半轴齿轮轴颈外圆扁及端面双曲线油槽近净成形锻造方法与流程

本发明属于模具锻造领域，具体涉及半轴齿轮轴颈外圆扁及端面双曲线油槽近净成形锻造方法。

背景技术：

差速器行星、半轴直齿锥齿轮是车辆传动系统中的关键零件，无论车辆的双级桥还是单级桥，其内部差减总成中都有一套或数套差速器行星、半轴直齿锥齿轮，在传动系统中发挥着至关重要的作用；为了确保差速器直齿锥齿轮在啮合转动过程中，处于良好的工作状态，其齿轮的安装面与差壳之间的润滑就显得极为重要，不同的车桥厂家采取了不同的方法，要么是半轴齿轮轴颈上增加一螺旋油槽或轴颈外圆铣扁，要么是安装基准面上增添一偏心环形油槽或两条对称双曲线油槽，单一的轴颈上螺旋油槽及安装基准面上的偏心环形油槽，都不难加工，且加工效率也不低；加工效率较低的就是半轴齿轮轴颈外圆上添加对称两个或四个扁，更难加工的就是安装基准面上的两条对称双曲线油槽，必须装夹两次且还要保证其对称性，如若遇到同一件半轴齿轮，外圆轴颈上既需要铣扁，安装基准面上又需要加工两条对称双曲线油槽，那更是难上加难，且效率极低，因此需要一种效率高、节约原材料、刀具消耗少、降低制造成本的半轴齿轮轴颈外圆扁及端面双曲线油槽近净成形锻造方法具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种效率高、节约原材料、刀具消耗少、降低制造成本的半轴齿轮轴颈外圆扁及端面双曲线油槽近净成形锻造方法。

本发明的目的是这样实现的：半轴齿轮轴颈外圆扁及端面双曲线油槽近净成形锻造方法，其包括如下步骤：

A、根据差速器半轴齿轮产品图纸，利用软件对零件图进行三维造型，生成冷态的锻件三维实体；

B、然后结合锻造条件及机加工情况，在外圆及安装基准面上预留适当的机加余量，参考被锻造材料的线膨胀系数及锻造温度，计算出所需锻造温度下的收缩率，对步骤A中的冷态的锻件三维实体进行膨胀，生成热态实体锻件，然后由热态实体锻件转生成热态专用下凹模实体造型；

C、最后对步骤B中热态专用下凹模实体造型编程后在数控铣上，先热前粗铣加工型腔，热处理后再精铣加工型腔，至此热态专用下凹模已加工成形；

D、然后将步骤C中热态专用下凹模，以及上顶杆、下顶杆、上模垫板、上模套、下模套、上齿形模，安装、紧固于锻造设备上，分别校验粗锻、精锻上齿形模的齿槽和热态专用下凹模铣扁位置的对应关系一致，待校验符合要求后，即对模具进行预热处理，待模具预热至特定温度范围即可进行锻造；

E、将锯切合格的棒料段，置于中频感应加热炉中，根据棒料段规格，调整进料频率，将加热至所需锻造温度的棒料段，先置于粗锻生产线的热态专用下凹模中，启动已调节好打击力的锻造设备，对棒料段进行一次性打击，然后在锻造设备上滑块回升的过程中，启动顶料装置，使得粗锻半轴齿轮热态锻件，及时被下顶杆顶出下模腔，利用人工或机械手取走粗锻半轴齿轮热态锻件；

F、将步骤E中的粗锻半轴齿轮热态锻件置于精锻生产线的热态专用下凹模中，启动已调节好打击力的锻造设备，对粗锻半轴齿轮热态锻件进行二次打击，生成精锻半轴齿轮热态锻件，然后在锻造设备上滑块回升的过程中，启动顶料装置，使得精锻半轴齿轮热态锻件及时被下顶杆顶出下模腔，利用人工或机械手，取走精锻半轴齿轮热态锻件。

所述的步骤A中的软件为SolidWorks三维软件。

所述的步骤B中的收缩率的计算，要结合锻造条件及机加工情况，在外圆及安装基准面上预留适当的机加余量，参考被锻造材料的线膨胀系数及锻造温度。

所述的步骤D中的校验粗锻、精锻上齿形模的齿槽和热态专用下凹模铣扁位置的对应关系，要利用专用校验件，严格执行对模程序。

所述的步骤D中的特定温度范围是200～260℃。

所述的步骤F中精锻半轴齿轮热态锻件的轴颈外圆上加对称两个扁。

所述的步骤F中精锻半轴齿轮热态锻件的双曲线油槽，其底部宽度B为8mm、高度h为2.5mm、其两个斜面之间成90°夹角。

本发明的有益效果：轴颈外圆带扁及端面有双曲线油槽半轴齿轮常规的加工工艺为：合格的精密锻造毛坯→冷切边→抛丸→钻内孔→车外轮廓→精车内孔→车双曲线油槽→拉削内花键→外圆铣扁→清洗→热处理渗碳淬火→抛丸→磨削安装基准面；车双曲线油槽时需设计专用工装，且车完单边的，需二次装夹且保证其对称性，加工效率和难度可想而知；本发明专利就是提供差速器半轴齿轮轴颈外圆扁及端面双曲线油槽净成形锻造的方法，达到半轴齿轮轴颈外圆扁及端面双曲线油槽，经一火两锻成形后不再进行铣削及车削加工；本发明的锻造方法，既实现了半轴齿轮轴颈外圆上加对称两个扁，同时也实现了安装基准面上的两条对称双曲线油槽的加工；本发明的关键技术是专用下凹模的三维造型、下料重量的控制及第一次粗锻和第二次精锻时，下凹模的铣扁方向与上齿形模齿槽位置的对应关系，只有严格控制上述三个关键点，才能够使得最终半轴齿轮轴颈外圆扁及端面双曲线油槽符合图纸要求；总的，本发明具有效率高、节约原材料、刀具消耗少、降低制造成本的优点。

附图说明

图1为本发明的锻造模具装配的示意图。

图2为本发明的锻造完成的差速器半轴齿轮轴锻件的示意图。

图3为图2的A-A示意图。

图4为图2的B-B示意图。

图5为下凹模的主视图。

图6为下凹模型腔的俯视图。

图中：1、上顶杆 2、下顶杆 3、上模垫板 4、热态专用下凹模 5、上模套 6、下模套 7、上齿形模 8、双曲线油槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

半轴齿轮轴颈外圆扁及端面双曲线油槽近净成形锻造方法，其包括如下步骤：

A、根据差速器半轴齿轮产品图纸，利用SolidWorks三维软件，对零件图进行三维造型，生成冷态的锻件三维实体；

B、然后要结合锻造条件及机加工情况，在外圆及安装基准面上预留适当的机加余量，参考被锻造材料的线膨胀系数及锻造温度，计算出所需锻造温度下的收缩率，对步骤A中的冷态的锻件三维实体进行膨胀，生成热态实体锻件，然后由热态实体锻件转生成热态专用下凹模4实体造型；

C、最后对步骤B中热态专用下凹模4实体造型编程后在数控铣上，先热前粗铣加工型腔，热处理后再精铣加工型腔，至此热态专用下凹模4已加工成形，如图5、图6所示；

D、然后将步骤C中热态专用下凹模4，如图5、图6所示，以及上顶杆1、下顶杆2、上模垫板3、上模套5、下模套6、上齿形模7，安装、紧固于锻造设备上，如图1所示，利用专用校验件，严格按对模程序，分别校验粗锻、精锻上齿形模7的齿槽和热态专用下凹模4铣扁位置的对应关系一致，如图1所示，待校验符合要求后，即对模具进行预热处理，待模具预热至200～260℃即可进行锻造；

E、将锯切合格的棒料段，置于中频感应加热炉中，根据棒料段规格，调整进料频率，将加热至所需锻造温度的棒料段，先置于粗锻生产线的热态专用下凹模4中，如图1、图5、图6所示，启动已调节好打击力的锻造设备，对棒料段进行一次性打击，然后在锻造设备上滑块回升的过程中，启动顶料装置，使得粗锻半轴齿轮热态锻件，及时被下顶杆2顶出下模腔，利用人工或机械手取走粗锻半轴齿轮热态锻件；

F、将步骤E中的粗锻半轴齿轮热态锻件置于精锻生产线的热态专用下凹模4中，如图1、图5、图6所示，启动已调节好打击力的锻造设备，对粗锻半轴齿轮热态锻件进行二次打击，生成精锻半轴齿轮热态锻件，然后在锻造设备上滑块回升的过程中，启动顶料装置，使得精锻半轴齿轮热态锻件，及时被下顶杆顶出下模腔，利用人工或机械手，取走锻造完成的精锻半轴齿轮热态锻件，如图2所示。

所述的步骤F中锻造完成的精锻半轴齿轮热态锻件的轴颈外圆上加对称两个扁，如图2所示。

所述的步骤F中锻造完成的精锻半轴齿轮热态锻件的双曲线油槽，其底部宽度B为8mm、高度h为2.5mm、其两个斜面之间成90°夹角，如图3、图4所示。

本发明具体实施时：轴颈外圆带扁及端面有双曲线油槽半轴齿轮常规的加工工艺为：合格的精密锻造毛坯→冷切边→抛丸→钻内孔→车外轮廓→精车内孔→车双曲线油槽→拉削内花键→外圆铣扁→清洗→热处理渗碳淬火→抛丸→磨削安装基准面；车双曲线油槽时需设计专用工装，且车完单边的，需二次装夹且保证其对称性，加工效率和难度可想而知；本发明专利就是提供差速器半轴齿轮轴颈外圆扁及端面双曲线油槽净成形锻造的方法，达到半轴齿轮轴颈外圆扁及端面双曲线油槽，经一火两锻成形后不再进行铣削及车削加工；本发明的锻造方法，既实现了半轴齿轮轴颈外圆上加对称两个扁，同时也实现了安装基准面上的两条对称双曲线油槽的加工；本发明的关键技术是专用下凹模的三维造型，下料重量的控制及第一次粗锻和第二次精锻时，下凹模的铣扁方向与上齿形模齿槽位置的对应关系，只有严格控制上述三个关键点，才能够使得最终半轴齿轮轴颈外圆扁及端面双曲线油槽符合图纸要求；总的，本发明具有效率高、节约原材料、刀具消耗少、降低制造成本的优点。