大直径外花键二次冷挤压成形工艺方法

摘要

本发明涉及大直径外花键二次冷挤压成形工艺方法。设计一种斜契装置，使花键成形刀具（齿条状）能够在工件径向方向移动，由于工件未脱离刀具制约，保持了正常的渐开线展成属性，使工艺系统具备进行二次挤压加工的能力，扩展了设备加工范围，适合于大直径工件加工。优化球化退火温区，在保持工件刚性的同时，提高材料冷挤压塑性，改善冷变形加工特性。经过原理试验、试棒加工及批量生产，在最大允许加工直径φ40mm冷挤压设备上，完成φ70mm工件的花键加工。本方法设计出刀具的契形装置，并对工件中碳合金钢球化温区进行了优化，使花键扭力轴抗疲劳能力增加28%~32%。

主权项

大直径外花键二次冷挤压成形工艺方法，其特征在于：该方法具体包括：１）设计了一种扩展花键冷挤压设备加工范围：在最大允许加工直径φ40mm长1000mm的冷挤压设备上，完成直径φ70mm长度达2040mm工件的成形加工；机床上增加辅助支撑工装，将工件加工长度扩展到2040mm，在左齿条模具上设有斜铁，扩大工件最大允许加工直径到φ70mm；　２）刀具改进：将常规刀具的背面由与花键节圆平行改成与花键节圆倾斜，与左齿条模具上的同等斜度的斜铁配合使用，形成契形结构，通过调整刀具相对于斜铁的位置，使刀具能够在工件径向平行移动；　３）花键二次成形：工件（1）位于左齿条模具（2）和右齿条模具（3）之间，将常规一次完成挤压过程分解为两个不连续的过程，第一过程为粗加工，完成８０％齿高挤压，第二过程为精加工，完成全齿高挤压及修整齿形；４）加工材料的扩展：将工件的材料由低碳钢扩展至中高碳优质合金钢； 5）适合优质中碳钢合金钢的热处理方法：在760‑780℃保温7.5~11个小时，以减少残留碳化物，获得不均匀的奥氏体和大量细小的残留碳化物，并以此作为球化的非自发核心以促进碳化物球化；之后控制冷却速度，随炉冷却至500℃±15℃再转为空冷；   6）刀具非对称设置：刀具的安装方法是反向对称安装，刀具初始位置由对称安装改为不对称安装，一边刀具整形段中点比工件旋转中心偏离10mm，当另一边刀具退到末段时，工件齿还啮合在整形段里，上下移动刀具预备进行契形向心移动时，工件既有空间移动，也保持在已成形的齿形里； 7）契形角设计：二次挤压量为0.35mm时，齿形精度、粗糙度组合最佳，工艺系统振动小，刀具在上下20mm的移动长度可控性好，此时的契形角为0.5°，也处于自锁摩擦角内，工艺系统处于最优状态。