本發(fā)明涉及錐齒輪（傘齒輪）軸和金屬材料的控制成形技術(shù)，屬機械裝備制造業(yè)領(lǐng)域。具體是一種錐齒輪（傘齒輪）軸的精密近凈成形工藝及裝置，適用于大批量的汽車、拖拉機、摩托車、航空、艦船、坦克等錐齒輪軸類零件的精密近凈成形。

背景技術(shù)：

目前，錐齒輪軸類零件，通常是利用銑床機械切屑加工或熱模鍛而成。機加工存在著刀具壽命低、成本高、產(chǎn)品的尺寸同一性不好、生產(chǎn)效率低、材料利用率不高等問題。熱模鍛因加熱使得錐齒輪和軸的表面粗糙度差需再精整，工序多且能源消耗大。隨著汽托工業(yè)和直升機、艦船、坦克等軍用裝備的迅猛發(fā)展和高性能的要求，傳統(tǒng)的銑床機械切屑加工和熱模鍛方法已無法滿足愈來愈大批量和高質(zhì)量的市場需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的正是針對上述現(xiàn)有工藝中所存在的不足之處而提供一種用于錐齒輪軸精密近凈成形的工藝及裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明的錐齒輪軸的精密近凈成形工藝包括以下步驟：

a、棒料精密鋸切下料；

b、退火處理；

c、采用fm-4水基高分子潤滑劑潤滑毛坯；

d、冷鐓預(yù)成形錐毛坯：采用室溫冷鐓的方法，根據(jù)錐齒輪軸的齒錐角和軸臺階的形狀初步預(yù)成形毛坯，為下一步近凈成形錐齒輪和臺階軸奠定基礎(chǔ)；

e、二硫化鉬潤滑：將二硫化鉬粉與機油按重量百分比30%～40%∶60%～70%攪拌均勻，之后將配制好的二硫化鉬涂覆在預(yù)成形的錐毛坯表面上，直接放入近凈成形模具內(nèi)成形；

f、精密近凈成形：在精密近凈成形裝置上成形錐齒輪軸；

g、根據(jù)需要進行機加工；

h、成品。

本發(fā)明的精密近凈成形裝置包括由上至下依次設(shè)置的上組合錐齒模、下組合臺階軸模、強化墊板和頂出限位塊等四部分；所述上組合錐齒模包括由內(nèi)至外依次套裝在一起的錐齒輪芯模、芯模緊固套、芯模強化加固套；所述下組合臺階軸模是由內(nèi)至外依次采用過盈配合方式套裝在一起的臺階軸模、臺階軸模套、臺階軸模固定圈組合而成；所述強化墊板由采用過盈配合方式套裝在一起的內(nèi)強化板與外板組成；所述頂出限位塊是由內(nèi)至外套裝在一起的頂料桿和限位塊組成，且所述頂料桿的上端豎直向上通過內(nèi)強化板的中心通孔延伸至臺階軸模的模腔中。

本發(fā)明中所述的錐齒輪芯模的上部預(yù)留有既能確保錐齒輪齒形充滿又利于多余金屬分流，同時還可以有效改善模具的受力分布狀況的透氣分流孔，從而可以大大提高錐模的使用壽命；所述透氣分流孔的直徑既不能大也不能小，大了金屬易流向孔內(nèi)，造成錐齒充不滿；太小又會使得金屬的變形抗力增加，造成模具開裂。經(jīng)驗認(rèn)為該分流孔的直徑ｄ=0.15～0.2ｄ（錐齒輪大端直徑）比較合適。

在本發(fā)明的裝置中，由內(nèi)強化板與外板組成的強化墊板區(qū)別于常規(guī)墊板。常規(guī)墊板通常是采用普通合金鋼整體制做，熱處理硬度和強度都不高，而本發(fā)明則采用的分體組合式強化墊板，其內(nèi)強化板可以用模具鋼或合金鋼制造，其硬度和強度能夠處理的優(yōu)于常規(guī)墊板。這樣不但不易變形、壓塌和碎裂，同時還可以有效防護臺階軸模的損壞，另外，還可以根據(jù)需要更換內(nèi)強化板以便多場合互換使用，從而減少墊板數(shù)量，節(jié)約模具材料。

本發(fā)明中的“冷鐓預(yù)成形錐毛坯”，不同于熱模鍛預(yù)制坯。熱模鍛大多采用機加工車屑制坯。毛坯有毛刺需特別處理，同時需用大量的車床、刀、量具和人力等。熱模鍛也有采用熱鍛預(yù)制坯的但必須去除表面氧化皮。本工藝則采用室溫冷鐓的方法，根據(jù)錐齒輪軸的齒錐角和軸臺階的形狀初步預(yù)成形毛坯，為下一步近凈成形錐齒輪和臺階軸奠定基礎(chǔ)。

本發(fā)明中的“二硫化鉬潤滑”，指的是將二硫化鉬粉和機油按一定比例攪拌均勻放置在一小容器內(nèi)，由油壓機操作工手工將預(yù)成形的錐毛坯表面粘上二硫化鉬，直接放入近凈成形模具內(nèi)成形，不需要大規(guī)模的加熱、除銹、潤滑工序，但卻達到減小摩擦阻力和提高工件的表面光潔度的目的。因為，上道潤滑工序的高分子潤滑劑在錐毛坯表面尚有粘附，該“二硫化鉬潤滑”工序?qū)崬闈櫥瑒┑亩窝a充，省卻了繁瑣的常規(guī)潤滑，操作便利、節(jié)能、無污染、效果好。

所述成品為錐齒輪軸類零件。

更具體說，本發(fā)明的成形工藝過程為：采用高速帶鋸精密鋸切棒料,然后進行軟化退火處理，拋丸去除棒料表面氧化皮，清洗除銹加熱，采用高分子潤滑劑潤滑毛坯，然后冷鐓預(yù)成形錐毛坯。將預(yù)成形錐毛坯經(jīng)二硫化鉬補充潤滑后放入錐齒輪軸精密近凈成形裝置上成形錐齒輪軸。成形錐齒輪軸工件時，把模具裝配好,小心謹(jǐn)慎地將錐齒模與臺階軸模調(diào)整對中，以保證錐齒輪軸的尺寸精度。

本發(fā)明中所述的上組合錐齒模通常直接安裝在油壓機的通用上模架里即可使用，操作起來方便易行，經(jīng)濟實用。所述頂出限位塊、強化墊板和下組合臺階軸模應(yīng)用時由下至上依次放置在油壓機的通用下模架內(nèi)，根據(jù)需要調(diào)整上下模對中即可精密近凈成形錐齒輪軸。

本發(fā)明的成形裝置的操作程序如下：先將錐齒輪芯模與芯模緊固套過盈配合，然后再和芯模強化加固套過盈壓合，然后將該上組合錐齒模安裝在油壓機的通用上模架里。將臺階軸模與臺階軸模套過盈配合，然后與臺階軸模固定圈過盈配合。將內(nèi)強化板與外板過盈壓合在一起組成強化板。應(yīng)用時先將限位塊和頂料桿放入到所用油壓機的通用下模架內(nèi)，然后將內(nèi)強化板與外板組成的強化板放入模架，再將組合臺階軸模放入，根據(jù)需要調(diào)整上下模對中。將冷鐓預(yù)成形錐毛坯放入下組合臺階軸模內(nèi)，隨著壓機的下行迫使金屬流動擠壓成形出錐齒輪軸。當(dāng)冷擠壓精密成形錐齒輪軸達到設(shè)定要求時，壓機停止下行而回程，錐齒輪軸工件上部脫離錐齒輪芯模，下部分通過頂料桿10將工件頂出。如此循環(huán)往復(fù)即可大批量生產(chǎn)錐齒輪軸類零件。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、采用本精密近凈成形工藝及裝備成形的錐齒輪軸，具有連續(xù)的金屬纖維流線，避免了機械切屑加工時在齒根部形成的刀痕、微裂紋和光潔度差等缺陷，材料組織更加致密，所以，零件耐磨損，強度高，使用壽命大大提高。

2、采用本精密近凈成形工藝及裝備成形的錐齒輪軸，可以大大縮短加工工時，生產(chǎn)效率約是機加工的15～20倍．并且可節(jié)省大量的刀、量、卡具及機加工所需的設(shè)備、人力、能源，同時材料的利用率亦大大提高，零件的尺寸同一性好，質(zhì)量高，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，非常適合大批量生產(chǎn)應(yīng)用。

3、該工藝及裝置適合于錐齒輪軸的精密近凈成形。該成形裝置結(jié)構(gòu)簡單新穎，加工制做容易，使用操作便利，模具壽命長，適宜大批量生產(chǎn)應(yīng)用。本裝置將錐齒輪芯模的上部加工有透氣分流孔，既能確保錐齒輪齒形充滿又利于多余金屬分流，同時還可以有效改善模具的受力分布狀況，從而可以大大提高錐模的使用壽命。強化墊板不同于常規(guī)墊板，其硬度和強度優(yōu)于常規(guī)墊板，不易壓碎變形，同時還可以有效防護臺階軸模的損壞，另外，還可以根據(jù)需要更換內(nèi)強化板以便多場合互換使用，從而可減少墊板數(shù)量，節(jié)省昂貴的模具材料，經(jīng)濟效益顯著。

4、錐齒輪軸的精密近凈成形工藝中，采用二硫化鉬補充潤滑預(yù)成形毛坯，能有效減小摩擦力，提高錐齒輪軸表面光潔度。二硫化鉬潤滑無污染、無毒害、節(jié)能，操作簡單。

5、該成形裝置結(jié)構(gòu)簡單有創(chuàng)新，易于加工制做，大大地節(jié)省了昂貴的模具材料，經(jīng)濟效益顯著。同時使用操作便利，模具壽命長、更換容易，適宜于大批量生產(chǎn)應(yīng)用。

6、本發(fā)明采用的精密近凈成形工藝，確定的工藝參數(shù)合理，精密近凈成形的錐齒輪軸零件，其錐齒形的表面光潔度、精度、尺寸等均達到零件的設(shè)計要求，無需再機加工即可使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的錐齒輪軸的精密凈成形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中序號：1是錐齒輪芯模，2是芯模緊固套，3是錐齒輪軸工件，4是芯模強化加固套，5是臺階軸模，6是臺階軸模套，7是臺階軸模固定圈，8是內(nèi)強化板，9是外板，10是頂料桿，11是限位塊。

具體實施方式

本發(fā)明以下將結(jié)合實施例（附圖）作進一步描述：

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明的錐齒輪軸的精密近凈成形工藝包括以下步驟：

a、棒料精密鋸切下料；

b、退火處理；

c、采用高fm-4分子潤滑劑潤滑毛坯；

d、冷鐓預(yù)成形錐毛坯：采用室溫冷鐓的方法，根據(jù)錐齒輪軸的齒錐角和軸臺階的形狀初步預(yù)成形毛坯，為下一步近凈成形錐齒輪和臺階軸奠定基礎(chǔ)；

e、二硫化鉬潤滑：將二硫化鉬粉與機油按重量百分比30%～40%∶60%～70%攪拌均勻，之后將配制好的二硫化鉬涂覆在預(yù)成形的錐毛坯表面上，直接放入近凈成形模具內(nèi)成形；

f、精密近凈成形：在精密近凈成形裝置上成形錐齒輪軸；

g、根據(jù)需要進行機加工；

h、成品。

進一步說，本發(fā)明采用高速帶鋸精密鋸切棒料,然后進行軟化退火處理，去除坯料表面氧化皮，采用高分子潤滑劑將毛坯潤滑處理，然后冷鐓預(yù)成形錐毛坯。將預(yù)成形錐毛坯經(jīng)二硫化鉬潤滑后放入錐齒輪軸精密近凈成形裝置上成形錐齒輪軸。成形錐齒輪軸工件時，把模具裝配好,小心謹(jǐn)慎地將錐齒模與臺階軸模調(diào)整對中，以便保證錐齒輪軸的尺寸精度。

本發(fā)明的成形裝置結(jié)合圖1做進一步描述：

本發(fā)明的精密近凈成形裝置包括由上至下依次設(shè)置的上組合錐齒模、下組合臺階軸模、強化墊板和頂出限位塊等四部分；所述上組合錐齒模包括由內(nèi)至外依次套裝在一起的錐齒輪芯模(1)、芯模緊固套(2)、芯模強化加固套(4)；所述下組合臺階軸模是由內(nèi)至外依次采用過盈配合方式套裝在一起的臺階軸模(5)、臺階軸模套(6)、臺階軸模固定圈（7）組合而成；所述強化墊板由采用過盈配合方式套裝在一起的內(nèi)強化板（8）與外板（9）組成；所述頂出限位塊是由內(nèi)至外套裝在一起的頂料桿（10）和限位塊(11)組成，且所述頂料桿（10）的上端豎直向上通過內(nèi)強化板（8）的中心通孔延伸至臺階軸模(5)的模腔中。

本發(fā)明中所述的錐齒輪芯模(1)的上部預(yù)留有既能確保錐齒輪齒形充滿又利于多余金屬分流，同時還可以有效改善模具的受力分布狀況的透氣分流孔，從而可以大大提高錐模的使用壽命；所述透氣分流孔的直徑既不能大也不能小，大了金屬易流向孔內(nèi)，造成錐齒充不滿；太小又會使得金屬的變形抗力增加，造成模具開裂。經(jīng)驗認(rèn)為該分流孔的直徑ｄ=0.15～0.2ｄ（錐齒輪大端直徑）比較合適。

在本發(fā)明的裝置中，由內(nèi)強化板（8）與外板（9）組成的強化墊板區(qū)別于常規(guī)墊板。常規(guī)墊板通常是采用普通合金鋼整體制做，熱處理硬度和強度都不高，而本發(fā)明則采用的分體組合式強化墊板，其內(nèi)強化板（8）可以用模具鋼或合金鋼制造，其硬度和強度能夠處理的優(yōu)于常規(guī)墊板。這樣不但不易變形、壓塌和碎裂，同時還可以有效防護臺階軸模的損壞，另外，還可以根據(jù)需要更換內(nèi)強化板以便多場合互換使用，從而減少墊板數(shù)量，節(jié)約模具材料。

本發(fā)明裝置的具體裝配方式如下：先將錐齒輪芯模(1)與芯模緊固套(2)過盈配合，然后再和芯模強化加固套(4)壓合，然后將該上組合錐齒模安裝在油壓機的通用上模架內(nèi)；將臺階軸模(5)與臺階軸模套(6)過盈配合，然后與臺階軸模固定圈（7）過盈壓合；將內(nèi)強化板（8）與外板（9）過盈壓合在一起組成強化板。應(yīng)用時先將限位塊(11)和頂料桿（10）放入到所用油壓機的通用下模架內(nèi)，然后將強化板放入模架，再將組合臺階軸模放入，根據(jù)需要調(diào)整上下模對中，最后固定上下模具。

將冷鐓預(yù)成形的錐毛坯放到下組合臺階軸模內(nèi)，隨著油壓機的下行迫使金屬流動擠壓成形出錐齒輪軸。當(dāng)冷擠壓的錐齒輪軸工件達到設(shè)計要求時，壓機停止下行而回程，錐齒輪軸工件上部脫離錐齒輪芯模，下部分則通過頂料桿10將工件頂出。如此循環(huán)往復(fù)即可大批量生產(chǎn)錐齒輪軸類零件。

所謂的精密近凈成形錐齒輪軸零件，就是利用本發(fā)明的裝置將錐齒輪軸的錐齒面和軸臺階部分凈成形而不用再機加工即可使用，或者是軸臺階處稍微加工可使用。因此，應(yīng)用本發(fā)明時應(yīng)小心謹(jǐn)慎地調(diào)整錐齒輪芯模和臺階軸模，使其上下對中，從而保證成形的錐齒輪軸工件的精度達到設(shè)計要求。