[發明專利]一種中高頻感應加熱滾軋成形花鍵軸的方法

有效

• 申請號: 201210305144.9
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN102814435A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 張大偉;趙升噸;李泳嶧;范淑琴
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B21H1/00
• 分類號: B21H1/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明屬于先進材料成形技術領域，具體涉及一種中高頻感應加熱滾軋成形花鍵軸的方法。

背景技術

花鍵是機械系統中用來傳遞力和扭矩的關鍵零件，花鍵聯接作為一種聯接強度高、結構緊湊、可靠性高的聯接方式，在汽車以及各種車輛和裝備制造業中應用非常廣泛。

隨著汽車工業的快速發展，高強度高精度花鍵的需求量日益增加且使用要求不斷提高，對傳統花鍵的加工工藝及設備提出了新的挑戰。花鍵的加工工藝主要分為傳統的切削加工和塑性成形加工，傳統的花鍵切削加工工藝存在切削加工強度高、生產率低、機械性能和表面質量差等缺點，而花鍵滾軋成形工藝無屑加工范疇，具有生產效率高、材料利用率高、成形載荷小、工件尺寸精度穩定、產品性能好等諸多優點，在漸開線花鍵加工制造中得到廣泛應用。然而室溫下的高強度鋼變形抗力大，使得高強度鋼花鍵冷滾軋成形載荷大、材料流動困難，并且成形設備傳動系統和整體剛度也面臨極大的挑戰。

溫成形集中了冷成形和熱成形工藝的優點，不僅可有效降低變形抗力，提高金屬材料塑性成形能力；并且避免了熱成形能耗大，易產生過熱、氧化、脫碳，以及加工余量大等缺點；能夠獲得較好的產品表面質量和較高的尺寸精度。目前，由于溫成形的諸多優點，眾多學者對該工藝開展了廣泛的研究，應用到很多生產場合并取得了滿意的效果，例如溫拉深成形、溫擠壓成形、溫鍛精密成形等，但還沒有將溫成形技術應用于花鍵滾軋的塑性加工工藝中。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種中高頻感應加熱滾軋成形花鍵軸的方法，花鍵成形載荷小，材料流動性能好，能夠加工材料變形抗力大和大模數花鍵類零件，具有成形精度和表面質量高、生產效率高、加工范圍廣、通用性強的優點。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種中高頻感應加熱滾軋成形花鍵軸的方法，包括如下步驟：

步驟1，裝夾工件2，工件2由前頂尖1及后頂尖3夾緊，使工件2的軸線同兩個滾軋模具5的軸線在同一水平面上，兩個滾軋模具5軸線平行，對稱分布在工件2兩側，工件2上成形花鍵段a靠近滾軋模具5；

步驟2，工件2上成形花鍵段a表面局部加熱，具體為：

2.1、工件2向滾軋模具5方向進給，工件2上成形花鍵段a進入中高頻感應加熱器4內，中高頻感應加熱器4配置在擠壓滾軋模具5和工件2裝夾位置之間，中高頻感應加熱器4沿軸向的長度不小于花鍵段a的長度；

2.2、中高頻感應加熱器4開始工作，工件2上成形花鍵段a的表面加熱層深度Δ應滿足公式：Δ＝r_Z-r_f+(1.5~2.0)h；

式中：r_Z為坯料花鍵區域滾軋前坯料半徑；r_f為成形花鍵齒根圓半徑；h為成形花鍵齒全高；

2.3、工件2上成形花鍵段a的表面加熱層深度Δ內的溫度達到預定的成形溫度T，中高頻感應加熱器4停止工作，成形溫度T是在變形材料藍脆區溫度以上，充分進行再結晶的溫度以下的溫成形溫度；或是在充分進行再結晶的溫度以上的熱成形溫度；

步驟3，工件2上成形花鍵段a滾軋成形花鍵，具體為：

工件2向滾軋模具5方向進給，工件2上成形花鍵段a進入滾軋模具5工作范圍，兩個滾軋模具5同步同向轉動，兩個滾軋模具5同時作徑向進給或無徑向進給，直至完成工件2上成形花鍵段a的滾軋成形，

滾軋模具5作徑向進給時，滾軋模具5工作表面都是完全齒形；滾軋模具5無徑向進給時，滾軋模具5工作表面由無齒形部分、齒高逐漸增加的不完整齒形部分、完整齒形部分組成，

滾軋模具5最大齒頂圓處圓周速度范圍為8~10m/min；工件2每轉，滾軋模具5的徑向進給量范圍為0.05~0.15mm；

步驟4，工件2由前頂尖1及后頂尖3夾緊同時反向退出，若工件2上僅有成形花鍵段a，則直接卸料；若工件2上另一端具有成形花鍵段b，則執行步驟5至步驟8；

步驟5，將工件2掉頭，重新裝夾工件2，

工件2由前頂尖1及后頂尖3夾緊，使工件2的軸線同兩個滾軋模具5的軸線在同一水平面上，兩個滾軋模具5軸線平行，對稱分布在工件2兩側，工件2上成形花鍵段b靠近滾軋模具5；

步驟6，工件2上成形花鍵段b表面局部加熱，具體為：

6.1、工件2向滾軋模具5方向進給，工件2上成形花鍵段b進入中高頻感應加熱器4內，中高頻感應加熱器4配置在擠壓滾軋模具5和工件2裝夾位置之間，中高頻感應加熱器4沿軸向的長度不小于花鍵段b的長度；