專利名稱：偏心階梯軸的楔橫軋工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬壓力加工行業(yè)。
偏心階梯軸類零件廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床等機(jī)械產(chǎn)品上。傳統(tǒng)的制造方法是用模鍛成形，然后切邊，整形，共需三道工序完成鍛坯制造任務(wù)，工序多，材料利用率低。
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有生產(chǎn)偏心階梯軸工藝的缺點(diǎn)，提供一種生產(chǎn)過程簡單，材料利用率和生產(chǎn)率高的生產(chǎn)偏心軸的楔橫軋工藝。
本發(fā)明提出的生產(chǎn)偏心階梯軸鍛坯的方法是先將加熱的鍛坯在楔橫軋機(jī)上軋成同心階梯軸，之后再軋成偏心階梯軸。同心階梯變形、偏心階梯變形、切斷等都是在軋機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的一圈內(nèi)完成，偏心階梯變形是靠安裝在楔橫軋機(jī)上的鋃塊模具來實(shí)現(xiàn)，并且，同心階梯變形所需模具與偏心階梯所需模具是順序安裝在軋機(jī)上的，這一方法既可用在平板式楔橫軋機(jī)上，也可用在輥式楔橫軋機(jī)上。
制造同心階梯軸的過程，是依靠普通楔橫軋工藝實(shí)現(xiàn)的。在這一階段得到鍛坯上要求的非偏心部分與偏心部分在長度與直徑方向的形狀與尺寸。這一變形階段結(jié)束時(shí)，緊接著特殊形狀的鋃塊模進(jìn)入工作狀態(tài)，將變成偏心部分的階梯在特殊形狀模具的作用下，逐漸變形產(chǎn)生金屬徑向轉(zhuǎn)移，形成偏心階梯軸。在工件旋轉(zhuǎn)過程中，金屬徑向轉(zhuǎn)移是隨著壓下量逐漸增大而完成的。兩個(gè)變形階段的過渡應(yīng)平穩(wěn)，偏心部分的壓下量應(yīng)從零開始逐漸增大。
特殊鋃塊模的工作表面母線的形狀，與偏心圓直徑和偏心量大小有關(guān)，與所選用的軋機(jī)形式有關(guān)。當(dāng)選用平板式楔橫軋機(jī)時(shí)，鋃塊模工作表面母線是標(biāo)準(zhǔn)的正弦曲線，其方程為y＝-asin (x)/(r) ……(1)其中a為偏心量(a≤amax)r為偏心圓半徑當(dāng)選用兩輥式楔橫軋機(jī)時(shí)，鋃塊模工作表面母線方程為R＝R0-asin (RO)/(r) θ……(2)其中a為偏心量(a≤amax)r為偏心圓半徑R0為無偏心時(shí)模具楔頂圓半徑。
R為鋃塊模表面母線半徑。
θ為圓心角。
坐標(biāo)及各參數(shù)見附

圖1、附圖2。附圖1為平板式楔橫軋機(jī)鋃塊模具母線示意圖，附圖2為輥式楔橫軋機(jī)的鋃塊模具表面母線示意圖。
偏心量的極限值amax可由下式計(jì)算amax＝r[1+ (1 + R)/(4μ2(R + r)) (1-1 + 8 μ2]]>)]]……(3)其中r為偏心圓半徑R為無偏心時(shí)輥面楔頂圓半徑μ為模具與工件間滑動摩擦系數(shù)為保證偏心部分成形完好，偏心變形模具壓下量變化應(yīng)出現(xiàn)兩個(gè)完整的周期。第一周期完成金屬徑向轉(zhuǎn)移，第二個(gè)周期用來整形。偏心部分兩側(cè)的非偏心部分，在變形的第二階段與模具表面保持接觸，但壓下量為零。
本發(fā)明所述的偏心階梯軸楔橫軋工藝與現(xiàn)有工藝相比具有工藝簡單、減少生產(chǎn)設(shè)備、材料利用率高，鍛件精度高，生產(chǎn)率高，降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。
圖1為平板式楔橫軋機(jī)鋃塊模具的表面母線示意圖;
圖2為輥式楔橫軋機(jī)的鋃塊模具的表面母線示意圖;
圖3為“解放”CA141軸-備胎升降器零件圖;
圖4為圖3的側(cè)視圖;
圖5為鋃塊模具圖;
圖6為圖5的剖面圖;
圖7為圖5的剖視圖;
圖8為偏心軸的變形過程圖;
圖9為二輥式楔橫軋筒圖;
圖10為平板式楔橫軋簡圖;
圖11為楔橫軋變形過程簡圖;
圖12為解放CA141軸-備胎升降器楔橫軋模具展開圖。
以“解放”載重汽車中的CA141軸-備胎升降器為例。偏心量為3毫米，偏心圓半徑為14毫米，選擇兩輥式楔橫軋機(jī)，則鋃塊模工作表面母線方程為R＝R0-3sin (RO)/14 θ根據(jù)公式(3)計(jì)算出偏心極限amax＞3，這一零件的偏心量在可加工范圍內(nèi)，可以用此法生產(chǎn)。圖3、圖4為零件圖。
鋃塊模的構(gòu)造如圖6、圖7，完成發(fā)明任務(wù)的關(guān)鍵是鋃塊模應(yīng)具有正確的形狀和尺寸。鋃塊模安裝在主體模具上，主體模再安裝在楔橫軋機(jī)上下模板上或軋輥上。
偏心軸的全部成形過程如圖8所示。在1區(qū)內(nèi)毛坯變形成為所要求的同心軸，在2區(qū)內(nèi)使同心軸在鋃塊模的作用下變形成為偏心軸，軋輥轉(zhuǎn)一周兩個(gè)變形過程全部完成。除了變形前進(jìn)料外，中間過程不需要任何人工操作。
在1區(qū)內(nèi)把坯料變形成為同心階梯軸的過程是基本的楔橫軋變形，其基本原理如圖9、10所示。圖9為兩輥式楔橫軋機(jī)，圖10為平板式楔橫軋機(jī)。在軋輥和上下模塊表面上安裝尺寸相同的帶有楔形凸塊的模具，坯料放在兩模塊之間。模具運(yùn)動帶動坯料旋轉(zhuǎn)，坯料一邊旋轉(zhuǎn)一邊被壓縮而產(chǎn)生軸向延伸，形成需要的階梯軸。坯料和產(chǎn)品的橫斷面都是圓。圖11所示是模具的基本形式和金屬變形過程。Ⅰ段中，隨著模具運(yùn)動，楔塊壓入金屬深度逐漸增加，為楔入段;Ⅱ段為壓入深度一定而寬度增加過程，為展寬度;Ⅲ為整形段;Ⅳ為切斷過程，為分離段。偏心部分變形是在Ⅲ段與Ⅳ段之間增加一對偏心變形鋃塊，使同心軸變形成為偏心軸。
鋃塊模工作表面母線按公式(1)或(2)在線切割機(jī)床上加工。模具主體材料為ZG55，鋃塊模具材料為5CrMnMo，用這對鋃塊模順利地軋出軸一備胎升降器，質(zhì)量達(dá)到技術(shù)要求，與原工藝相比，節(jié)省鋼材35%，每件節(jié)省0.258公斤，每小時(shí)生產(chǎn)600件，提高生產(chǎn)率5倍，鍛件主要尺寸精度達(dá)到JB3834-85《鋼質(zhì)模鍛件公差及機(jī)械加工余量》標(biāo)準(zhǔn)中的精密級，經(jīng)低倍組織檢查，內(nèi)部無疏松。
權(quán)利要求
1.一種偏心階梯軸的楔橫軋工藝，先將加熱的坯料在楔橫軋機(jī)上軋成同心階梯軸，其特征在于同心階梯軸變形、偏心階梯軸變形、切斷是在軋機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的一圈內(nèi)完成，同心階梯軸變形階段與偏心階梯軸變形階段所需模具順序安裝在楔橫軋機(jī)上，偏心階梯軸的變形靠安裝在楔橫軋機(jī)上的鋃塊模具實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏心階梯軸的楔橫軋工藝，其特征在于鋃塊模具鋃在軋機(jī)上的母體模具上，鋃塊模具工作表面，當(dāng)選用平板式楔橫軋機(jī)時(shí)其工作表面的母線方程為y＝-asin (x)/(r) ;選用兩輥式楔橫軋機(jī)時(shí)方程為R＝Ro-asin (RO)/(r) θ偏心量的極限值公式為amax＝r[1+ (1 + R)/(4μ2(R + r)) (1-1 + 8 μ2]]>)]。
全文摘要
本發(fā)明所述的生產(chǎn)偏心階梯軸的工藝是采用特殊形式的鑲塊模，把非偏心的階梯軸變成為需要的偏心階梯軸。由毛坯到同心軸再到偏心軸這兩個(gè)變形階段都是在楔橫軋機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的一圈內(nèi)完成的。用本工藝代替模鍛生產(chǎn)偏心階梯軸鍛坯，可大大減化生產(chǎn)過程，提高材料利用率和勞動生產(chǎn)率。生產(chǎn)的偏心階梯軸鍛坯無毛邊，生產(chǎn)率較模鍛高3～5倍。
文檔編號B30B1/18GK1037862SQ8910529
公開日1989年12月13日 申請日期1989年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月10日
發(fā)明者張承鑒, 任廣升, 洪忠延, 白志斌 申請人:吉林工業(yè)大學(xué)