[發明專利]一種表面強化內臺階軸內孔精密成形工藝

有效

• 申請號: 202110428148.5
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113118353B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 張琦;田天泰;曹苗;王聚存;鄭學著;李雙全
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;中國航發南方工業有限公司
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J5/02;B21J3/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種表面強化內臺階軸內孔精密成形工藝，其特征在于，包括以下步驟：

1)設計坯料：坯料(1)的設計長度是L，設計內外徑分別為R1和R2，坯料凸起處長度為W，凸起處高度為h2；芯軸臺階半徑差h1，芯軸臺階長L1；坯料(1)設計比例W:L1:(h2-h1)＝(6～7):(9～10):1

2)取下芯軸的潤滑劑塞(3)，向芯軸的潤滑劑主流道(4)內部泵入潤滑劑，使泵入的潤滑劑填充潤滑劑主流道(4)、潤滑劑分流道(5)構成的內部區域，泵入完成后裝上潤滑劑塞(3)；

3)旋鍛成形大內孔：芯軸與坯料(1)裝配好，通過芯軸后部的安裝孔(9)裝上旋鍛機，芯軸和坯料(1)一起受到鍛模的高頻鍛打，坯料(1)管徑收縮變形，包緊芯軸，通過芯軸保證大內孔加工的精度；

4)旋鍛成形小內孔：調整芯軸與坯料(1)的位置，從坯料(1)凸起處開始旋鍛，坯料(1)凸起處的管徑再次收縮變形，包緊芯軸，通過芯軸保證小內孔加工的精度；成形完成后，坯料(1)外表面不再有凸起；

5)表面二次強化：更換使用強化用模具(6)，裝配上旋鍛機，降低旋鍛機電機轉速從而減小模具沖擊能量，對內孔旋鍛完成的坯料(1)整體表面進行鍛打，在坯料(1)的表面附加均勻的壓應力，實現類似噴丸沖擊的表面二次強化效果；

6)抽出芯軸：表面二次強化加工完成，抽走工件，進行下一根坯料(1)加工。

2.根據權利要求1所述的一種表面強化內臺階軸內孔精密成形工藝，其特征在于：所述的芯軸分為整體芯軸(2-1)和分體芯軸(2-2)兩種；整體芯軸(2-1)內部有沿軸線方向的潤滑劑主流道(4)，在潤滑劑主流道(4)的不同位置，從潤滑劑主流道(4)分枝出去沿徑向有潤滑劑分流道(5)，潤滑劑分流道(5)在徑向從整體芯軸(2-1)外表面貫通至潤滑劑主流道(4)，在整體芯軸(2-1)外表面露出流道孔，潤滑劑主流道(4)截面積與潤滑劑分流道(5)截面積應滿足以下公式：

S_主＝N·S_分

其中，S_主為潤滑劑主流道(4)截面積；S_分為單個潤滑劑分流道(5)截面積；N為潤滑劑分流道(5)總數；

分體芯軸(2-2)適用于整體芯軸(2-1)旋鍛加工后無法抽芯的情況，分體芯軸(2-2)包括直段芯軸(7)、臺階段芯軸(8)，直段芯軸(7)、臺階段芯軸(8)通過螺紋連接，臺階段芯軸(8)直徑與工件大小內孔設計尺寸相同；直段芯軸(7)、臺階段芯軸(8)內部也設計有主流道(4)、潤滑劑分流道(5)；整體芯軸(2-1)、分體芯軸(2-2)的后部設有安裝孔(9)。

3.根據權利要求2所述的一種表面強化內臺階軸內孔精密成形工藝，其特征在于：所述的潤滑劑分流道(5)沿芯軸圓周方向均勻分布四排，沿芯軸軸線在難脫模位置密集排布，在易脫模位置稀疏排布。

4.根據權利要求1所述的一種表面強化內臺階軸內孔精密成形工藝，其特征在于：所述的強化用模具(6)表面設計有球狀凸起(10)。

5.根據權利要求4所述的一種表面強化內臺階軸內孔精密成形工藝，其特征在于：所述的強化用模具(6)的單圓弧面上分布3～5個球狀凸起(10)，球狀凸起(10)自身半徑不超過4mm，且到模具邊緣的最近距離d20mm；沿單圓弧周向方向，兩相鄰的球狀凸起(10)夾角成30°。