一种拖拉机传动系用副变速主动轴精锻成形工艺

技术领域

本发明涉及变速箱主动轴技术领域，尤其涉及一种拖拉机传动系用副变速主动轴精锻成形工艺。

背景技术

副变速主动轴产品是拖拉机传动系中的关键部件，其结构形式为前端带有齿轮的空心轴结构，其中，在轴的后端中部有一段外花键结构，要用于拖拉机作业时低速大扭矩条件下的动力传动，运动过程中，两端为轴承支撑，花键和齿轮传递扭扭矩作用，使用过程中，有一个轴穿过产品的直径为30的中心孔，该产品加工工序主要由锻造成形、机加工热处理等三部分组成，由于目前的锻件结构形式为实心杆，需要再采用钻孔的方式对实心杆进行后续加工处理后才能实现最终产品的空心结构，这不仅导致加工效率低下，而且大大增加了制造成本。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种拖拉机传动系用副变速主动轴精锻成形工艺，本发明采用二次挤压成形和冲孔工艺，实现了锻件中心孔的锻造成形，减少了成形锻件用材料质量，取消了后续钻孔工序，提高了加工效率，通过挤压深孔工艺优化了锻件流线分布，提高了锻件整体强度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种拖拉机传动系用副变速主动轴精锻成形工艺及其模具，包括由上至下依次由齿轮、上端部和下端部一体挤压成型、且为中空结构的主动轴，上端部与下端部之间由度锥面过渡连接，主动轴的中空结构是由齿轮中部的齿轮空腔、上端部中部的上端部内孔、下端部中部的下端部内孔、以及下端部内孔的底端开口相连通形成，齿轮空腔与上端部内孔、上端部内孔与下端部内孔、下端部内孔与底端开口连接处均设有阶梯结构过渡，拖拉机传动系用副变速主动轴精锻成形工艺包括以下步骤：

S1：下料工序

在常温状态下，通过剪切模具将实心圆棒料剪断为符合工艺要求的一定长度的实心短棒料段；

S2：加热工序

将剪切好的实心短棒料段放入中频加热设备内加热到1150±30℃；

S3：成形工序

a、将加热好的料段放置到预锻模具中，通过压力机完成预锻胚体，实现齿轮、上端部和下端部的预成形，同时成形后齿轮不出现纵向毛刺现象；

b、将预锻胚体放入终锻模具中，通过压力机完成终锻胚体，实现齿轮和齿轮空腔的终成形，以及上端部和下端部的预成形；

S4：挤压工序

a、将终锻胚体放入第一挤压模具内，通过压力机完成第一挤压胚体，实现上端部内孔和上端部的终成形；

b、将第一挤压胚体放入第二挤压模具内，通过压力机完成第二挤压胚体，实现下端部和下端部内孔的终成形；

S5：冲孔工序

将第二挤压胚体放入冲孔模具中，通过冲孔模具将挤压后的连皮部分冲掉，实现底端开口的成形，完成主动轴的加工。

进一步的，S2中加热后的实心短棒料段还需通过高压水除磷设备，将加热过程中产生的表面氧化皮去除掉，去除后的实心短棒料段温度不低于1100℃。

进一步的，预锻模具包括上模座A、预锻上模、预锻下模和下模座A，下模座A上部设有预锻下模，上模座A下部设有与预锻下模A相对应的预锻上模，预锻上模与预锻下模A之间配合形成与预锻胚体相适配的形腔A，形腔A内腔下部卡放有与形腔A内壁相贴附、且贯穿预锻下模A和下模座A的预锻下顶杆。

进一步的，终锻模具包括上模座B、终锻上模、终锻下模和下模座B，下模座B上部设有终锻下模，上模座A下部设有与终锻下模相对应的终锻上模，终锻上模下部设有与齿轮空腔相适配的凸模，终锻上模与终锻下模之间配合形成与终锻胚体相适配的形腔B，形腔B内腔下部卡放有与形腔B内壁相贴附、且贯穿终锻下模和下模座B的终锻下顶杆。

进一步的，第一挤压模具包括上模板A、挤压一工步冲子、挤压一工步下模和下模板A，下模板A上部设有挤压一工步下模，挤压一工步下模内设有与第一挤压胚体相适配的形腔C，上模板A下部设有与形腔C相对应、且与上端部内孔相适配的挤压一工步冲子，形腔C内腔下部卡放有与形腔C内壁相贴附、且贯穿挤压一工步下模和下模板A的挤压一工步顶杆。

进一步，第二挤压模具包括上模板B、挤压二工步冲子、挤压二工步下模和下模板B，下模板B上部设有挤压二工步下模，挤压二工步下模内设有与第二挤压胚体相适配的形腔D，上模板B下部设有与形腔D相对应、且与下端部内孔相适配的挤压二工步冲子，形腔D内腔下部卡放有与形腔D内壁相贴附、且贯穿挤压二工步下模和下模板B的挤压二工步顶杆。

进一步，挤压二工步顶杆上端面设有用于对第二挤压胚体下端面进行锻造加工的锻头。

进一步的，冲孔模具包括上模板C、冲孔冲子、冲孔下模、支撑座和下模板C，下模板C上部设有用于支撑冲孔下模的支撑座，冲孔下模内设有与第二挤压胚体相适配的形腔E，形腔E内底面设有与底端开口匹配、且贯穿冲孔下模的冲孔，支撑座上设有与冲孔相对应的通口，上模板C下部设有与冲孔相对应、且用于贯穿第二挤压胚体形成底端开口的冲孔冲子。

进一步的，挤压一工步下模、挤压二工步下模和冲孔下模上部均设有数根支撑杆，数根支撑杆上均设有脱料板，挤压一工步冲子、挤压二工步冲子和冲孔冲子均贯穿相对应的脱料板、并经由脱料板对挤压一工步冲子、挤压二工步冲子和冲孔冲子表面进行脱料处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用二次挤压成形和冲孔工艺，实现了锻件中心孔的锻造成形，减少了成形锻件用材料质量，取消了后续钻孔工序，提高了加工效率，通过挤压深孔工艺优化了锻件流线分布，提高了锻件整体强度；本发明不仅提高了副变速主动轴的加工效率，而且降低了制造成本，经济收益十分明显，也符合目前制造业节能减排降本增效、绿色制造发展的趋势。

附图说明

图1为本发明的副变速主动轴精锻件整体结构示意图；

图2为本发明的副变速主动轴精锻件成形工步示意图；

图3为本发明的预锻模具结构示意图；

图4为本发明的终锻模具结构示意图；

图5为本发明的第一挤压模具结构示意图；

图6为本发明的第二挤压模具结构示意图；

图7为本发明的冲孔模具结构示意图 。

图中：图中：1、齿轮；2、齿轮空腔；3、上端部；4、下端部；5、上端部内孔；6、下端部内孔；7、底端开口；8、上模座A；9、预锻上模；10、形腔A；11、预锻下模；12、预锻下顶杆；13、下模座A；14、上模座B；15、终锻上模；16、凸模；17、终锻下模；18、形腔B；19、终锻下顶杆；20、下模座B；21、上模板A；22、挤压一工步冲子；23、脱料板A；24、支撑杆A；25、挤压一工步下模；26、形腔C；27、挤压一工步顶杆；28、下模板A；29、上模板B；30、挤压二工步冲子；31、脱料板B；32、支撑杆B；33、挤压二工步下模；34、形腔D；35、锻头；36、挤压二工步冲子；37、下模板B；38、上模板C；39、冲孔冲子；40、脱料板C；41、支撑杆C；42、冲孔下模；43、形腔C；44、冲孔；45、支撑座；46、通口；47、下模板C。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行说明，在描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本发明的附图对应，为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位。

请参阅说明书附图1-7，本发明提供一种技术方案：

实施例一，现有的拖拉机传动系用副变速主动轴是由上至下依次由齿轮1、上端部3和下端部4一体挤压成型、且为中空结构的主动轴，上端部3与下端部4之间由20度锥面过渡连接，主动轴的中空结构是由齿轮1中部的齿轮空腔2、上端部3中部的上端部内孔5、下端部4中部的下端部内孔6、以及下端部内孔6的底端开口7相连通形成，齿轮空腔2与上端部内孔5、上端部内孔5与下端部内孔6、下端部内孔6与底端开口7连接处均设有阶梯结构过渡；

一种拖拉机传动系用副变速主动轴精锻成形工艺包括以下步骤：

S1：下料工序

在常温状态下，通过剪切模具将实心圆棒料剪断为符合工艺要求的一定长度的实心短棒料段；

S2：加热工序

将剪切好的实心短棒料段放入中频加热设备内加热到1150±30℃，加热后的实心短棒料段还需通过高压水除磷设备，将加热过程中产生的表面氧化皮去除掉，去除后的实心短棒料段温度不低于1100℃；

S3：成形工序

a、将加热好的料段放置到预锻模具中，通过压力机完成预锻胚体，实现齿轮1、上端部3和下端部4的预成形，同时成形后齿轮1不出现纵向毛刺现象；

b、将预锻胚体放入终锻模具中，通过压力机完成终锻胚体，实现齿轮1和齿轮空腔2的终成形，以及上端部3和下端部4的预成形；

S4：挤压工序

a、将终锻胚体放入第一挤压模具内，通过压力机完成第一挤压胚体，实现上端部内孔5和上端部3的终成形；

b、将第一挤压胚体放入第二挤压模具内，通过压力机完成第二挤压胚体，实现下端部4和下端部内孔6的终成形；

S5：冲孔工序

将第二挤压胚体放入冲孔模具中，通过冲孔模具将挤压后的连皮部分冲掉，实现底端开口7的成形，完成主动轴的加工；

其中，预锻模具包括上模座A8、预锻上模9、预锻下模11和下模座A13，下模座A13上部设有预锻下模11，上模座A8下部设有与预锻下模A11相对应的预锻上模9，预锻上模9与预锻下模A11之间配合形成与预锻胚体相适配的形腔A10，形腔A10内腔下部卡放有与形腔A10内壁相贴附、且贯穿预锻下模A11和下模座A13的预锻下顶杆12；

终锻模具包括上模座B14、终锻上模15、终锻下模17和下模座B20，下模座B20上部设有终锻下模17，上模座A8下部设有与终锻下模17相对应的终锻上模15，终锻上模15下部设有与齿轮空腔2相适配的凸模16，终锻上模15与终锻下模17之间配合形成与终锻胚体相适配的形腔B18，形腔B18内腔下部卡放有与形腔B18内壁相贴附、且贯穿终锻下模17和下模座B20的终锻下顶杆19；

第一挤压模具包括上模板A21、挤压一工步冲子22、挤压一工步下模25和下模板A28，下模板A28上部设有挤压一工步下模25，挤压一工步下模25内设有与第一挤压胚体相适配的形腔C26，上模板A21下部设有与形腔C26相对应、且与上端部内孔5相适配的挤压一工步冲子22，形腔C26内腔下部卡放有与形腔C26内壁相贴附、且贯穿挤压一工步下模25和下模板A28的挤压一工步顶杆27。

第二挤压模具包括上模板B29、挤压二工步冲子30、挤压二工步下模31和下模板B35，下模板B35上部设有挤压二工步下模31，挤压二工步下模31内设有与第二挤压胚体相适配的形腔D32，上模板B29下部设有与形腔D32相对应、且与下端部内孔6相适配的挤压二工步冲子34，形腔D32内腔下部卡放有与形腔D32内壁相贴附、且贯穿挤压二工步下模31和下模板B35的挤压二工步顶杆34，挤压二工步顶杆34上端面设有用于对第二挤压胚体下端面进行锻造加工的锻头33；

冲孔模具包括上模板C36、冲孔冲子37、冲孔下模38、支撑座41和下模板C43，下模板C43上部设有用于支撑冲孔下模38的支撑座41，冲孔下模38内设有与第二挤压胚体相适配的形腔E39，形腔E39内底面设有与底端开口7匹配、且贯穿冲孔下模38的冲孔40，支撑座41上设有与冲孔40相对应的通口42，上模板C36下部设有与冲孔40相对应、且用于贯穿第二挤压胚体形成底端开口7的冲孔冲子37；

在进行加工过程中，预锻模具内的上模座A8、终锻模具内的上模座B14、第一挤压模具中的上模板A21、第二挤压模具内的上模板B29和冲孔模具内的上模板C36均安装在挤压压力设备的滑块部分，预锻模具内的下模座A13、终锻模具内的下模座B20、第一挤压模具中的下模板A28、第二挤压模具内的下模板B37和冲孔模具内的下模板C47均安装在挤压压力设备的工作台上，在挤压压力设备的带动下做上下运动，并完成预锻、终锻、挤压一、挤压二、冲孔工步的过程。

实施例二，在进行挤压冲孔过程中，挤压一工步冲子22、挤压二工步冲子30和冲孔冲子37对胚料进行冲孔挤压后，其表面会黏附有胚料，为了避免对后续其他胚料的加工产生影响，挤压一工步下模25、挤压二工步下模31和冲孔下模38上部均设有数根支撑杆24，数根支撑杆24上均设有脱料板23，挤压一工步冲子22、挤压二工步冲子30和冲孔冲子37均贯穿相对应的脱料板23、并经由脱料板23对挤压一工步冲子22、挤压二工步冲子30和冲孔冲子37表面进行脱料处理。

本发明未详述部分为现有技术，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将上述实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求内容。