CN115213328A - 一种齿轮轴的闭式挤压成型工艺及其锻压模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种齿轮轴的闭式挤压成型工艺，包括以下步骤：设定工艺路线、选择坯料、原材料检验、下料、制作玻璃润滑垫、坯料加热、模具安装、放置玻璃润滑垫、模锻和取出锻件，本发明还提供了一种齿轮轴的闭式挤压成型锻压模具，包括上模板和下模板，所述上模板的中部上设置有冲压头，所述上模板的底面上设置有第一连接板，所述第一连接板的两端上通过有挤压拉杆，所述挤压拉杆上配合有第二连接板，所述第二连接板的底面上至少设置有两个侧压块，所述下模板的中部表面上设置有下模，所述下模两侧的顶面上设置有侧模，所述侧模的顶面上设置有上模，所述下模的中部开设有第一成型腔，本发明能进行两端均为输出端的齿轮轴制造，有效降低企业成本。

Description

一种齿轮轴的闭式挤压成型工艺及其锻压模具

技术领域

本发明涉及齿轮轴生产技术领域，尤其是一种齿轮轴的闭式挤压成型工艺及其锻压模具。

背景技术

齿轮轴是机器进行传动的核心部件，齿轮轴的质量直接影响机器的运行可靠性和安全性，制造工艺的优劣不仅决定产品的质量同时对产品的制造成本也起决定作用，齿轮轴多数由单个凸缘和杆轴构成，而一些较为特殊的齿轮轴上具有两个杆轴，该种双杆轴的齿轮轴均为两端输出的结构，即两个杆轴均用于配合齿轮使用，但是现有的技术中较难地对该类型的齿轮轴进行直接的锻压成型加工；因此，有必要地设计一种齿轮轴的闭式挤压成型工艺及其锻压模具。

发明内容

本发明针对上述技术不足，提供一种能进行两端均为输出端的齿轮轴制造，有效降低企业成本，有效缩短齿轮轴加工的时间，提高两端均为输出端的生产效率的齿轮轴的闭式挤压成型工艺及其锻压模具。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种齿轮轴的闭式挤压成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A)设定工艺路线：依据用户零件图和技术协议及相关要求，制定工艺路线，设计锻件图和模具图；

B)选择坯料：计算好挤压比、镦粗比、高径比兼顾坯料的定中要求，选择合理的坯料直径；

C)原材料检验：原材料采用Φ250轧制圆钢，轧制比≥4，冶炼工艺为：EAF+LF+VD,控制原材料的化学成分、淬透性、非金属夹杂物、晶粒度、带状组织、机械性能符合相关技术协议的要求；

D)下料：采用锯床切割下料，下料重量240kg，规格Φ250x622,端面垂直度≤1.5mm；

E)制作玻璃润滑垫：将粉状玻璃润滑剂在专用模具上压制成与下模口部形状、尺寸一致的玻璃润滑垫，一件锻件准备一个玻璃润滑垫；

F)坯料加热：将坯料放入加热炉内进行加热，到温后在加热炉中保温一段时间，然后用机械手把坯料从炉内取出；

G)模具安装：模具安装前进行预热，安装时保证上下模同心，调整好挤压缸筒与下模的高度位置，固定好模具；

H)放置玻璃润滑垫：放入坯料前在下模口部放置挤压润滑用的玻璃润滑垫；

I)模锻：把加热好的坯料从加热炉中取出，放入下模正中玻璃润滑垫上，挤压冲头和挤压筒同时下行，挤压冲头下平面接触坯料上端面后继续下行对坯料进行镦粗，此时坯料外圆的氧化皮因坯料直径增大而掉落，挤压冲头对坯料进行镦粗的同时要用压缩空气吹除干净掉落在下模上的氧化皮，在坯料外圆未接触挤压筒内壁前，坯料的塑性变形主要是镦粗和少量的正挤压，当坯料外圆接触挤压筒内壁后，此时坯料的塑性变形则完全是正挤压变形，当挤压冲头下行到规定位置后，凸缘和杆部完全充满，完成挤压，形成齿轮轴锻件；

J)取出锻件：挤压行程完成后，挤压冲头上行，同时液压机滑块带动挤压筒同步上行，露出齿轮轴锻件后，顶出油缸工作，通过顶杆驱动顶头将齿轮轴锻件顶出，机械手把齿轮轴锻件从模具中取出，完成一件齿轮轴锻件生产。

进一步，所述步骤F)中坯料在加热炉中加热至温度1100～1150℃，保温时间为1.6～1.8小时。

进一步，所述步骤G)中模具预热温度为250℃，模具型腔表面喷涂石墨乳润滑剂。

本发明还提供了一种采用上述工艺生产齿轮轴的闭式挤压成型锻压模具，包括设置在液压机驱动端上的上模板和与上模板上下对应的下模板，所述上模板的中部上设置有冲压头，所述上模板的底面上设置有第一连接板，所述第一连接板的两端上通过有挤压拉杆，所述挤压拉杆上配合有第二连接板，所述第二连接板下方的挤压拉杆上设置有螺母，所述第二连接板的底面上至少设置有两个侧压块，所述下模板的中部表面上设置有下模，所述下模两侧的顶面上设置有侧模，所述侧模的顶面上设置有上模，所述下模的中部开设有第一成型腔，所述第一成型腔下方的下模板上开设有顶针配合孔，所述顶针配合孔内配合有顶针，所述顶针的顶端上设置有位于第一成型腔内的顶块。

进一步，所述侧压块的底面为从外向内高度逐渐降低的第一斜面，所述上模的顶面为从外向内高度逐渐升高的第二斜面，所述第一斜面与第二斜面的倾斜度相同，所述冲压头的两侧设置有与上模的顶面倾斜度相同且倾斜方向相同的第三斜面。

进一步，所述侧模的顶面为从外向内高度高度逐渐降低的第四斜面，所述上模的底面为从外向内高度逐渐升高的第五斜面，所述第四斜面与第五斜面的倾斜度相同。

进一步，所述侧模的内侧端上开设有第一弧形槽，两个所述第一弧形槽共同构成第二成型腔，所述上模的内侧端上开设有第二弧形槽，两个所述第二弧形槽共同构成第三成型腔，所述第二成型腔、第三成型腔和第一成型腔底端部分的半径大小相同，所述第一成型腔中部部分的半径大小与第一成型腔顶端部分的半径大小相同，且大于所述第二成型腔、第三成型腔和第一成型腔底端部分的半径大小，所述第一成型腔中上部分的半径大小大于第一成型腔中部部分的半径大小。

本发明的有益效果为：

能进行两端均为输出端的齿轮轴制造，有效降低企业成本，有效缩短齿轮轴加工的时间，提高两端均为输出端的生产效率。

附图说明

图1为本发明所制造的齿轮轴的结构示意图。

图2为锻压模具的外部结构示意图。

图3为锻压模具的内部机构示意图。

图4为锻压模具在A-A方向上的示意图。

图5为锻压模具在B-B方向上的示意图。

图中，下模板1、冲压头2、第一连接板3、挤压拉杆4、第二连接板5、螺母6、侧压块7、下模8、侧模9、上模10、第一成型腔11、顶针配合孔12、顶针13、顶块14、第一斜面15、第二斜面16、第三斜面17、第四斜面18、第五斜面19、第一弧形槽20、第二成型腔21、第二弧形槽22、滑槽24、滑柱25、齿轮轴26、上模板27。

具体实施方式

如图1～5结合所示，一种齿轮轴的闭式挤压成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A)设定工艺路线：依据用户零件图和技术协议及相关要求，制定工艺路线，设计锻件图和模具图；

B)选择坯料：计算好挤压比、镦粗比、高径比兼顾坯料的定中要求，选择合理的坯料直径；

C)原材料检验：原材料采用Φ250轧制圆钢，轧制比≥4，冶炼工艺为：EAF+LF+VD,控制原材料的化学成分、淬透性、非金属夹杂物、晶粒度、带状组织、机械性能符合相关技术协议的要求；

D)下料：采用锯床切割下料，下料重量240kg，规格Φ250x622,端面垂直度≤1.5mm；

E)制作玻璃润滑垫：将粉状玻璃润滑剂在专用模具上压制成与下模8口部形状、尺寸一致的玻璃润滑垫，一件锻件准备一个玻璃润滑垫；

F)坯料加热：将坯料放入加热炉内进行加热，到温后在加热炉中保温一段时间，然后用机械手把坯料从炉内取出；

G)模具安装：模具安装前进行预热，安装时保证上下模8同心，调整好挤压缸筒与下模8的高度位置，固定好模具；

H)放置玻璃润滑垫：放入坯料前在下模8口部放置挤压润滑用的玻璃润滑垫；

I)模锻：把加热好的坯料从加热炉中取出，放入下模8正中玻璃润滑垫上，挤压冲头和挤压筒同时下行，挤压冲头下平面接触坯料上端面后继续下行对坯料进行镦粗，此时坯料外圆的氧化皮因坯料直径增大而掉落，挤压冲头对坯料进行镦粗的同时要用压缩空气吹除干净掉落在下模8上的氧化皮，在坯料外圆未接触挤压筒内壁前，坯料的塑性变形主要是镦粗和少量的正挤压，当坯料外圆接触挤压筒内壁后，此时坯料的塑性变形则完全是正挤压变形，当挤压冲头下行到规定位置后，凸缘和杆部完全充满，完成挤压，形成齿轮轴26锻件；

J)取出锻件：挤压行程完成后，挤压冲头上行，同时液压机滑块带动挤压筒同步上行，露出齿轮轴26锻件后，顶出油缸工作，通过顶杆驱动顶头将齿轮轴26锻件顶出，机械手把齿轮轴26锻件从模具中取出，完成一件齿轮轴26锻件生产。

所述步骤F)中坯料在加热炉中加热至温度1100～1150℃，保温时间为1.6～1.8小时。进一步，所述步骤G)中模具预热温度为250℃，模具型腔表面喷涂石墨乳润滑剂。

本发明还提供了一种采用上述工艺生产齿轮轴的闭式挤压成型锻压模具，包括设置在液压机驱动端上的上模板27和与上模板27上下对应的下模板1，所述上模板27的中部上设置有冲压头2，所述上模板27的底面上设置有第一连接板3，所述第一连接板3的两端上通过有挤压拉杆4，所述挤压拉杆4上配合有第二连接板5，所述第二连接板5下方的挤压拉杆4上设置有螺母6，所述第二连接板5的底面上至少设置有两个侧压块7，所述下模板1的中部表面上设置有下模8，所述下模8两侧的顶面上设置有侧模9，所述侧模9的顶面上设置有上模10，所述下模8的中部开设有第一成型腔11，所述第一成型腔11下方的下模板1上开设有顶针配合孔12，所述顶针配合孔12内配合有顶针13，所述顶针13的顶端上设置有位于第一成型腔11内的顶块14。

所述侧压块7的底面为从外向内高度逐渐降低的第一斜面15，所述上模10的顶面为从外向内高度逐渐升高的第二斜面16，所述第一斜面15与第二斜面16的倾斜度相同，所述冲压头2的两侧设置有与上模10的顶面倾斜度相同且倾斜方向相同的第三斜面17。

所述侧模9的顶面为从外向内高度高度逐渐降低的第四斜面18，所述上模10的底面为从外向内高度逐渐升高的第五斜面19，所述第四斜面18与第五斜面19的倾斜度相同。

所述侧模9的内侧端上开设有第一弧形槽20，两个所述第一弧形槽20共同构成第二成型腔21，所述上模10的内侧端上开设有第二弧形槽22，两个所述第二弧形槽22共同构成第三成型腔，所述第二成型腔21、第三成型腔和第一成型腔11底端部分的半径大小相同，所述第一成型腔11中部部分的半径大小与第一成型腔11顶端部分的半径大小相同，且大于所述第二成型腔21、第三成型腔和第一成型腔11底端部分的半径大小，所述第一成型腔11中上部分的半径大小大于第一成型腔11中部部分的半径大小。

将加热好的坯料从加热炉内取出后放置于第一成型腔11和第二成型腔21内，通过液压机带动上模板27向下移动，冲压头2对坯料进行挤压，从而使坯料变形对第一成型腔11和第二成型腔21进行填充成型，在冲压头2对坯料进行挤压的同时，侧压块7的底面对上模10的顶面进行挤压，从而使上模10不断向内移动，通过滑柱25与滑槽24之间的配合的上模10进行限位，使上模10按指定的轨迹相互靠近，在两个上模10不断靠近的过程中，上模10对坯料的上方部分进行向内的挤压，当两个上模10相互贴合后，坯料完成对第三成型腔的填充成型，从而完成对齿轮轴26的模锻加工，在完成齿轮轴26的模锻加工后，再继续进行取出锻件的加工。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种齿轮轴的闭式挤压成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A)设定工艺路线：依据用户零件图和技术协议及相关要求，制定工艺路线，设计锻件图和模具图；

B)选择坯料：计算好挤压比、镦粗比、高径比兼顾坯料的定中要求，选择合理的坯料直径；

C)原材料检验：原材料采用Φ250轧制圆钢，轧制比≥4，冶炼工艺为：EAF+LF+VD,控制原材料的化学成分、淬透性、非金属夹杂物、晶粒度、带状组织、机械性能符合相关技术协议的要求；

D)下料：采用锯床切割下料，下料重量240kg，规格Φ250x622,端面垂直度≤1.5mm；

E)制作玻璃润滑垫：将粉状玻璃润滑剂在专用模具上压制成与下模口部形状、尺寸一致的玻璃润滑垫，一件锻件准备一个玻璃润滑垫；

F)坯料加热：将坯料放入加热炉内进行加热，到温后在加热炉中保温一段时间，然后用机械手把坯料从炉内取出；

G)模具安装：模具安装前进行预热，安装时保证上下模同心，调整好挤压缸筒与下模的高度位置，固定好模具；

H)放置玻璃润滑垫：放入坯料前在下模口部放置挤压润滑用的玻璃润滑垫；

I)模锻：把加热好的坯料从加热炉中取出，放入下模正中玻璃润滑垫上，挤压冲头和挤压筒同时下行，挤压冲头下平面接触坯料上端面后继续下行对坯料进行镦粗，此时坯料外圆的氧化皮因坯料直径增大而掉落，挤压冲头对坯料进行镦粗的同时要用压缩空气吹除干净掉落在下模上的氧化皮，在坯料外圆未接触挤压筒内壁前，坯料的塑性变形主要是镦粗和少量的正挤压，当坯料外圆接触挤压筒内壁后，此时坯料的塑性变形则完全是正挤压变形，当挤压冲头下行到规定位置后，凸缘和杆部完全充满，完成挤压，形成齿轮轴锻件；

J)取出锻件：挤压行程完成后，挤压冲头上行，同时液压机滑块带动挤压筒同步上行，露出齿轮轴锻件后，顶出油缸工作，通过顶杆驱动顶头将齿轮轴锻件顶出，机械手把齿轮轴锻件从模具中取出，完成一件齿轮轴锻件生产。

2.根据权利要求1所述的一种齿轮轴的闭式挤压成型工艺，其特征在于，所述步骤F)中坯料在加热炉中加热至温度1100～1150℃，保温时间为1.6～1.8小时。

3.根据权利要求1所述的一种齿轮轴的闭式挤压成型工艺，其特征在于，所述步骤G)中模具预热温度为250℃，模具型腔表面喷涂石墨乳润滑剂。

4.一种采用如权利要求1所述的工艺生产齿轮轴的闭式挤压成型锻压模具，包括设置在液压机驱动端上的上模板和与上模板上下对应的下模板，所述上模板的中部上设置有冲压头，所述上模板的底面上设置有第一连接板，所述第一连接板的两端上通过有挤压拉杆，所述挤压拉杆上配合有第二连接板，所述第二连接板下方的挤压拉杆上设置有螺母，所述第二连接板的底面上至少设置有两个侧压块，所述下模板的中部表面上设置有下模，所述下模两侧的顶面上设置有侧模，所述侧模的顶面上设置有上模，所述下模的中部开设有第一成型腔，所述第一成型腔下方的下模板上开设有顶针配合孔，所述顶针配合孔内配合有顶针，所述顶针的顶端上设置有位于第一成型腔内的顶块。

5.根据权利要求4所述的齿轮轴的闭式挤压成型锻压模具，其特征在于，所述侧压块的底面为从外向内高度逐渐降低的第一斜面，所述上模的顶面为从外向内高度逐渐升高的第二斜面，所述第一斜面与第二斜面的倾斜度相同，所述冲压头的两侧设置有与上模的顶面倾斜度相同且倾斜方向相同的第三斜面。

6.根据权利要求4所述的齿轮轴的闭式挤压成型锻压模具，其特征在于，所述侧模的顶面为从外向内高度高度逐渐降低的第四斜面，所述上模的底面为从外向内高度逐渐升高的第五斜面，所述第四斜面与第五斜面的倾斜度相同。

7.根据权利要求4所述的齿轮轴的闭式挤压成型锻压模具，其特征在于，所述侧模的内侧端上开设有第一弧形槽，两个所述第一弧形槽共同构成第二成型腔，所述上模的内侧端上开设有第二弧形槽，两个所述第二弧形槽共同构成第三成型腔，所述第二成型腔、第三成型腔和第一成型腔底端部分的半径大小相同，所述第一成型腔中部部分的半径大小与第一成型腔顶端部分的半径大小相同，且大于所述第二成型腔、第三成型腔和第一成型腔底端部分的半径大小，所述第一成型腔中上部分的半径大小大于第一成型腔中部部分的半径大小。

8.根据权利要求4所述的齿轮轴的闭式挤压成型锻压模具，其特征在于，所述上模两侧外的下模壁面上开设有滑槽，所述上模的两侧上设置有滑柱，所述滑柱配合与滑槽内。

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