[发明专利]伞齿轮轴整体冷锻工艺

说明书

技术领域

本发明涉及基本无切削的金属机械加工、金属冲压领域，尤其是伞齿轮轴整体塑性精密成形方法。

背景技术

现有伞齿轮轴的加工方法有两种：第一种是将加工好的伞齿轮装配于加工好的轴上，装配的方法可以采用过盈配压、花键配压、平键加卡簧等，使用这种方法加工而成的伞齿轮轴的缺陷主要是传动强度低，同时其工艺方法也存在耗材多、耗能高的缺陷；第二种是伞齿轮连轴整体铸造的加工工艺，使用这种方法加工而成的伞齿轮轴的缺陷主要是伞齿轮精度有所降低，成品率低，并且铸件的强度也低于机加工件。除此之外，上述两种加工方法还存在产品开发时间长、开发费用高等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种耐磨性能好、传动强度高的伞齿轮轴整体冷锻工艺。

本发明的技术解决方案是：伞齿轮轴整体冷锻工艺，其工艺步骤是：先下料后球化退火，再机加工制坯后磷皂化处理，然后正挤轴部，再预镦粗齿部，球化退火并磷皂化处理，然后挤齿成形，最后挤压四方成形。

采用上述技术方案，在常温下加压在模腔中使金属材料流动成型，金属流线按其形状连续分布，内部组织致密，使得伞齿轮的齿面更加耐磨耐用，轴的强度比原工艺生产时提高两倍以上。同时，由于从坯料到成品的冷锻过程中只有很少的损耗，因此比机加工工艺节省材料，能耗也降低了。由于新品开发时使用先进的三维模拟成型软件模拟冷锻加工，因此节省了大量模具开发和试制时间，降低了开发费用。

附图说明

图1为本发明加工过程中产品形状变化图。

图2为本发明工艺流程图。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

具体实施方式

以产品性能为：硬度HRC36-47.5

             抗拉强度1150-1540牛顿/平方毫米

产品技术参数为：伞齿轮模数4

               齿数12

               压力角20°

               轴交角90°

               精度等级(GB11365-89/8级)的伞齿轮轴整体冷锻工艺为例。

首先根据三维模拟成型软件模似冷锻加工过程，设计制模和备料，本实施例伞齿轮轴的原料为20CrMnTi圆钢棒料。其工艺步骤为：

1、下料，取20CrMnTi圆钢棒料锯切，控制下料后原料坯重量大于成品重量的8-12％；

2、对原料坯进行球化退火，控制加热温度720℃-740℃，保温3-4小时，随炉冷却到≤500℃后出炉空冷，控制退火硬度70-85HRB；

3、机加工制坯，机加工去除原料坯表面氧化皮，并且保证坯料重量与成品重量一致；

4、磷皂化处理，具体方法如下：50-60℃液温酸洗5-10分钟，清水漂洗1-2分钟；70-80℃液温磷化10-15分钟，清水漂洗1-2分钟；80-95℃液温皂化8-10分钟；

5、正挤轴部，通过正挤的方法成形伞齿轮轴的轴小头，控制轴小头的直径和长度尺寸，直径比成品直径小0.2-0.5mm，长度比成品长度短1-2mm；

6、预镦粗齿部成球形，控制好轴大头的直径和长度尺寸，及镦粗球部的重量，保证轴大头直径符合成品尺寸，长度预留下道工序四方挤压伸长的长度，并保证镦粗球部的重量比成品齿部的重量重5-10％；

7、球化退火，控制加热温度720℃-740℃，保温3-4小时，随炉冷却到≤500℃后出炉空冷，控制退火硬度70-85HRB；

8、磷皂化处理，具体方法如下：50-60℃液温酸洗5-10分钟，清水漂洗1-2分钟；70-80℃液温磷化10-15分钟，清水漂洗1-2分钟；80-95℃液温皂化8-10分钟；

9、正挤伞齿轮齿形，定期查看正挤齿形后的伞齿轮齿面粗糙度及齿形充足情况，如遇到齿轮拉毛或齿底面有材料多出的情况，需要及时修复模具或更换新的模具；

10、采用减径挤压方法加工伞齿轮顶端的四方头部，控制四方的直径和长度符合成品尺寸要求。