CN215746161U - 一种异形马杠及内台阶齿轮锻件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种异形马杠及内台阶齿轮锻件。内台阶齿轮锻件采用异形马杠及芯辊模具制成。异形马杠包括马杠本体、环形凹槽及挡环，马杠本体呈圆柱形，环形凹槽设置在马杠本体中间，环形凹槽由圆柱形底部与圆台形边部构成，边部设置于底部两侧，底部的直径小于马杠本体的直径，边部与底部连接处的直径与底部的直径相同，边部与马杠本体连接处的直径与马杠本体的直径相同；挡环设置在马杠本体两侧且远离边部的位置，挡环直径大于马杠本体直径。芯辊模具包括模具本体与内孔，模具本体由圆柱形轴部与圆柱形肩部构成；肩部直径大于轴部直径；内孔贯穿模具本体。本申请公开的内台阶齿轮锻件能够降低原材料消耗及生产成本，提高制作效率。

Description

一种异形马杠及内台阶齿轮锻件

技术领域

本实用新型属于内台阶锻件成形技术领域，具体涉及一种异形马杠及内台阶齿轮锻件。

背景技术

现有的内台阶环形锻件制造方法，一般采用矩形环轧的方式。但是矩形环轧方式具有材料消耗大、成本高、效率低等缺点，主要体现在以下几个方面：

1、矩形环轧方式制作的内台阶齿轮锻件，不考虑台阶处锻件的出形制作，原材料消耗会大幅度提高；

2、矩形环轧方式制作时，由于下料重量的增加，同步带来的问题就是对设备能力提出了更高的要求，包括制坯所需的油压机、装出料的设备和辗环机的径、轴向轧制能力，都提出了较高的要求，制作所需设备能力的增加，带来的成本增加幅度更加明显；

3、矩形环轧制作的内台阶齿轮，其锻件截面尺寸和重量较大，在后续热处理时所需的能量消耗以及加工过程中的工时、刀具消耗同步增加，由此导致制作成本明显较高；

4、矩形环轧制作的内台阶齿轮，其锻件整体纤维流向在后续加工过程中会因为机加工而呈现断续分布的特征，不利于台阶处力学性能的整体提高。

因此，目前需要研发出一种新型的异形马杠及内台阶齿轮锻件，对现有的内台阶环形锻件制造工艺进行优化，以避免上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种异形马杠及内台阶齿轮锻件，以至少解决或缓解现有技术中的一个或多个技术问题，或至少提供一种有益的选择。本实用新型提供的内台阶齿轮锻件，经工艺流程策划、下料、异形马杠制坯、模具环轧成形、正火处理、粗加工、超声波检测、精加工、终检等工序完成制作，能够降低原材料消耗及生产成本，提高制作效率。

为达到上述目的，本实用新型实施例一方面提供了一种异形马杠，其中包括：

马杠本体，所述马杠本体呈圆柱形；

环形凹槽，所述环形凹槽设置在所述马杠本体的中间位置，所述环形凹槽由同轴设置的一个圆柱形底部与两个圆台形边部构成，两个所述边部分别设置于所述底部两侧，所述底部的直径小于所述马杠本体的直径，所述边部与所述底部连接处的直径与所述底部的直径相同，所述边部与所述马杠本体连接处的直径与所述马杠本体的直径相同；

两个挡环，两个所述挡环分别设置在所述马杠本体两侧且远离所述边部的位置处，所述挡环的直径大于所述马杠本体的直径。

在异形马杠一种优选的实施方式中，所述环形凹槽的底部与边部的夹角为 40°～45°；和/或所述底部的直径不小于200mm。

在异形马杠一种优选的实施方式中，两个所述挡环的外侧轴向间距不大于与所述异形马杠相匹配的马架的开档尺寸。

在异形马杠一种优选的实施方式中，所述异形马杠为一体式成型。

在异形马杠一种优选的实施方式中，所述环形凹槽单独成型，成型后与所述马杠本体固定连接。

在异形马杠一种优选的实施方式中，所述环形凹槽采用铆接、焊接或螺栓固定至所述马杠本体。

为达到上述目的，本实用新型实施例另一方面提供了一种芯辊模具，其中包括：

模具本体，所述模具本体由同轴设置的一个圆柱形轴部与两个圆柱形肩部构成；所述肩部直径大于所述轴部直径；

内孔，所述内孔的轴线与所述模具本体的轴线一致，且所述内孔贯穿所述模具本体。

在芯辊模具一种优选的实施方式中，所述内孔直径与辗环机的芯辊直径相匹配。

在芯辊模具一种优选的实施方式中，所述芯辊模具为一体式成型。

为达到上述目的，本实用新型实施例还提供了一种内台阶齿轮锻件，其中，所述内台阶齿轮锻件采用如上述任一项所述的异形马杠与如上述任一项所述的芯辊模具制成。

由于采用了上述技术方案，本申请所取得的有益效果为：

1、本实用新型实施例示例的内台阶齿轮锻件，通过采用特制的异形马杠及芯辊模具，利用异形马杠制坯及模具环轧成形工艺制作，能够使内台阶仿形轧制出形，大幅度地降低了整体原材料的消耗大幅度降低。

2、本实用新型实施例示例的内台阶齿轮锻件，在降低原材料消耗的同时，其制坯所需的油压机、装出料机和辗环机的径轴向轧制力也同步降低，从而大大降低了生产成本。

3、本实用新型实施例示例的内台阶齿轮锻件，通过模具环轧成形工艺制作的锻件截面较小、重量较轻，在后续热处理时能耗较低，加工时刀具和工时的消耗也同步降低。

4、本实用新型实施例示例的内台阶齿轮锻件，通过模具环轧成形工艺制作，其内部锻造纤维为仿形轧制纤维流向，能够有效地提高齿轮的力学性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1用以说明本实用新型一实施例中的异形马杠的一种结构示意图；

图2用以说明本实用新型一实施例中的芯辊模具的一种结构示意图；

图3用以说明本实用新型一实施例中的内台阶齿轮锻件的一种结构示意图。

附图标记：

10-马杠本体；11-底部；12-边部；13-挡环；

21-轴部；22-肩部；23-内孔。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

首先，对本实用新型所揭示的技术方案的技术构思进行说明。现有的内台阶环形锻件制造方法，一般采用矩形环轧的方式。但是矩形环轧方式具有材料消耗大、成本高、效率低等缺点。

考虑到现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种新型的异形马杠及内台阶齿轮锻件。下面结合说明书附图，对本实用新型进行说明。

具体采取的方案是：

本实施例一方面提供了一种异形马杠，如图1所示，其中，包括：

马杠本体10，所述马杠本体10呈圆柱形；

环形凹槽，所述环形凹槽设置在所述马杠本体10的中间位置，所述环形凹槽由同轴设置的一个圆柱形底部11与两个圆台形边部12构成，两个所述边部12分别设置于所述底部11两侧，所述底部11的直径小于所述马杠本体10 的直径，所述边部12与所述底部11连接处的直径与所述底部11的直径相同，所述边部12与所述马杠本体10连接处的直径与所述马杠本体10的直径相同；

两个挡环13，两个所述挡环13分别设置在所述马杠本体10两侧且远离所述边部12的位置处，所述挡环13的直径大于所述马杠本体10的直径。

在本实施例中，所述环形凹槽的底部11与边部12的夹角为40°～45°；和/或所述底部11的直径不小于200mm。

在本实施例中，两个所述挡环13的外侧轴向间距不大于与所述异形马杠相匹配的马架的开档尺寸。

在本实施例中，所述异形马杠为一体式成型。

在本实施例中，所述环形凹槽单独成型，成型后与所述马杠本体10固定连接。

在本实施例中，所述环形凹槽采用铆接、焊接或螺栓固定至所述马杠本体 10。

本实施例另一方面提供了一种芯辊模具，如图2所示，其中，包括：

模具本体，所述模具本体由同轴设置的一个圆柱形轴部21与两个圆柱形肩部22构成；所述肩部22直径大于所述轴部21直径；

内孔23，所述内孔23的轴线与所述模具本体的轴线一致，且所述内孔23 贯穿所述模具本体。

在本实施例中，所述内孔23直径与辗环机的芯辊直径相匹配。

在本实施例中，所述芯辊模具为一体式成型。

本实施例还提供了一种内台阶齿轮锻件，如图3所示，其中，所述内台阶齿轮锻件采用如上述任一项所述的异形马杠与如上述任一项所述的芯辊模具制成。

内台阶齿轮锻件的制作工艺包括下述步骤：

(1)根据预设置的重量与尺寸对原料进行锯切下料，以制得胚料；

(2)将所述坯料按照预设置的温度进行加热并保温；

(3)对加热后的所述坯料进行锻造以制得圆环形锻坯，并将所述圆环形锻坯进行第一次回炉加热，其中，所述圆环形锻坯的内孔23直径比所述异形马杠的挡环13直径大至少20mm，所述锻造包括镦粗、拔长、冲孔、扩孔中的一项或多项；

(4)将所述异形马杠穿过所述圆环形锻坯，采用所述异形马杠对所述圆环形锻坯进行扩孔，以使所述圆环形锻坯的内孔23通过所述异形马杠的环形凹槽成形，并将所述圆环形锻坯进行第二次回炉加热；

(5)将扩孔后的所述圆环形锻坯采用所述芯辊模具进行模具环轧成形，以制得内台阶齿轮锻件；

(6)对所述内台阶齿轮锻件进行正火热处理。

为了便于对本实用新型实施例的理解，下面对本实用新型实施例示例的内台阶齿轮锻件的制作工艺做进一步的描述：

内台阶齿轮锻件模具环轧成形工艺包括工艺流程策划、下料、异形马杠制坯、模具环轧成形、正火处理、粗加工、超声波检测(UT)、精加工、终检等步骤。

本实施例示例的内台阶齿轮锻件模具环轧成形工艺，采用异形马杠制坯和芯辊模具环轧，能够使内台阶齿轮锻件内部的锻造纤维获得良好的仿形纤维流向，从而有效地提高齿轮的力学性能；同时，降低了原材料消耗及生产成本，提高了制作效率。

内台阶齿轮锻件模具环轧成形工艺，包括以下步骤：

(1)根据内台阶齿轮锻件的技术要求进行工艺流程的策划，确定内台阶齿轮锻件的工艺流程为：工艺流程策划→原材料复验→下料→异形马杠制坯→芯辊模具环轧成形→正火→粗车→超声波检测(UT)→精车→终检。

(2)原材料复验：检验各项化学成分，选取满足技术要求的42CrMo材料进行产品的制作。

(3)依据核算好的重量和原材料规格进行锯切下料。

(4)异形马杠制坯：将锯切的坯料放入加热炉中实施加热和保温，出炉后对坯料实施镦粗、冲孔、扩孔和异形马杠成形。

此处采用异形马杠制坯，主要是为了对锻坯实施模具环轧前的分料。异形马杠，如图1所示，包括马杠本体10，马杠本体10中间附带环形凹槽，环形凹槽两端附带挡环13。采用异形马杠能够提高模具环轧的成功率，降低缺陷出现的几率。

(5)模具环轧成形：对异形马杠成形后的锻坯，进行回炉加热，然后通过芯辊模具环轧成形，控制初始转速和进给量，保证锻坯顺利转动，并逐步实现稳态进给，环轧成形。

此处采用的芯辊模具，如图2所示，其尺寸与齿轮内台阶锻件一致，确保内台阶经环轧后成形满足技术要求。在环轧初始阶段，采用较低的主动辊转速 (5r/min～10r/min)，以保证锻坯有足够的能力启动旋转，同时，在轴向实施压下操作，保证将锻坯首先高度压下至锻件尺寸，然后，采用10mm/r～20mm/r 的进给速度，保证台阶处咬合良好并稳定进给，随后快速增加径向轧制能力，轴向保持稳定，将内台阶齿轮快速环轧至锻件尺寸。

(6)正火热处理：将环轧成形后尺寸满足工艺要求的锻件放入热处理炉内，以≤120℃/h的速度加热至650℃±10℃，保温0.5h～1.5h，随后全功率升温至870℃～900℃，这样快速加热，有利于齿轮锻件内部组织快速实现奥氏体化，随后按照35mm/h～50mm/h实施保温，保证锻件内部充分奥氏体化，保温结束后出炉空冷至室温。

(7)粗加工：依据粗车图纸规定的尺寸和形状，在精车尺寸的基础上，双边8mm余量基础上对正火后的内台阶齿轮锻件实施粗车，保证表面粗糙度控制在Ra6.3～Ra12.5，以满足超声波检测的要求。

(8)超声波检测(UT)：依据预设置的标准，对粗车后齿轮实施超声波检测(UT)，确保齿轮内部缺陷水平满足技术要求。

(9)精加工：依据精车图纸规定的尺寸和形状，对超声波检测(UT)合格的齿轮实施精车。

(10)终检：依据技术规范和成品图纸，对精车后的齿轮实施最终检测，以确保齿轮各部尺寸、形状、表面质量满足技术要求。

采用上述工艺制作的内台阶齿轮锻件，整体原材料消耗大幅度降低，降低率在18％左右；在原材料消耗大幅度降低的同时，其制坯所需油压机、装出料机和辗环机的径轴向轧制力也同步降低，从而降低了生产成本；同时，锻件截面较小，重量较轻，在后续热处理时能耗较低，在加工时工时和刀具消耗同步降低；锻件内部锻造纤维为仿形轧制纤维流向，更有利于提高齿轮的力学性能。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

Claims (7)

1.一种异形马杠，其特征在于，包括：

马杠本体，所述马杠本体呈圆柱形；

环形凹槽，所述环形凹槽设置在所述马杠本体的中间位置，所述环形凹槽由同轴设置的一个圆柱形底部与两个圆台形边部构成，两个所述边部分别设置于所述底部两侧，所述底部的直径小于所述马杠本体的直径，所述边部与所述底部连接处的直径与所述底部的直径相同，所述边部与所述马杠本体连接处的直径与所述马杠本体的直径相同；

两个挡环，两个所述挡环分别设置在所述马杠本体两侧且远离所述边部的位置处，所述挡环的直径大于所述马杠本体的直径。

2.根据权利要求1所述的异形马杠，其特征在于：

所述环形凹槽的底部与边部的夹角为40°～45°；和/或

所述底部的直径不小于200mm。

3.根据权利要求1所述的异形马杠，其特征在于：

两个所述挡环的外侧轴向间距不大于与所述异形马杠相匹配的马架的开档尺寸。

4.根据权利要求1所述的异形马杠，其特征在于：

所述异形马杠为一体式成型。

5.根据权利要求1所述的异形马杠，其特征在于：

所述环形凹槽单独成型，成型后与所述马杠本体固定连接。

6.根据权利要求5所述的异形马杠，其特征在于：

所述环形凹槽采用铆接、焊接或螺栓固定至所述马杠本体。

7.一种内台阶齿轮锻件，其特征在于，所述内台阶齿轮锻件采用如权利要求1-6任一项所述的异形马杠与芯辊模具制成；

所述芯辊模具，包括：

模具本体，所述模具本体由同轴设置的一个圆柱形轴部与两个圆柱形肩部构成，所述肩部直径大于所述轴部直径；

内孔，所述内孔的轴线与所述模具本体的轴线一致，且所述内孔贯穿所述模具本体；

所述内孔直径与辗环机的芯辊直径相匹配；

所述芯辊模具为一体式成型。

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