应的温度为55℃，反应的时间为4h，反应结束后，离心，离心的速率为6000r/min，离心的时间为5min，离心后，使用乙醇洗涤，洗涤后再离心，重复洗涤、离心的步骤三次，在60℃干燥箱中干燥12h，得到异氰酸酯改性碳纳米管；

步骤二、将异氰酸酯改性碳纳米管和尼龙11加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，其中异氰酸酯改性碳纳米管和尼龙11的质量比为100:14，熔融共混的温度为225℃，共混完成后挤出，得到碳纳米管接枝尼龙11颗粒，将碳纳米管接枝尼龙11颗粒粉碎成100目的粉末，得到碳纳米管接枝尼龙11粉末。

上述使用的羧基化碳纳米管购自南京先丰纳米材料科技有限公司，其中碳纳米管的直径为50nm，长度为10-20μm，纯度≥95wt%；尼龙11购自法国AUTO CHEM公司，型号为P40TL，MI=36g/10min，密度为1.04g/cc。

对比例1

一种花键轴冷压成型工艺，包括以下步骤：

（1）制备花键轴坯料：选择坯料，将坯料加热到1150℃，使用滚丝机预先挤压出模型，得到花键轴坯料；

（2）花键轴坯料退火：对花键轴坯料进行退火处理，退火的温度为670℃，退火的时间为240min，退火处理完成后，冷却到室温；

（3）花键轴坯料表面抛丸：对经过退火处理的花键轴坯料的表面进行抛丸处理，抛丸处理过程中使用的丸粒的直径为1mm，抛丸处理的时间为30min，去除表面的毛刺和氧化层；

（4）花键轴坯料表面处理：在完成抛丸处理的花键轴坯料的表面均匀涂覆环氧树脂底漆，涂覆量为视觉检验均匀无流淌状，50℃烘干后在花键轴坯料的表面形成厚度均匀的底漆层；再对花键轴坯料进行加热，加热到180℃，在具有底漆层花键轴坯料的表面均匀涂覆植物油，得到表面处理后的花键轴坯料；

（5）冷压新工艺制备花键轴：将表面处理后的花键轴坯料置于花键轴冷压成型设备中，进行冷压成型，得到花键轴。

对比例2

一种花键轴冷压成型工艺，包括以下步骤：

（1）制备花键轴坯料：选择坯料，将坯料加热到1150℃，使用滚丝机预先挤压出模型，得到花键轴坯料；

（2）花键轴坯料退火：对花键轴坯料进行退火处理，退火的温度为670℃，退火的时间为240min，退火处理完成后，冷却到室温；

（3）花键轴坯料表面抛丸：对经过退火处理的花键轴坯料的表面进行抛丸处理，抛丸处理过程中使用的丸粒的直径为1mm，抛丸处理的时间为30min，去除表面的毛刺和氧化层；

（4）花键轴坯料表面处理：在完成抛丸处理的花键轴坯料的表面均匀涂覆环氧树脂底漆，涂覆量为视觉检验均匀无流淌状，50℃烘干后在花键轴坯料的表面形成厚度均匀的底漆层；再对花键轴坯料进行加热，加热到180℃，采用静电喷涂的方法将碳纳米管接枝尼龙11粉末喷涂到具有底漆层的花键轴坯料的表面，静电喷涂过程中静电喷涂的电压为85kV，喷涂的压力为230kPa，喷涂完成后，冷却到室温，形成厚度为0.8mm的涂层，得到表面处理后的花键轴坯料；

（5）冷压新工艺制备花键轴：将表面处理后的花键轴坯料置于花键轴冷压成型设备中，进行冷压成型，得到花键轴。

对比例2中使用的碳纳米管接枝尼龙11粉末为实施例2中制备得到的碳纳米管接枝尼龙11粉末。

对实施例2和对比例1、对比例2中制备得到的花键轴进行性能测试：

（1）耐磨性能测试，测试在MPX型盘销式摩擦磨损试验机上进行，测试过程中，载荷为100N，线速度为0.45m/s，测试时间为30min，每个试样分别测试五次，取平均值，记录不同花键轴表面涂层的摩擦系数和磨损量，其中实施例2中制备得到的花键轴的摩擦系数为0.123，磨损量为1.95mg；对比例1中制备得到的花键轴的摩擦系数为0.171，磨损量为2.57mg；对比例2中制备得到的花键轴的摩擦系数为0.159，磨损量为2.34mg。

（2）使用寿命测试：将花键轴焊接在传动轴上做台架对比实验，其中传动轴额定扭矩为1600N·m，试验扭矩为256N·m，实验循环频率为50次/min，每个试样分别测试五次，记录不同花键轴的使用寿命，其中实施例2制备得到的花键轴的使用寿命为62.5万次；对比例1制备得到的花键轴的使用寿命为57.3万次；对比例2制备得到的花键轴的使用寿命为60.1万次。

碳纳米管接枝尼龙11粉末制备过程中，使用2,4-甲苯二异氰酸酯对羧基化碳纳米管进行改性，羧基化碳纳米管上的羧基和2,4-甲苯二异氰酸酯上的异氰酸酯基团发生反应，得到异氰酸酯改性碳纳米管，在双螺杆挤出机中，将异氰酸酯改性碳纳米管和尼龙11进行熔融共混，异氰酸酯改性碳纳米管上的异氰酸酯基团和尼龙11上的氨基发生反应，有效改善了碳纳米管的分散性，避免了碳纳米管的团聚，使得碳纳米管能够均匀分散在花键轴表面，同时碳纳米管具有优良的耐磨损能力、自润滑性、抗静电能力，能够有效的提高花键轴的强度，保持花键轴表面光滑，两种材料摩擦时不会产生粘合，减小了摩擦力，同时避免花键轴表面产生静电，同时尼龙11也具有很好的韧性、自润滑作用和耐磨性，混合后喷涂到花键轴表面，在使用过程中不易磨损，具有良好的抗塑性变形能力，在静电喷涂碳纳米管接枝尼龙11粉末后，均匀涂覆一层植物油，能够进一步地提高花键轴的耐磨性能和自润滑作用，保持花键轴表面的润滑，能够在很大程度上提高花键轴的耐磨性能和耐腐蚀性能，大大提高了花键轴的寿命，对比例1中未添加碳纳米管接枝尼龙11粉末，对花键轴的摩擦系数影响效果较为明显，且磨损量有着显著的增大，花键轴的使用寿命较实施例2中制备得到的花键轴也有着很大的降低；实施例2中制备得到的花键轴和对比例2比较，涂覆了植物油，进一步提高了花键轴的自润滑性能，对花键轴的使用寿命也有着一定的提高。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种花键轴冷压成型设备，包括若干个成型挤压条（1），其特征在于，还包括限位组件（2），所述限位组件（2）能够使若干个所述成型挤压条（1）移动将花键轴坯料挤压出凹槽；使若干个所述成型挤压条（1）分别设置在对应的凹槽内将花键轴坯料限位；

所述花键轴冷压成型设备还包括推动组件（3），所述推动组件（3）包括推动条（31），所述推动条（31）能够推动其中一个所述成型挤压条（1）移动，使此所述成型挤压条（1）沿对应的凹槽移动将花键轴坯料挤压出齿槽，所述推动条（31）在成型挤压条（1）将花键轴坯料挤压出齿槽后复位；

所述花键轴冷压成型设备还包括导向组件（4），所述推动条（31）移动时，所述导向组件（4）能够使所述推动条（31）与其中一个所述成型挤压条（1）对应，所述推动条（31）复位后再次移动时，所述导向组件（4）能够使推动条（31）与下一所述成型挤压条（1）对应。

2.根据权利要求1所述的一种花键轴冷压成型设备，其特征在于，所述限位组件（2）包括限位板（21）和第一驱动装置（22），所述成型挤压条（1）上设置有抵块（11），所述第一驱动装置（22）能够推动所述限位板（21）移动，使所述限位板（21）与所述抵块（11）相抵并通过抵块（11）带动所述成型挤压条（1）移动，使所述成型挤压条（1）将花键轴坯料挤压出凹槽，所述成型挤压条（1）设置在凹槽内将花键轴坯料限位。

3.根据权利要求2所述的一种花键轴冷压成型设备，其特征在于，所述推动组件（3）包括转动筒（35）和第二驱动装置（32），所述推动条（31）设置在转动筒（35）上，所述第二驱动装置（32）能够驱动所述转动筒（35）移动，使转动筒（35）带动推动条（31）移动，所述导向组件（4）能够使转动筒（35）转动。

4.根据权利要求1所述的一种花键轴冷压成型设备，其特征在于，所述导向组件（4）包括若干个引导块（41）和若干个引导条（42），所述引导块（41）和所述引导条（42）的数量与所述成型挤压条（1）一致，所述推动组件（3）还包括连接板（33），所述连接板（33）跟随所述推动条（31）同步移动，且所述连接板（33）能够带动推动条（31）转动，所述连接板（33）移动至与引导块（41）接触时，所述引导块（41）使所述连接板（33）转动至与所述成型挤压条（1）对应，当所述推动条（31）复位至所述连接板（33）与对应的所述引导条（42）接触时，所述引导条（42）使所述推动条（31）转动至与下一所述引导块（41）对应，使推动条（31）再次移动至所述连接板（33）与对应的下一所述引导块（41）接触时，所述引导块（41）推动所述推动条（31）转动，使所述推动条（31）与下一所述成型挤压条（1）对应。

5.根据权利要求3所述的一种花键轴冷压成型设备，其特征在于，所述花键轴冷压成型设备还包括固定筒（5），若干个所述成型挤压条（1）均通过连接机构（6）滑动配合在所述固定筒（5）内，所述连接机构（6）包括滑动槽（61）和滑动块（62），所述滑动块（62）滑动配合在滑动槽（61）内，所述滑动槽（61）靠近所述成型挤压条（1）的一侧为开口设置，所述滑动块（62）上固定安装有固定块，所述固定块通过所述滑动槽（61）的开口处固定安装在所述成型挤压条（1）上。

6.根据权利要求5所述的一种花键轴冷压成型设备，其特征在于，所述限位板（21）包括主体部（211）和若干个延伸部（212），所述延伸部（212）的数量与所述成型挤压条（1）的数量一致，所述延伸部（212）能够推动所述抵块（11）移动，所述固定筒（5）上对应延伸部（212）位置开设有连接槽，若干个所述延伸部（212）穿过对应的连接槽并向外延伸。

7.根据权利要求6所述的一种花键轴冷压成型设备，其特征在于，所述限位组件（2）还包括固定外筒（23），所述固定外筒（23）固定安装在延伸部（212）上，所述推动组件（3）还包括固定内筒（34），所述固定内筒（34）连接在第二驱动装置（32）的输出端，所述转动筒（35）套设在固定内筒（34）上并与固定内筒（34）转动连接，所述固定外筒（23）远离所述限位板（21）的一端固定安装有固定板（10），所述固定板（10）靠近所述第二驱动装置（32）的一侧固定安装有若干根固定杆，所述固定杆上固定安装有稳固板（12），所述第二驱动装置（32）固定安装在稳固板（12）上。

8.根据权利要求7所述的一种花键轴冷压成型设备，其特征在于，所述固定外筒（23）上固定套设有移动板（13），所述第一驱动装置（22）的输出端固定安装在移动板（13）上，所述第一驱动装置（22）固定安装有支撑板（7），所述支撑板（7）的四角处均固定安装有限位杆（8），所述限位杆（8）的另一端固定安装有底板（9），所述限位杆（8）贯穿所述移动板（13）并与移动板（13）滑动配合，所述底板（9）上固定安装有稳固座（14），所述推动条（31）靠近所述成型挤压条（1）的一端开设有固定槽（15）。

9.基于如权利要求1-8任一项所述的花键轴冷压成型设备进行花键轴冷压工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）退火处理：对花键轴坯料进行退火处理；

（2）抛丸处理：对经过退火处理的花键轴坯料的表面进行抛丸处理；

（3）表面处理：在完成抛丸处理的花键轴坯料的表面进行涂覆，在完成抛丸处理的花键轴坯料的表面进行涂覆还包括在完成抛丸处理的花键轴坯料的表面均匀涂覆植物油，得到表面处理后的花键轴坯料；

（4）制备花键轴：将表面处理后的花键轴坯料置于花键轴冷压成型设备中，进行冷压成型，得到花键轴。

10.根据权利要求9所述的工艺，其特征在于，所述步骤（3）中在完成抛丸处理的花键轴坯料的表面进行涂覆包括：在完成抛丸处理的花键轴坯料的表面均匀涂覆环氧树脂底漆，环氧树脂底漆在花键轴坯料表面形成底漆层；再进行加热，采用静电喷涂的方法将碳纳米管接枝尼龙11粉末喷涂到具有底漆层的花键轴坯料的表面，其中碳纳米管接枝尼龙11粉末为直径100目的粉末，形成涂层；最后在具有涂层的花键轴坯料的表面均匀涂覆植物。

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