專(zhuān)利名稱(chēng)：汽車(chē)變速器錐轂輾壓制坯法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車(chē)變速器技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，是一種汽車(chē)變速器錐轂的輾壓制坯法。
背景技術(shù)：
我國(guó)汽車(chē)變速器錐轂坯件至今都是用傳統(tǒng)的鍛造壓制方法將圓鋼坯經(jīng)下料、加熱、墩坯、壓制、沖連皮等工序制成。由于錐轂坯件具有壓制平面面積大，平面部分較薄，而且?guī)в休^高較薄的楞環(huán)，各部分外形尺寸要求精確，封閉壓制時(shí)的鍛壓力很大，必須采用很大噸位的壓力機(jī)才能壓制成型，所以配置使用設(shè)備大，設(shè)備能耗高。由于錐轂內(nèi)孔直徑較大，所以鍛壓成型后沖孔去掉的連皮重量大，材料消耗高。汽車(chē)變速器同步滑套輾壓制坯法采用的輾擴(kuò)成型加工方法，僅限于制造類(lèi)似同步滑套坯件的對(duì)稱(chēng)圓環(huán)件毛坯，如果將汽車(chē)變速器錐轂這種非對(duì)稱(chēng)圓環(huán)件毛坯采用汽車(chē)變速器同步滑套輾壓制坯法按雙件進(jìn)行雙件對(duì)稱(chēng)壓制，則在制坯工序制坯時(shí)，無(wú)法壓制出滿(mǎn)足在輾環(huán)機(jī)進(jìn)行輾壓時(shí)對(duì)錐轂坯件部分的預(yù)成型尺寸而簡(jiǎn)單地在制坯時(shí)將坯件壓制成一個(gè)直筒圓環(huán)，由于錐轂坯件成品各部分寬窄比、厚薄比差異很大，用直筒圓環(huán)坯料進(jìn)行輾壓時(shí)各部分的變形差(變形差=輾擴(kuò)前對(duì)應(yīng)位置處的外徑與內(nèi)徑的差值-輾擴(kuò)后對(duì)應(yīng)位置處的外徑與內(nèi)徑的差值)相差非常大，當(dāng)內(nèi)、外徑相差很大(即坯件很厚)的部分已經(jīng)壓制達(dá)到成品尺寸外形要求時(shí)，內(nèi)外徑相差很小(即坯件很薄)的部分根本無(wú)法達(dá)到滿(mǎn)足成品要求的外型尺寸。而且雙件輾制時(shí)由于無(wú)法在制坯時(shí)預(yù)先對(duì)錐轂又厚又窄的部分進(jìn)行預(yù)成型，所以在輾壓時(shí)坯料金屬流動(dòng)性差、形變阻力大等影響，很難擠壓進(jìn)輾輪型腔內(nèi)又深又窄的槽內(nèi)形成滿(mǎn)足成品外形尺寸要求的坯件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)輾擴(kuò)成型加工方法制造出汽車(chē)變速器錐轂這種非對(duì)稱(chēng)圓環(huán)件毛坯，最大限度地降低生產(chǎn)能源消耗，降低材料消耗，減少后續(xù)機(jī)加工量，同時(shí)提高坯件的綜合機(jī)械性能。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的汽車(chē)變速器錐轂輾壓制坯法，包括以下步驟
一種汽車(chē)變速器錐轂輾壓制坯法，包括以下步驟
a)下料依據(jù)成品錐轂坯件的尺寸計(jì)算其凈重量，在該凈重量的基礎(chǔ)上考慮火耗和沖孔連皮消耗，確定下料重量，在滿(mǎn)足下料長(zhǎng)度/圓鋼直徑<2. 5的條件下，確定圓鋼直徑和下料長(zhǎng)度，將圓鋼剪裁成所需長(zhǎng)度的坯料；
b)加熱將剪好的坯料送入加熱爐中加熱至1160 1200°C；
c)鐓粗根據(jù)沖孔模具要求，將加熱至1160 1200°C的坯料送至相應(yīng)噸位的鍛壓設(shè)備中墩成腰鼓形坯件，鐓粗后的坯料高度為鐓粗前的0. 2 0. 6倍；
d)預(yù)成型及沖盲孔在將鐓粗后的腰鼓形坯件放入鍛壓設(shè)備的預(yù)成型模具中，沖壓成帶盲孔的預(yù)制坯料；
e)沖連皮及壓端面在用鍛壓設(shè)備沖掉連皮的同時(shí)將坯料鍛壓成兩端面平整的坯料并考慮金屬材料的熱膨脹系數(shù)；
f)輾擴(kuò)成型將1050°C左右的坯料套入輾擴(kuò)成型模具中進(jìn)行輾壓，輾擴(kuò)成型完成時(shí)坯件的終軋溫度彡8300C ；
g)整形將輾制成型后的坯件用相應(yīng)的整形模具在鍛壓設(shè)備上進(jìn)行整形；
h)正火將整形后的坯件放入正火爐中按正火工藝進(jìn)行正火，消除金屬變形應(yīng)力；
i)拋丸消除坯件表面的氧化鐵；
關(guān)鍵在于
所述步驟d中的預(yù)成型模具包括上模(1)、下模(2)和退料沖(9)，所述上模(1)的下方中部為設(shè)置有圓臺(tái)(Ia)；所述下模(2)的上方設(shè)置有環(huán)向凹槽(2a)，所述環(huán)向凹槽(2a)將下模(2)上平面分割成外平面(2f)和內(nèi)平面(2g)，所述內(nèi)平面(2g)比所述外平面(2f)低， 所述環(huán)向凹槽(2a)的大直徑端依次通過(guò)三個(gè)傾斜面I、II、III(2b、2C、2d)與外平面(2f) 相連，所述環(huán)向凹槽(2a)的小直徑端通過(guò)傾斜面IV (2e)與內(nèi)平面(2g)相連，所述傾斜面I (2b)與環(huán)向凹槽(2a)軸線(xiàn)的夾角為γ，0 < γ <20°，所述傾斜面II (2c)與下模(2)上平面的夾角為α，0 < α彡15°，所述傾斜面III、IV (2dje)與環(huán)向凹槽(2a)軸線(xiàn)的夾角為α，0 < α <15°，所述下模(2)的中心開(kāi)有圓孔(2h);所述退料沖(9)為圓柱體且圓柱體的頭部帶有圓錐(9a)，該退料沖(9)的直徑與所述下模(2)的圓孔(2h)直徑相等，所述下模(2)通過(guò)圓孔(2h)套在所述退料沖(9)上；所述上模(1)的圓臺(tái)(Ia)直徑小于所述下模(2)外平面(2f)的內(nèi)端直徑且大于所述下模(2)的圓孔(2h)直徑；
所述步驟f中的輾擴(kuò)成型模具包括輾輪(3)、輾軸(4)和頂輪(9)；
所述輾輪(3)為帶有同軸內(nèi)孔的圓柱體，在輾輪(3)的左端面上有一圓柱形的定位槽 (3a),該定位槽(3a)與輾輪(3)同軸且直徑大于輾輪(3)的內(nèi)孔直徑，所述輾輪(3)左端的外圓環(huán)直徑小于或等于右端的外圓環(huán)直徑且左、右兩端與輾輪(3)的軸線(xiàn)平行，所述輾輪(3)左、右兩端之間的外圓環(huán)上設(shè)置有環(huán)向凹槽(3b)，其軸向截面形狀為所述環(huán)向凹槽 (3b)底面為水平面，該環(huán)向凹槽(3b)的左側(cè)依次通過(guò)三個(gè)相連的左傾斜面I、II、III(3C、 3d、3e)與所述輾輪(3)左端相連，所述三個(gè)左傾斜面I、II、III(3C、3d、3e)的傾斜方向一致，該環(huán)向凹槽(3b)的右側(cè)通過(guò)一個(gè)右傾斜面(3f)與所述輾輪(3)右端相連，所述右傾斜面(3f)與三個(gè)左傾斜面I、II、III(3C、3d、3e)的傾斜方向相反，所述環(huán)向凹槽(3b)的寬度隨環(huán)向凹槽(3b)深度的增加逐漸減??；所述左傾斜面I、III(3c、;3e)和右傾斜面(3f)與輾輪(3)左端面的夾角為α，且0 < α彡15°，所述左傾斜面II (3d)與輾輪(3)軸線(xiàn)的夾角為β，且0 < β彡20° ；
所述輾軸(4)從左到右依次由同軸線(xiàn)的圓錐體(4a)、第一、第二工作圓柱體(4b、k)和支撐圓柱體(4d)組成，所述圓錐體(4a)左端直徑小于右端直徑，所述第一工作圓柱體(4b) 的直徑大于或等于所述第二工作圓柱體(4c)的直徑，所述支撐圓柱體(4d)的直徑小于所述第二工作圓柱體(4c)的直徑，所述圓錐體(4a)的左端開(kāi)有螺紋連接孔(4e)；
所述頂輪(9)為帶有同軸內(nèi)孔的圓柱體，在頂輪(9)上設(shè)置有環(huán)向凸臺(tái)，所述環(huán)向凸臺(tái)由左端面(9a)、上平面(9b)和右端面(9c)圍成，其軸向截面形狀為該環(huán)向凸臺(tái)的左端面(9a)與頂輪(9)的左端面重合，該環(huán)向凸臺(tái)的上平面(9b)與頂輪(9)軸線(xiàn)的夾角為β，且0彡β彡20° °，該環(huán)向凸臺(tái)的右端面(9c)與頂輪(9)左端面的夾角為α，且 α <15°，所述右端面(9c)的大直徑端與小直徑端的半徑差為L(zhǎng)3 ； 所述輾輪(3)左傾斜面I (3c)的左、右兩端的深度差Ll小于所述下模(2)傾斜面II (2c)的大直徑端與小直徑端的半徑差L2，所述輾輪(3)左平面I (3c)左、右兩端的深度差 Ll與所述頂輪(9)環(huán)向凸臺(tái)右端面(9c)的大直徑端與小直徑端的半徑差L3相等，所述下模(2)傾斜面I (2b)與環(huán)向凹槽(2a)軸線(xiàn)的夾角γ小于或等于所述輾輪(3)左傾斜面II (3d)與輾輪(3)軸線(xiàn)的夾角β，所述輾輪(3)、輾軸(4)和頂輪(9)的軸線(xiàn)平行，輾輪(3)和輾軸(4)上下布置，所述頂輪(9)安裝在于輾軸(4)的側(cè)下方。本發(fā)明以圓鋼為坯件，通過(guò)下料、加熱、鐓粗、預(yù)成型及沖盲孔、沖連皮及壓端面等一系列工序后進(jìn)行輾擴(kuò)成型、整形、正火及拋丸。所述輾擴(kuò)成型的工作原理與傳統(tǒng)的輾擴(kuò)成型原理相同，由輾輪、輾軸和頂輪組成的輾擴(kuò)成型模具進(jìn)行。本發(fā)明的技術(shù)難點(diǎn)是解決非對(duì)稱(chēng)圓環(huán)件的輾擴(kuò)難題，本發(fā)明采用的基本方法就是在預(yù)成型完成時(shí)，預(yù)成型模具所形成的型腔斷面與汽車(chē)變速器錐轂毛坯所對(duì)應(yīng)的不同內(nèi)、 外徑的圓環(huán)內(nèi)腔大致相同；在輾擴(kuò)成型完成時(shí)輾輪和輾軸所形成的型腔斷面與汽車(chē)變速器錐轂毛坯所對(duì)應(yīng)的不同內(nèi)、外徑的圓環(huán)內(nèi)腔完全相同，輾輪的外圓環(huán)、頂輪的外圓環(huán)分別與毛坯的外圓環(huán)相嚙合；通過(guò)控制輾輪左傾斜面I的左、右兩端的深度差Ll小于下模傾斜面 II的大直徑端與小直徑端的半徑差L2，來(lái)實(shí)現(xiàn)在輾擴(kuò)時(shí)對(duì)輾擴(kuò)成型中變形差大的部分進(jìn)行提前輾擴(kuò)。輾輪左平面I左、右兩端的深度差Ll與頂輪環(huán)向凸臺(tái)右端面的大直徑端與小直徑端的半徑差L3相等，Ll和L3均由成品毛坯件決定。輾輪、下模及頂輪中設(shè)置的脫模角 α，以便于預(yù)成型及輾擴(kuò)后的脫模。下模中設(shè)置的Y以及輾輪中設(shè)置的β、頂輪中設(shè)置的 β對(duì)應(yīng)坯件中的同一角度，同時(shí)要求Y小于或等于β，設(shè)置此角度是為了進(jìn)一步節(jié)約原材料。輾擴(kuò)過(guò)程如下將輾輪和輾軸分別裝在工作架上，將坯件套在所述輾軸的工作圓柱體上，輾輪為主動(dòng)軸，輾軸活接在工作架上。輾輪下移與坯件接觸，坯件的高度剛好能卡入輾輪的環(huán)向凹槽內(nèi)，輾輪帶動(dòng)坯件隨輾輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。輾輪在不斷輾擴(kuò)坯件的過(guò)程中繼續(xù)下移，坯件的高度始終不變，坯件的厚壁逐漸減小，同時(shí)坯件的直徑不斷變大。經(jīng)過(guò)輾輪輾壓的坯件曲率偏大，頂輪在坯件輾擴(kuò)成型完成前對(duì)坯件施加推力，有利于坯件外圓環(huán)的彎曲變形，使坯件的曲率半徑達(dá)到要求。當(dāng)坯件與預(yù)先設(shè)置在輾軸周?chē)亩ㄎ惠喗佑|時(shí)(圖中未示出)，停止輾擴(kuò)成型工序。本發(fā)明運(yùn)用了圓鋼材料的熱鍛性能，通過(guò)壓縮、沖孔、延伸、擴(kuò)展等多種方法，利用預(yù)成型模具及輾輪、輾軸的配合非常巧妙地解決了輾制非對(duì)稱(chēng)異形圓環(huán)件各部分不同內(nèi)、 外徑對(duì)應(yīng)的不同變形差在環(huán)形輾壓工藝上的難題，具有以下優(yōu)點(diǎn)
1)輾環(huán)制坯沖孔小，沖孔連皮浪費(fèi)少，擴(kuò)孔后環(huán)件截面尺寸形狀接近于成品，避免了機(jī)加帶來(lái)的材料損耗，與鍛坯及用鋼管加工而成的坯件相比，材料損耗降低了 15% 30%;
2)由于錐轂外圓直徑大，內(nèi)孔直徑大，屬壁厚相對(duì)較小的薄環(huán)件，且?guī)в斜诤衽c高度比較小的小圓環(huán)，因此封閉鍛壓所需的壓制力很大，所需要的設(shè)備噸位比輾擴(kuò)預(yù)成型所需要的設(shè)備噸位大幾倍，本發(fā)明用較小噸位的設(shè)備制成的坯件尺寸達(dá)到了用大幾倍噸位的設(shè)備制成的坯件尺寸，極大地節(jié)約了設(shè)備能源消耗和設(shè)備投入。3)輾環(huán)變形是徑向壓縮，周向延伸，坯件金屬纖維沿圓周連續(xù)排列，提高了坯件的內(nèi)在質(zhì)量和制造精度，改善了成品零件的熱處理性能、強(qiáng)度和耐磨性，成品使用壽命顯著提
尚ο4)整形完成后，利用鍛造余熱保溫進(jìn)行正火處理，僅此一項(xiàng)即可節(jié)約能源40%左右，有效降低了制造成本。


圖1是預(yù)成型模具示意圖。圖2是輾擴(kuò)成型設(shè)備中輾輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是輾擴(kuò)成型設(shè)備中輾軸的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是輾擴(kuò)成型設(shè)備中頂輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是輾擴(kuò)成型設(shè)備示意圖。圖6是圖5的右視圖。圖7是本發(fā)明的工藝流程圖。圖8是汽車(chē)變速器錐轂毛坯圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明
要加工如圖8所示的汽車(chē)變速器錐轂毛坯，采用如圖7所示的工藝流程 a)下料依據(jù)成品錐轂坯件的尺寸計(jì)算其凈重量，在該凈重量的基礎(chǔ)上考慮火耗和沖孔連皮消耗，確定下料重量，在滿(mǎn)足下料長(zhǎng)度/圓鋼直徑<2. 5的條件下，確定圓鋼直徑和下料長(zhǎng)度，將圓鋼剪切成所需長(zhǎng)度的坯料；坯件尺寸是根據(jù)汽車(chē)變速器錐轂成品尺寸增加加工余量，因輾擴(kuò)成型精度高，每個(gè)加工端面增加1. 5mm加工余量就能完全滿(mǎn)足加工要求。若采用原有鍛造制坯一般每個(gè)加工面要增加2. 5 5mm的加工余量。b)加熱將剪好的坯料送入感應(yīng)電爐中加熱至1160 1200°C左右，火耗按15% ； 也可以送入燃?xì)鉅t中加熱火耗相應(yīng)增3% 4% ；待鍛。c)鐓粗根據(jù)沖孔模具要求，將加熱至1160 1200°C的坯料送至相應(yīng)噸位的鍛壓設(shè)備中，如空氣錘、曲臂壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)等，鐓成腰鼓形坯件，鐓粗后的坯料高度為鐓粗前的0.2 0.6倍。d)預(yù)成型及沖盲孔在將鐓粗后的腰鼓形坯件放入鍛壓設(shè)備的預(yù)成型模具中，沖壓成基本充滿(mǎn)預(yù)成型模具內(nèi)腔的帶盲孔的坯料，此道工序的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)預(yù)成型模具內(nèi)腔。 如圖1所示的預(yù)成型模具，由上模1、下模2和退料沖9組成。上模1的下方中部設(shè)置有圓臺(tái)la。下模2的上方設(shè)置有環(huán)向凹槽加，環(huán)向凹槽加將下模2上平面分割成外平面2f和內(nèi)平面2g，內(nèi)平面2g比外平面2f低，環(huán)向凹槽加的大直徑端依次通過(guò)三個(gè)傾斜面I 2b、 II 2c JII 2d與外平面2f相連，環(huán)向凹槽加的小直徑端通過(guò)傾斜面IV 2e與內(nèi)平面2g相連，傾斜面I沘與環(huán)向凹槽加軸線(xiàn)的夾角為Y，0 < γ <20°，傾斜面II 2c與下模2 上平面的夾角為α，0 < α < 15°，傾斜面III 2d,IV加與環(huán)向凹槽加軸線(xiàn)的夾角也為 α ,0 < α <15°，下模2的中心開(kāi)有圓孔池；退料沖9為圓柱體且圓柱體的頭部帶有圓錐 9a,退料沖9的直徑與下模2的圓孔2h直徑相等，下模2通過(guò)圓孔2h套在退料沖9上；上模1的圓臺(tái)Ia直徑小于下模2外平面2f的內(nèi)端直徑且大于下模2的圓孔池直徑；Y這個(gè)角度在輾擴(kuò)成型模具中為β，Y小于或等于β，因?yàn)檫€要進(jìn)行輾擴(kuò)成型。上模1的圓臺(tái)Ia所形成的預(yù)成型坯件的凹槽在坯件成品中也存在，圓臺(tái)Ia的設(shè)置也是為了減少坯件成品后續(xù)機(jī)加工量，同時(shí)也節(jié)約了原材料。為優(yōu)化預(yù)成型模具，將上模 1的圓臺(tái)Ia高度設(shè)置為1 6mm。下模2中心所開(kāi)的圓孔2h，用于退料沖9，以方便脫模。 除帶有連皮外，預(yù)成型的坯件形狀為圖8所示的最終的坯件形狀大致相同，僅在尺寸大小上有區(qū)別。e)沖連皮及壓端面在用鍛壓設(shè)備沖掉連皮的同時(shí)將坯料鍛壓成兩端面滿(mǎn)足輾制要求的坯料；考慮金屬材料的熱膨脹系數(shù)，此道工序在壓端面時(shí)將坯料鍛壓高度在坯件成品高度的基礎(chǔ)上增加0. 1 1. 5mm。f)輾擴(kuò)成型經(jīng)過(guò)上述幾道工序，出爐時(shí)1160 1180°C的坯料已降溫至1050°C 左右。輾擴(kuò)成型模具由圖2所示的輾輪、圖3所示的輾軸和圖4所示的頂輪組成。如圖2所示的輾輪3為帶有同軸內(nèi)孔的圓柱體，輾輪3由左端面、右端面、外圓環(huán)組成，外圓環(huán)由環(huán)向凹槽北分割成左端和右端。在輾輪3的左端面上有一圓柱形的定位槽 3a,該定位槽3a與輾輪3同軸且直徑大于輾輪3的內(nèi)孔直徑，輾輪3左端的外圓環(huán)直徑小于或等于右端的外圓環(huán)直徑且左、右兩端與輾輪3的軸線(xiàn)平行，輾輪3左、右兩端之間的外圓環(huán)上設(shè)置有環(huán)向凹槽北，其軸向截面形狀為環(huán)向凹槽北底面為水平面，該環(huán)向凹槽北的左側(cè)依次通過(guò)三個(gè)相連的左傾斜面I 3c、II 3d、III :3e與輾輪3左端相連，三個(gè)左傾斜面I 3c、II 3d、III :3e的傾斜方向一致，該環(huán)向凹槽: 的右側(cè)通過(guò)一個(gè)右傾斜面3f與輾輪3右端相連，右傾斜面3f與三個(gè)左傾斜面I 3c、II 3d、III :3e的傾斜方向相反，環(huán)向凹槽北的寬度隨環(huán)向凹槽北深度的增加逐漸減??；左傾斜面I 3c、III 3e和右傾斜面3f 與輾輪3左端面的夾角為α，0 < α <15°，左傾斜面II 3d與輾輪3軸線(xiàn)的夾角β，0 < β ^ 20° ；輾輪3的內(nèi)孔及定位槽3a能使輾輪3穩(wěn)固地安裝在工作架上，并能保證輾輪3 在輾壓過(guò)程中不會(huì)發(fā)生竄動(dòng)。左傾斜面II 3d的傾斜角度β與預(yù)成型中的下模傾斜面I 2b的傾斜角度Y相對(duì)應(yīng)，β的大小由坯件成品決定并與成品角度相同。輾輪3中的α為脫模角，方便脫模；同時(shí)便于輾壓過(guò)程中金屬的擠壓流動(dòng)，保證坯件金屬體充滿(mǎn)輾輪3的環(huán)向凹槽北，輾制出的坯件外形完整規(guī)則。如圖3所示的輾軸4，從左到右依次由同軸線(xiàn)的圓錐體4a、第一工作圓柱體4b、第二工作圓柱體4c和支撐圓柱體4d組成。圓錐體如左端直徑小于或等于右端直徑，第一工作圓柱體4b的直徑大于第二工作圓柱體如的直徑，支撐圓柱體4d的直徑小于第二工作圓柱體4c的直徑，圓錐體如的左端開(kāi)有螺紋連接孔如。如圖4所示的頂輪9為圓柱體且?guī)в型S的內(nèi)孔，內(nèi)孔為安裝孔。在頂輪9上設(shè)置有環(huán)向凸臺(tái)，環(huán)向凸臺(tái)由左端面9a、上平面9b和右端面9c圍成，其軸向截面形狀為該環(huán)向凸臺(tái)的左端面9a與頂輪9的左端面重合，該環(huán)向凸臺(tái)的上平面9b與頂輪9軸線(xiàn)的夾角為 β , 0彡β彡20°，該環(huán)向凸臺(tái)的右端面9c與頂輪9左端面的夾角為α，0彡α彡15°， 右端面9c的大直徑端與小直徑端的半徑差為L(zhǎng)3。上平面9b與頂輪9軸線(xiàn)的夾角β，與左傾斜面II 3d的傾斜角度β相對(duì)應(yīng)，同樣由坯件成品決定并與成品角度相同；α為脫模角， 與輾輪3中的脫模角α對(duì)應(yīng)。輾輪3左傾斜面I 3c的左、右兩端的深度差為L(zhǎng)i，下模2傾斜面II 2c的大直徑端與小直徑端的半徑差為L(zhǎng)2，Ll小于L2，這是保證對(duì)坯件變形差大的部分進(jìn)行提前輾擴(kuò)的關(guān)鍵。汽車(chē)變速器錐轂坯件的外形決定了卡入輾輪3的坯件6在此處的變形差最大；同時(shí)，輾輪3左平面I 3c左、右兩端的深度差Ll等于頂輪9中環(huán)向凸臺(tái)右端面9c的大直徑端與小直徑端的半徑差L3。輾輪3、輾軸4和頂輪9的軸線(xiàn)平行，輾輪3和輾軸4上下布置， 頂輪9安裝在輾軸4的側(cè)下方。如圖5所示，將輾輪3和輾軸4分別裝在工作架5上，將坯件6從輾軸4的右端套入輾軸4的第一工作圓柱體如和第二工作圓柱體4b上坯件6內(nèi)孔直徑大的一端位于左側(cè)，通過(guò)輾輪3上方的壓力機(jī)圖中未示出壓下輾輪3。輾輪3為主動(dòng)軸，輾軸4活接在工作架5上。結(jié)合圖5、圖6，輾輪3下移與坯件6接觸，坯件6的高度剛好能卡入輾輪3的環(huán)向凹槽北內(nèi)，輾輪3環(huán)向凹槽北首先與坯件6的最上端接觸(此處的變形差最大)，由于坯件 6的最上端變形差最大，因此在輾擴(kuò)時(shí)保證了對(duì)變形差大的部分進(jìn)行提前輾壓。輾輪3帶動(dòng)坯件6和輾軸4隨輾輪3 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)始進(jìn)行輾擴(kuò)成型。輾輪1在不斷輾壓坯件6的過(guò)程中繼續(xù)下移，坯件6的高度始終不變，坯件6的厚壁逐漸減小，同時(shí)坯件6的直徑不斷變大。如圖6所示，坯件6首先與設(shè)置在輾軸4側(cè)下方的頂輪9接觸，由頂輪9對(duì)坯件6施加一定的推力。輾輪1、輾軸4和頂輪9的旋轉(zhuǎn)方向如箭頭所示，輾輪1、頂輪9分別與坯件6 嚙合。當(dāng)坯件6與預(yù)先設(shè)置在輾軸2周?chē)男盘?hào)輪10接觸時(shí)，停止輾擴(kuò)成型工序。輾擴(kuò)成型完成時(shí)坯件的終軋溫度> 8300C ；如圖5所示，支撐架7對(duì)輾軸4起支撐作用，以保證輾軸4的正常轉(zhuǎn)動(dòng)。輾軸4在坯件6的左側(cè)設(shè)置擋板8，保證坯件6在輾擴(kuò)成型過(guò)程中不發(fā)生軸向移動(dòng)。如圖5所示，輾輪3和輾軸4的設(shè)置是依據(jù)如圖8所示的汽車(chē)變速器錐轂毛坯的結(jié)構(gòu)形式而定。在具體實(shí)施時(shí)，輾輪3的環(huán)向凹槽深度比坯件6的壁厚通常少1 3mm，因此，輾輪3在輾壓過(guò)程中與輾軸4的距離彡1 3mm。為進(jìn)一步優(yōu)化輾擴(kuò)成型工序，輾輪3上的環(huán)向凹槽北倒圓角，輾軸4的第一工作圓柱體4b的右端倒圓角。g)整形將輾制成型后的坯件用相應(yīng)的整形模具在鍛壓設(shè)備上進(jìn)行整形，進(jìn)一步提高坯件的幾何尺寸精度，此時(shí)坯件溫度彡830°C。h)正火將整形后的坯件放入正火爐中按正火工藝進(jìn)行正火，消除金屬變形應(yīng)力；
i)拋丸將正火后的坯件進(jìn)行拋丸，消除坯件表面的氧化鐵。整個(gè)工藝流程屬于鍛壓輾環(huán)加工的常用工藝流程，之所以能加工出汽車(chē)變速器錐轂毛坯這種非對(duì)稱(chēng)環(huán)向有多個(gè)不同內(nèi)外徑圓環(huán)形坯件，其關(guān)鍵是在步驟d預(yù)成型及沖盲孔中使用了如圖1所示的預(yù)成型模具和在步驟f輾擴(kuò)成型中使用了如圖2所示的輾輪3、如圖 3所示的輾軸4和如圖4所示的頂輪9，通過(guò)控制預(yù)成型模具與輾輪3的環(huán)向凹槽深度不一致，對(duì)輾擴(kuò)成型中變形差大的部分進(jìn)行提前輾壓。
權(quán)利要求
1. 一種汽車(chē)變速器錐轂輾壓制坯法，包括以下步驟a)下料依據(jù)成品錐轂坯件的尺寸計(jì)算其凈重量，在該凈重量的基礎(chǔ)上考慮火耗和沖孔連皮消耗，確定下料重量，在滿(mǎn)足下料長(zhǎng)度/圓鋼直徑<2. 5的條件下，確定圓鋼直徑和下料長(zhǎng)度，將圓鋼剪裁成所需長(zhǎng)度的坯料；b)加熱將剪好的坯料送入加熱爐中加熱至1160 1200°C；c)鐓粗根據(jù)沖孔模具要求，將加熱至1160 1200°C的坯料送至相應(yīng)噸位的鍛壓設(shè)備中墩成腰鼓形坯件，鐓粗后的坯料高度為鐓粗前的0. 2 0. 6倍；d)預(yù)成型及沖盲孔在將鐓粗后的腰鼓形坯件放入鍛壓設(shè)備的預(yù)成型模具中，沖壓成帶盲孔的預(yù)制坯料；e)沖連皮及壓端面在用鍛壓設(shè)備沖掉連皮的同時(shí)將坯料鍛壓成兩端面平整的坯料并考慮金屬材料的熱膨脹系數(shù)；f)輾擴(kuò)成型將1050°C左右的坯料套入輾擴(kuò)成型模具中進(jìn)行輾壓，輾擴(kuò)成型完成時(shí)坯件的終軋溫度彡8300C ；g)整形將輾制成型后的坯件用相應(yīng)的整形模具在鍛壓設(shè)備上進(jìn)行整形；h)正火將整形后的坯件放入正火爐中按正火工藝進(jìn)行正火，消除金屬變形應(yīng)力；i)拋丸消除坯件表面的氧化鐵；其特征在于所述步驟d中的預(yù)成型模具包括上模(1)、下模(2)和退料沖(9)，所述上模(1)的下方中部設(shè)置有圓臺(tái)(Ia)；所述下模(2)的上方設(shè)置有環(huán)向凹槽(2a)，所述環(huán)向凹槽(2a)將下模(2)上平面分割成外平面(2f)和內(nèi)平面(2g)，所述內(nèi)平面(2g)比所述外平面(2f)低，所述環(huán)向凹槽(2a)的大直徑端依次通過(guò)三個(gè)傾斜面I、II、III(2b、2C、2d)與外平面(2f)相連，所述環(huán)向凹槽(2a)的小直徑端通過(guò)傾斜面IV(2e)與內(nèi)平面(2g)相連，所述傾斜面I (2b)與環(huán)向凹槽(2a)軸線(xiàn)的夾角為γ，0 < γ <20°，所述傾斜面II (2c)與下模(2)上平面的夾角為α，0 < α彡15°，所述傾斜面III、IV (2dje)與環(huán)向凹槽(2a)軸線(xiàn)的夾角為α，0 < α <15°，所述下模(2)的中心開(kāi)有圓孔(2h);所述退料沖(9)為圓柱體且圓柱體的頭部帶有圓錐(9a)，該退料沖(9)的直徑與所述下模(2)的圓孔(2h)直徑相等，所述下模(2)通過(guò)圓孔(2h)套在所述退料沖(9)上；所述上模(1)的圓臺(tái)(Ia)直徑小于所述下模(2)外平面(2f)的內(nèi)端直徑且大于所述下模(2)的圓孔(2h)直徑；所述步驟f中的輾擴(kuò)成型模具包括輾輪(3)、輾軸(4)和頂輪(9)；所述輾輪(3)為帶有同軸內(nèi)孔的圓柱體，在輾輪(3)的左端面上有一圓柱形的定位槽 (3a),該定位槽(3a)與輾輪(3)同軸且直徑大于輾輪(3)的內(nèi)孔直徑，所述輾輪(3)左端的外圓環(huán)直徑小于或等于右端的外圓環(huán)直徑且左、右兩端與輾輪(3)的軸線(xiàn)平行，所述輾輪(3)左、右兩端之間的外圓環(huán)上設(shè)置有環(huán)向凹槽(3b)，其軸向截面形狀為所述環(huán)向凹槽 (3b)底面為水平面，該環(huán)向凹槽(3b)的左側(cè)依次通過(guò)三個(gè)相連的左傾斜面I、II、III(3C、 3d、3e)與所述輾輪(3)左端相連，所述三個(gè)左傾斜面I、II、III(3C、3d、3e)的傾斜方向一致，該環(huán)向凹槽(3b)的右側(cè)通過(guò)一個(gè)右傾斜面(3f)與所述輾輪(3)右端相連，所述右傾斜面(3f)與三個(gè)左傾斜面I、II、III(3C、3d、3e)的傾斜方向相反，所述環(huán)向凹槽(3b)的寬度隨環(huán)向凹槽(3b)深度的增加逐漸減?。凰鲎髢A斜面I、III(3c、;3e)和右傾斜面(3f)與輾輪(3)左端面的夾角為α，且0 < α彡15°，所述左傾斜面II (3d)與輾輪(3)軸線(xiàn)的夾角為β，且0 < β彡20° ；所述輾軸(4)從左到右依次由同軸線(xiàn)的圓錐體(4a)、第一、第二工作圓柱體(4b、k)和支撐圓柱體(4d)組成，所述圓錐體(4a)左端直徑小于右端直徑，所述第一工作圓柱體(4b) 的直徑大于或等于所述第二工作圓柱體(4c)的直徑，所述支撐圓柱體(4d)的直徑小于所述第二工作圓柱體(4c)的直徑，所述圓錐體(4a)的左端開(kāi)有螺紋連接孔(4e)；所述頂輪(9)為帶有同軸內(nèi)孔的圓柱體，在頂輪(9)上設(shè)置有環(huán)向凸臺(tái)，所述環(huán)向凸臺(tái)由左端面(9a)、上平面(9b)和右端面(9c)圍成，其軸向截面形狀為該環(huán)向凸臺(tái)的左端面 (9a)與頂輪(9)的左端面重合，該環(huán)向凸臺(tái)的上平面(9b)與頂輪(9)軸線(xiàn)的夾角為β，且 0彡β彡20°，該環(huán)向凸臺(tái)的右端面(9c)與頂輪(9)左端面的夾角為α，且0彡α彡15°， 所述右端面(9c)的大直徑端與小直徑端的半徑差為L(zhǎng)3 ；所述輾輪(3)左傾斜面I (3c)的左、右兩端的深度差Ll小于所述下模(2)傾斜面II (2c)的大直徑端與小直徑端的半徑差L2，所述輾輪(3)左平面I (3c)左、右兩端的深度差 Ll與所述頂輪(9)環(huán)向凸臺(tái)右端面(9c)的大直徑端與小直徑端的半徑差L3相等，所述下模(2)傾斜面I (2b)與環(huán)向凹槽(2a)軸線(xiàn)的夾角γ小于或等于所述輾輪(3)左傾斜面II (3d)與輾輪(3)軸線(xiàn)的夾角β，所述輾輪(3)、輾軸(4)和頂輪(9)的軸線(xiàn)平行，輾輪(3)和輾軸(4)上下布置，所述頂輪(9)安裝在于輾軸(4)的側(cè)下方。
2.按照權(quán)利要求1所述的汽車(chē)變速器錐轂輾壓制坯法，其特征在于所述輾輪(3 )上的環(huán)向凹槽(3b )倒圓角，所述輾軸(4)的第一工作圓柱體(4b )的右端倒圓角。
3.按照權(quán)利要求1所述的汽車(chē)變速器錐轂輾壓制坯法，其特征在于所述上模(1)的圓臺(tái)(Ia)高度為1 6mm。
4.按照權(quán)利要求1所述的汽車(chē)變速器錐轂輾壓制坯法，其特征在于所述步驟b中的加熱爐為感應(yīng)電爐或燃?xì)鉅t。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種以圓鋼為坯料的汽車(chē)變速器錐轂輾壓制坯法，經(jīng)過(guò)下料、加熱、鐓粗、沖盲孔及預(yù)成型、沖連皮及壓端面、輾擴(kuò)成型、整形、正火及拋丸等工序制成，關(guān)鍵在于預(yù)成型及沖盲孔步驟中所用的模具形成的型腔斷面與汽車(chē)變速器錐轂毛坯所對(duì)應(yīng)的不同內(nèi)、外徑的圓環(huán)內(nèi)腔大致相同；在輾擴(kuò)成型完成時(shí)輾輪和輾軸所形成的型腔斷面與汽車(chē)變速器錐轂毛坯所對(duì)應(yīng)的不同內(nèi)、外徑的圓環(huán)內(nèi)腔完全相同、輾輪的外圓環(huán)、頂輪的外圓環(huán)分別與毛坯的外圓環(huán)相嚙合；同時(shí)在輾擴(kuò)成型中變形差大的部分進(jìn)行提前輾擴(kuò)。本發(fā)明將輾環(huán)加工技術(shù)巧妙地應(yīng)用在變速器錐轂毛坯這種非對(duì)稱(chēng)圓環(huán)坯件上，最大限度地減少了后續(xù)機(jī)加工量，降低了材料消耗，延長(zhǎng)了成品的使用壽命。
文檔編號(hào)B21H1/02GK102179463SQ20101061658
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者莫亞夫 申請(qǐng)人:莫亞夫