CN117921319A - 一种电动汽车减速箱空心输入轴加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车减速箱空心输入轴加工工艺，所述工艺包括输入轴的锻造、输入轴的热处理、输入轴的车削，所述输入轴的锻造用以将金属材料加热后，通过压力变形成为所需的输入轴锻件，所述输入轴的热处理用以将输入轴锻件加热至一定的温度，保持一定的时间，然后以不同的方式冷却，以改变其组织结构和性能，所述输入轴的车削用以将输入轴锻件固定在车床上，通过刀具的旋转切削，去除多余的材料，使其达到所需的尺寸和精度。本发明车削工艺采用一组3台数控车床完成实心毛坯到空心粗车成品的加工，分别进行车外圆、端面、钻孔和镗孔的操作，减少了两道工序，降低了设备和人员的投入。

Description

一种电动汽车减速箱空心输入轴加工工艺

技术领域

本发明属于金属机械零件制造领域，具体为电动汽车减速箱空心输入轴加工工艺。

背景技术

输入轴是将电机的转矩传递给减速器的重要组件之一，它的加工工艺方案直接影响其性能和质量。输入轴的加工工艺一般包括锻造和车削两个过程。锻造是将金属材料加热后，通过压力变形成为所需的形状。车削是将锻件固定在车床上，通过刀具的旋转切削，去除多余的材料，使其达到所需的尺寸和精度。

输入轴的锻造工艺一般采用立式锻造，利用空气锤制坯，拔长预锻坯料，再放入终锻模具中锻造成形，最后切边，得到输入轴锻件。该工艺可以保证输入轴锻件的质量和尺寸的一致性，减少了材料的浪费和加工的难度。但是，该工艺也会导致输入轴锻件的内部应力分布不均匀，影响其空心结构的稳定性和可靠性。

并且输入轴现普遍采用的粗车工艺方案是将输入轴的加工分为五个工序，每个工序都需要用到数控车床，即一种可以根据预设的程序自动控制刀具和工件相对运动的机床。该工艺方案需要3组(6台)设备，每组设备包括两台数控车床，分别完成不同的工序。该工艺方案的缺点是：加工工序多，设备投入多，人员配置多，生产效率低，质量控制难。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，从而提供了一种电动汽车减速箱空心输入轴加工工艺；

为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：

本发明提供了一种电动汽车减速箱空心输入轴加工工艺，

所述工艺包括输入轴的锻造、输入轴的热处理、输入轴的车削，所述输入轴的锻造用以将金属材料加热后，通过压力变形成为所需的输入轴锻件，所述输入轴的热处理用以将输入轴锻件加热至一定的温度，保持一定的时间，然后以不同的方式冷却，以改变其组织结构和性能，所述输入轴的车削用以将输入轴锻件固定在车床上，通过刀具的旋转切削，去除多余的材料，使其达到所需的尺寸和精度。

可选的，所述输入轴的锻造采用立式锻造，利用空气锤制坯，拔长预锻坯料，再放入终锻模具中锻造成形，最后切边，得到输入轴锻件。

可选的，所述输入轴的锻造包括以下步骤：

S1：将金属材料加热至锻造温度，使其具有足够的塑性和延展性；

S2：将加热好的金属材料放置在空气锤的下模上，利用空气锤的上模对其进行冲击，使其变形成为所需的形状；

S3：将制坯好的圆柱形坯料放置在型砧上，利用型砧的上下两端对其进行拔长，使其长度增加，直径减小，达到所需的尺寸；

S4：将拔长好的预锻坯料放置在终锻模具的型腔中，利用终锻模具的上下两端对其进行冲击，使其完全填充型腔，形成所需的形状；

S5：将锻造好的输入轴锻件从终锻模具中取出，利用切边机对其进行切边，去除多余的闪边，使其符合尺寸要求。

可选的，所述输入轴的热处理采用退火，即将输入轴锻件加热至高于临界温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却，以消除内部应力，降低硬度，提高韧性，改善组织结构，提高空心结构的稳定性和可靠性。

可选的，所述输入轴的热处理包括以下步骤：

S1：将输入轴锻件放入炉中，加热至800℃～900℃，保持2小时，使其均匀加热，达到奥氏体状态；

S2：将输入轴锻件从炉中取出，放入炉外的隔热材料中，缓慢冷却至500℃以下，使其逐渐转变为珠光体和铁素体的混合组织；

S3：将输入轴锻件从隔热材料中取出，放入空气中，自然冷却至室温，使其组织结构稳定，完成退火。

可选的，所述输入轴的车削包括以下步骤：

S1：将输入轴锻件放入第一台数控车床的夹具中，固定好，启动车床，选择合适的刀具，对输入轴锻件的一端进行车外圆和端面的操作，使其达到所需的尺寸和精度；

S2：在第一台数控车床上，更换合适的刀具，对输入轴锻件的一端进行钻孔和镗孔的操作，使其形成所需的空心结构；

S3：将输入轴锻件从第一台数控车床上取下，放入第二台数控车床的夹具中，固定好，启动车床，选择合适的刀具，对输入轴锻件的另一端进行钻孔的操作，使其与另一端的空心结构相连；

S4：将输入轴锻件从第二台数控车床上取下，放入第三台数控车床的夹具中，固定好，启动车床，选择合适的刀具，对输入轴锻件的另一端进行车外圆和端面的操作，使其达到所需的尺寸和精度；

S5：在第三台数控车床上，更换合适的刀具，对输入轴锻件的另一端进行镗孔的操作，使其孔壁与输入轴的孔壁平行。

本发明有益效果

本申请提出了一种改进的输入轴的加工工艺方案，主要包括锻造和车削两个过程，锻造工艺采用立式锻造，利用空气锤制坯，拔长预锻坯料，再放入终锻模具中锻造成形，最后切边，得到输入轴锻件，车削工艺采用一组3台数控车床完成实心毛坯到空心粗车成品的加工，分别进行车外圆、端面、钻孔和镗孔的操作，减少了两道工序，降低了设备和人员的投入，提高了生产效率和质量，同时，本申请还对输入轴锻件的热处理和空心结构的设计进行了优化和完善，以消除内部应力，提高其空心结构的稳定性和可靠性，以及其弯曲强度和扭转刚度，以平衡其重量和性能，避免其过度空心或过度实心。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的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

本发明提供了一种电动汽车减速箱空心输入轴加工工艺，

所述工艺包括输入轴的锻造、输入轴的热处理、输入轴的车削，所述输入轴的锻造用以将金属材料加热后，通过压力变形成为所需的输入轴锻件，所述输入轴的热处理用以将输入轴锻件加热至一定的温度，保持一定的时间，然后以不同的方式冷却，以改变其组织结构和性能，所述输入轴的车削用以将输入轴锻件固定在车床上，通过刀具的旋转切削，去除多余的材料，使其达到所需的尺寸和精度；

输入轴的锻造是将金属材料加热后，通过压力变形成为所需的形状，本申请采用的锻造工艺采用立式锻造，利用空气锤制坯，拔长预锻坯料，再放入终锻模具中锻造成形，最后切边，得到输入轴锻件。该锻造的具体步骤如下：

S1：将钢材加热至锻造温度900℃～1200℃，使其具有足够的塑性和延展性。

S2：将加热好的金属材料放置在空气锤的下模上，利用空气锤的上模对其进行冲击，使其变形成为所需的形状。本申请采用的空气锤制坯是将金属材料冲击成为圆柱形的坯料，其直径和长度与输入轴的外径和长度相近。

S3：将制坯好的圆柱形坯料放置在型砧上，利用型砧的上下两端对其进行拔长，使其长度增加，直径减小，达到所需的尺寸。本申请采用的型砧拔长是将圆柱形坯料拔长至输入轴的长度的1.2倍，直径的0.8倍。

S4：将拔长好的预锻坯料放置在终锻模具的型腔中，利用终锻模具的上下两端对其进行冲击，使其完全填充型腔，形成所需的形状。本申请采用的终锻模具是根据输入轴的外形设计的，其型腔的形状与输入轴的外形相同，但略大一些，以便于脱模。

S5：将锻造好的输入轴锻件从终锻模具中取出，利用切边机对其进行切边，去除多余的闪边，使其符合尺寸要求。本申请采用的切边机是利用刀片对输入轴锻件的两端进行切割，使其长度与输入轴的长度相同。

该锻造可以保证输入轴锻件的质量和尺寸的一致性，减少了材料的浪费和加工的难度。但是，该锻造工艺也会导致输入轴锻件的内部应力分布不均匀，影响其空心结构的稳定性和可靠性。因此，本申请还对输入轴锻件进行了适当的热处理，以消除内部应力，提高其空心结构的性能；

输入轴的热处理是将输入轴锻件加热至一定的温度，保持一定的时间，然后以不同的方式冷却，以改变其组织结构和性能。本申请采用的热处理工艺是退火，即将输入轴锻件加热至高于临界温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却，以消除内部应力，降低硬度，提高韧性，改善组织结构，提高空心结构的稳定性和可靠性。该热处理工艺的具体步骤如下：

S1：将输入轴锻件放入炉中，加热至800℃～900℃，保持2小时，使其均匀加热，达到奥氏体状态。

S2：将输入轴锻件从炉中取出，放入炉外的隔热材料中，缓慢冷却至500℃以下，使其逐渐转变为珠光体和铁素体的混合组织。

S3：将输入轴锻件从隔热材料中取出，放入空气中，自然冷却至室温，使其组织结构稳定，完成退火。

该热处理工艺可以消除输入轴锻件的内部应力，降低其硬度，提高其韧性，改善其组织结构，提高其空心结构的稳定性和可靠性。但是，该热处理工艺也会降低输入轴锻件的强度和刚度，影响其承载能力和抗振性。因此，本申请还对输入轴的空心结构进行了合理的设计，以平衡其重量和性能，避免其过度空心或过度实心。

输入轴的空心结构设计是根据输入轴的工作条件和性能要求，确定其空心结构的尺寸和形状。本申请采用的空心结构设计是根据输入轴的弯曲强度和扭转刚度的计算公式，确定其空心结构的内外直径和长度。该空心结构设计的具体步骤如下：

(1)根据输入轴的工作条件，确定其受力情况，包括其转矩、转速、支撑方式等。

(2)根据输入轴的性能要求，确定其弯曲强度和扭转刚度的标准值，以及其材料的力学性能参数，如屈服强度、弹性模量等。

(3)根据输入轴的弯曲强度的计算公式，确定其空心结构的内外直径的比值，使其满足弯曲强度的要求。本申请采用的弯曲强度的计算公式是：

其中，σ_b是输入轴的弯曲应力，M是输入轴的弯矩，D是输入轴的外直径，d是输入轴的内直径。本申请设定的弯曲强度的标准值是σ_b≤0.6σ_s，其中σ_s是输入轴的屈服强度。根据该公式，可以得到：

(4)根据输入轴的扭转刚度的计算公式，确定其空心结构的内外直径的绝对值，使其满足扭转刚度的要求。本申请采用的扭转刚度的计算公式是：

其中，θ是输入轴的扭转角，T是输入轴的扭矩，L是输入轴的长度，G是输入轴的剪切模量，J是输入轴的极惯性矩。本申请设定的扭转刚度的标准值是θ≤0.01弧度。根据该公式，可以得到：

(5)综合考虑输入轴的弯曲强度和扭转刚度的要求，以及其重量和成本的因素，确定其空心结构的内外直径和长度的最优值，使其达到最佳的性能和效果。

该空心结构设计可以平衡输入轴的重量和性能，避免其过度空心或过度实心，提高其弯曲强度和扭转刚度，保证其承载能力和抗振性。

输入轴的车削工艺是将输入轴锻件固定在车床上，通过刀具的旋转切削，去除多余的材料，使其达到所需的尺寸和精度。本申请采用的车削工艺是一组3台数控车床完成实心毛坯到空心粗车成品的加工，分别进行车外圆、端面、钻孔和镗孔的操作，减少了两道工序，降低了设备和人员的投入，提高了生产效率和质量。该车削工艺的具体步骤如下：

S1：将输入轴锻件放入第一台数控车床的夹具中，固定好，启动车床，选择合适的刀具，对输入轴锻件的一端进行车外圆和端面的操作，使其达到所需的尺寸和精度。本申请采用的车外圆和端面的操作是利用刀具对输入轴锻件的一端进行切削，使其外径与输入轴的外径相同，端面与输入轴的端面垂直。

S2：在第一台数控车床上，更换合适的刀具，对输入轴锻件的一端进行钻孔和镗孔的操作，使其形成所需的空心结构。本申请采用的钻孔和镗孔的操作是利用刀具对输入轴锻件的一端进行钻孔，使其内径与输入轴的内径相同，然后利用刀具对输入轴锻件的一端进行镗孔，使其孔壁与输入轴的孔壁平行。

S3：将输入轴锻件从第一台数控车床上取下，放入第二台数控车床的夹具中，固定好，启动车床，选择合适的刀具，对输入轴锻件的另一端进行钻孔的操作，使其与另一端的空心结构相连。本申请采用的钻孔的操作是利用刀具对输入轴锻件的另一端进行钻孔，使其内径与输入轴的内径相同，孔深与输入轴的长度相同。

S4：将输入轴锻件从第二台数控车床上取下，放入第三台数控车床的夹具中，固定好，启动车床，选择合适的刀具，对输入轴锻件的另一端进行车外圆和端面的操作，使其达到所需的尺寸和精度。本申请采用的车外圆和端面的操作是利用刀具对输入轴锻件的另一端进行切削，使其外径与输入轴的外径相同，端面与输入轴的端面垂直。

S5：在第三台数控车床上，更换合适的刀具，对输入轴锻件的另一端进行镗孔的操作，使其孔壁与输入轴的孔壁平行。本申请采用的镗孔的操作是利用刀具对输入轴锻件的另一端进行镗孔，使其孔径与输入轴的孔径相同，孔壁与输入轴的孔壁平行。

该车削工艺可以减少了两道工序，降低了设备和人员的投入，提高了生产效率和质量，使输入轴锻件的尺寸和精度符合要求，形成所需的空心结构。

本申请提出了一种改进的输入轴的加工工艺方案，主要包括锻造和车削两个过程，锻造工艺采用立式锻造，利用空气锤制坯，拔长预锻坯料，再放入终锻模具中锻造成形，最后切边，得到输入轴锻件，车削工艺采用一组3台数控车床完成实心毛坯到空心粗车成品的加工，分别进行车外圆、端面、钻孔和镗孔的操作，减少了两道工序，降低了设备和人员的投入，提高了生产效率和质量。同时，本申请还对输入轴锻件的热处理和空心结构的设计进行了优化和完善，以消除内部应力，提高其空心结构的稳定性和可靠性，以及其弯曲强度和扭转刚度，以平衡其重量和性能，避免其过度空心或过度实心。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电动汽车减速箱空心输入轴加工工艺，其特征在于，

所述工艺包括输入轴的锻造、输入轴的热处理、输入轴的车削，所述输入轴的锻造用以将金属材料加热后，通过压力变形成为所需的输入轴锻件，所述输入轴的热处理用以将输入轴锻件加热至一定的温度，保持一定的时间，然后以不同的方式冷却，以改变其组织结构和性能，所述输入轴的车削用以将输入轴锻件固定在车床上，通过刀具的旋转切削，去除多余的材料，使其达到所需的尺寸和精度。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车减速箱空心输入轴加工工艺，其特征在于，

所述输入轴的锻造采用立式锻造，利用空气锤制坯，拔长预锻坯料，再放入终锻模具中锻造成形，最后切边，得到输入轴锻件。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车减速箱空心输入轴加工工艺，其特征在于，

所述输入轴的锻造包括以下步骤：

S1：将金属材料加热至锻造温度，使其具有足够的塑性和延展性；

S2：将加热好的金属材料放置在空气锤的下模上，利用空气锤的上模对其进行冲击，使其变形成为所需的形状；

S3：将制坯好的圆柱形坯料放置在型砧上，利用型砧的上下两端对其进行拔长，使其长度增加，直径减小，达到所需的尺寸；

S4：将拔长好的预锻坯料放置在终锻模具的型腔中，利用终锻模具的上下两端对其进行冲击，使其完全填充型腔，形成所需的形状；

S5：将锻造好的输入轴锻件从终锻模具中取出，利用切边机对其进行切边，去除多余的闪边，使其符合尺寸要求。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车减速箱空心输入轴加工工艺，其特征在于，

所述输入轴的热处理采用退火，即将输入轴锻件加热至高于临界温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却，以消除内部应力，降低硬度，提高韧性，改善组织结构，提高空心结构的稳定性和可靠性。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车减速箱空心输入轴加工工艺，其特征在于，

所述输入轴的热处理包括以下步骤：

S1：将输入轴锻件放入炉中，加热至800℃～900℃，保持2小时，使其均匀加热，达到奥氏体状态；

S2：将输入轴锻件从炉中取出，放入炉外的隔热材料中，缓慢冷却至500℃以下，使其逐渐转变为珠光体和铁素体的混合组织；

S3：将输入轴锻件从隔热材料中取出，放入空气中，自然冷却至室温，使其组织结构稳定，完成退火。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车减速箱空心输入轴加工工艺，其特征在于，

所述输入轴的车削包括以下步骤：

S1：将输入轴锻件放入第一台数控车床的夹具中，固定好，启动车床，选择合适的刀具，对输入轴锻件的一端进行车外圆和端面的操作，使其达到所需的尺寸和精度；

S2：在第一台数控车床上，更换合适的刀具，对输入轴锻件的一端进行钻孔和镗孔的操作，使其形成所需的空心结构；

S3：将输入轴锻件从第一台数控车床上取下，放入第二台数控车床的夹具中，固定好，启动车床，选择合适的刀具，对输入轴锻件的另一端进行钻孔的操作，使其与另一端的空心结构相连；

S4：将输入轴锻件从第二台数控车床上取下，放入第三台数控车床的夹具中，固定好，启动车床，选择合适的刀具，对输入轴锻件的另一端进行车外圆和端面的操作，使其达到所需的尺寸和精度；

S5：在第三台数控车床上，更换合适的刀具，对输入轴锻件的另一端进行镗孔的操作，使其孔壁与输入轴的孔壁平行。