汽车起动机内齿轮轴及导向筒的冷挤压.pdf

锻压技术1 9 9 0 年第 5期 汽车起 动机 内齿 轮轴及 导 向筒 的冷挤压 郑州机械研究所 张燮昌 韦传世 李元洪 摘要本文叙述起动机内齿轮轴及导向筒冷挤压工步的合理选择 模具设计特 点 润滑及毛坯软化处理工艺的改进等 问题 一 前 言 内齿轮轴是近年发展起来的减速起动机 中的一个关键零件 其形状如图 1所示 它 的特点是大端头 内齿盲孔以爱多台阶细长 轴l尤其是盲孔内齿轮部分的切削加工难 以 完成 圈 1 l羹徽 1 5压力 角 2 O 齿徽 3 1 分度 卿直 径 g 4 6 5 导向筒形状如 图 2所示 是各种型号起 动机中必不可少的一个零件 其特点也是大 端头 阿基米德型线盲孔的内曲面及带柄部 分 这类零件用切削加工也很难完成 国内 某些厂家的生产工艺是大端内曲面 采用拉床 加工 然后将柄端与大端拼埠在一起 这种 产品的机械强度低 精度差 使用寿命低 我们经过反复研究 采用冷挤压方法生 产出 了这些零件 圈 2 l 9 维普资讯 二 冷挤 压工艺 的确定 1 内 齿轮 轴 据日 本资料介绍 l该零件冷挤压成形工 序 共分 四道进行 如 图 3所 示 由 冒 市 下料正挤 墩 头 减径 厦挤齿形 图 3 据分析 这种方案工序较多 我们采用 了如图 4 所示挤压方案进行试验 试验 中发 现 在工序 2 大端镦粗时出现娄双鼓形 如图 5 所示 工序 3 的挤压力较大 凸 模上所受应力达2 2 0 0 N mm 影响模具寿 命 印 曰 育 宵 下辩 正挤正挤十 镦头十 减轻反挤齿形 砖轻 f 工序1 f T J V 2 工序3 囝 4 据分析 在工序 2 镦粗时出现类双鼓 形是变形分配不合理所致 开始时 正挤及 减径力较大 所以在正挤 同时 发生了镦粗 镦粗至一定程度后 镦粗力变大 镦粗暂停 仅发生正挤 直至正挤完成 再最后镦粗成 形 由于镦粗过程不是连续完成的 中间有 过停顿 因而出现了类双鼓形 工序 3 挤齿时 模具下端虽然是开 放的 金属可以向下流动 但 由于流动路线 长 摩攘阻力很大 所以达一工序实际上是 一 个纯反挤过程 因此挤压应力较大 为解决上述二个问题 我们改进了工艺 由 下料 正挤 镦共 碱 轻 复台挤 工 序 1 工 序 2 L 工序 3 田 6 采用了如图 6 所示的工艺方案 经试验 得 到了圆满的结果 工序 2 是先自由减径 减径完毕 再开始镦粗 所以类双鼓形消失 工序 3 在挤齿的同时 复合成形下面一个 凸台 把 图 4方案 中的纯反挤过程变成 了复 合挤 凸模挤压应 力降至1 8 0 0 N 对 m 内 齿成形顺利 所以 这个方案是 比 较 合 理 的 最后 内齿轮轴的冷挤压工 艺路线为 F 维普资讯 料 退 火 润滑 正挤 退 火 润滑 镦 头 减经 退 火 润滑 复合挤 2 导 向简 据 日本资料介绍 导向筒冷挤压工艺方 案如 图7 所示 陵工艺工 序较 多 且工 序 2 3 部涉及到坯 料定位问题 我 们 根据具 体情 况采 用 r如图 8昕示工 艺方案 该 工艺 不挤4 4 L 从而减少一道冷挤工序 而挤内 曲面时刚采用复合挤 从 而降低了凸模的应 力 试验 发现 内 曲面齿形 下部 出现 如图 9 所 示的 裂纹 据分析 裂纹 形成的 主要 原因 是 F抖 撼 荇 罐 共 复 台挤 圈 8 翻9 1 在复合挤压过程中 金属同时向 上 下二 个方 向流动 在制件 某处 必然有 一 个分流面 当底部较薄 时 则易出现拉缩 及 裂纹 2 该 件内 曲面形 状复 杂 曙 相差 较大 故在反挤 压时 会 幅向上流 动趋势 不 一 则壁厚处就易被拉裂 经过 反复试验 从挤 压 凸模的 形状 找 到了解决 问题 的途 径 主 要做 法是加长该 凸 模处 刃带的 高度 使 噎薄部位加 赶流动阻 力 以减小 金属流速 对 厚处O l IJ N人该 处圆 角 以减少流动阻力 加快金属流动 使二者会 属流 动趋势差 别减 少 从 而克服 了裂纹 的产 生 使图8 所示的工艺路线得到满意的结果 囝 0 导向筒内曲面挤压凸模 一般都设计如 图1 0 所示型式 但这种结构的 凸模加工较网 难 且制造精度较低 因为一般都先用线 切 割加 工 一个阴电极 然后 用此 电极在 电火花 21 冒 印 m 甲 维普资讯 机 床上 制造 凸模 这就降低 了凸模 精度 我 们研 究改进 了 凸模结构 采用线 切害 机床直 接加工凸模 从而提高 l 制造精度 而且由 f无台阶突变 减少 了 应 力集中 也有提高 模具 寿命的作 用 2 凹 模 由于内齿轮轴杆都较长 故所需凹模高 度较大 考虑到模具加工 模具寿命 模具精 度等因素 采取了横分加纵分的剖分结构 取得了良好效 果 见图1 l 1 圈1 四 坯 料润滑与软 化工艺 的改进 1 采用高分子润滑剂 简化工艺流程 坯料表 面润滑处理是 冷挤压工 艺的 一道 审要工序 传 统的 工艺是磷化一 皂化 这 种 工艺 周期长 效率低 且质量不易控制 我们 在工作中采用 l 一种叫 4 的水摹高分 子润滑荆 使用证明 效果良好 使用时 将坯料先去除氧化皮 加热至1 0 0 1 5 0 然后 浸涂 润滑 荆 取 出 自然 晾干 4小 时后 即 可挤 压 工艺简 单 不污染环境 降 低了费 用 而其 润滑效 果 与磷化一 皂化方法 相近 2 采用等温退火工艺 改善 丕料 软 化 效 果 内齿轮轴及 导向筒所 使 用 的 材 料 均 为 2 0 Cr Mo 过去 采用的不 完全退 火工 艺如图 1 2 所示 试验证明 此工艺周期较长 坯料硬 度较高 HB l 2 0 1 4 0 效果不理想 经改进 图l 3 采用等温退火工艺 如图1 3 所示 效果较好 不仅缩 短 了 周 期 而 且坯料硬度也降低了 Bl l O 一 1 2 5 五 结 论 1 本文研 究的 冷挤压 工 艺用于生产内 齿轮轴及导 向筒 在实际生产中是可行的 并优于日本的 工艺 2 本研究中的二类零件的最终成形