[發(fā)明專利]一種表面強化內(nèi)臺階軸內(nèi)孔精密成形工藝

有效

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• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113118353B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張琦;田天泰;曹苗;王聚存;鄭學(xué)著;李雙全
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);中國航發(fā)南方工業(yè)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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種表面強化內(nèi)臺階軸內(nèi)孔精密成形工藝，先設(shè)計坯料，然后向芯軸的充潤滑劑主流道、潤滑劑分流道構(gòu)成的內(nèi)部區(qū)域泵入潤滑劑；再將芯軸與坯料裝配好，通過芯軸后部的安裝孔裝上旋鍛機，芯軸和坯料一起受到鍛模的高頻鍛打，旋鍛成形出大內(nèi)孔；然后調(diào)整芯軸與坯料的位置，從坯料凸起處開始旋鍛，旋鍛成形小內(nèi)孔；更換使用強化用模具，裝配上旋鍛機，降低旋鍛機電機轉(zhuǎn)速從而減小模具沖擊能量，對內(nèi)孔旋鍛完成的坯料整體表面進行鍛打，在坯料的表面附加均勻的壓應(yīng)力，實現(xiàn)類似噴丸沖擊的表面二次強化效果；最后抽走工件；本發(fā)明不僅能保證內(nèi)孔成形，而且可以有效強化軸的表面，提高疲勞強度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機械加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種表面強化內(nèi)臺階軸內(nèi)孔精密成形工藝。

背景技術(shù)

薄壁細長軸類零件，尤其帶有臺階內(nèi)孔的零件，在中小型航空發(fā)動機中占有重要的位置，承受彎曲與扭轉(zhuǎn)交變應(yīng)力，零件加工質(zhì)量影響發(fā)動機工作安全可靠性。

薄壁細長軸內(nèi)臺階軸內(nèi)孔形狀復(fù)雜，精度要求高，且存在難加工的盲孔。目前的加工工藝是：坯料-鉆小孔-深孔鉆大孔-外表面精加工，或坯料-鉆小孔-從一側(cè)鉆大孔-從另一側(cè)鉆大孔-外表面精加工。

旋轉(zhuǎn)鍛造技術(shù)是一種用于管材、棒材或線材精密成形加工的回轉(zhuǎn)成形工藝，利用兩個、四個或者八個相同鍛模均勻排布在坯料的外圍圓周方向，對坯料進行高頻率短行程的快速鍛打的同時，圍繞著坯料做圓周旋轉(zhuǎn)運動，坯料由于受到徑向垂直鍛打而發(fā)生按照模具型線的局部均勻縮頸。旋轉(zhuǎn)鍛造技術(shù)可以很好地應(yīng)用在內(nèi)臺階軸內(nèi)孔的成形加工上。

采用傳統(tǒng)的深孔鉆加工制造，周期長效率低，廢品率高，且從兩側(cè)分別加工大孔，容易出現(xiàn)同軸度差、直線度差等問題。采用通常的用管材作坯料的旋鍛過程，對內(nèi)孔臺階變化較大或?qū)ν鈭A尺寸有要求的軸，旋鍛可能會損傷芯軸或成形失敗。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供了一種表面強化內(nèi)臺階軸內(nèi)孔精密成形工藝，不僅能保證內(nèi)孔成形，而且可以有效強化軸的表面，提高疲勞強度。

為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)：

一種表面強化內(nèi)臺階軸內(nèi)孔精密成形工藝，包括以下步驟：

1)設(shè)計坯料：坯料1的設(shè)計長度是L，設(shè)計內(nèi)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(shè)計參考比例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(nèi)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(gòu)成的內(nèi)部區(qū)域，泵入完成后裝上潤滑劑塞3；

3)旋鍛成形大內(nèi)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(nèi)孔加工的精度；

4)旋鍛成形小內(nèi)孔：調(diào)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(nèi)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(zhuǎn)速從而減小模具沖擊能量，對內(nèi)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(yīng)力，實現(xiàn)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。

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(nèi)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(yīng)滿足以下公式：