本發(fā)明涉及一種傳動(dòng)軸的加工制作方法，屬于金屬機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳動(dòng)軸是實(shí)現(xiàn)不同空間軸線載荷傳遞的軸類承力構(gòu)件，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。傳動(dòng)軸在實(shí)際服役工況下承受交變載荷作用，尤其承載高速轉(zhuǎn)動(dòng)的離心載荷作用，因此該類構(gòu)件要求具有較高的力學(xué)性能。

圖1和圖2所示為常見(jiàn)的一種傳動(dòng)軸10，該傳動(dòng)軸10軸向兩側(cè)形成側(cè)孔10c，中部形成有一徑向通孔10b，傳動(dòng)軸10外側(cè)徑向通孔外端形成有凸緣10a，凸緣10a可以與連接器連接。傳動(dòng)軸的傳統(tǒng)制造方法是采用大余量合金鋼鍛造坯料機(jī)械加工成形，加工周期長(zhǎng)，材料利用率和成形效率低，機(jī)械加工破壞鍛造金屬流線影響該類構(gòu)件的服役性能和服役壽命，同時(shí)合金鋼制造的傳動(dòng)軸質(zhì)量大，服役過(guò)程中對(duì)驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)的功率輸出要求較高。因此傳動(dòng)軸的高效低成本生產(chǎn)制造、具有較好的力學(xué)性能以及服役過(guò)程中驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)的低功率輸出需求，一直是該技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，《熱加工工藝》期刊2009年第38卷17期，79-80頁(yè)，公開(kāi)發(fā)表的“異形軸多向加載溫?cái)D壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)”文章，報(bào)道了兩套模具垂直和水平加載成形異形軸成形工藝實(shí)現(xiàn)了該異形軸的多向加載成形，保證了材料利用率和成形構(gòu)件的性能。但是，該工藝的垂直加載和水平加載軸現(xiàn)不在同一平面上，模具在承受側(cè)向載荷作用下易發(fā)生側(cè)向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，為保證成形構(gòu)件精度尺寸，要保證直接用于構(gòu)件成形的有效載荷外，還需要側(cè)向輔助加載系統(tǒng)和垂直預(yù)加載系統(tǒng)固定模具，因此需要具有負(fù)載加載系統(tǒng)的專用設(shè)備才能保證該工藝技術(shù)的實(shí)施，成形技術(shù)的通用性不足，成形能耗的有效利用率較低。同時(shí)該工藝的水平要求具有二次加載，模具結(jié)構(gòu)的剛強(qiáng)度要求較高，成形效率較低。

《汽車(chē)工藝與材》料期刊2013年第6期6-9頁(yè)公開(kāi)發(fā)表的文章“一種汽車(chē)方孔傳動(dòng)軸的冷擠壓成形技術(shù)”文章報(bào)道了帶方孔傳動(dòng)軸單向冷擠壓鋼制傳動(dòng)軸的成形工藝及模具結(jié)構(gòu)。該技術(shù)針對(duì)簡(jiǎn)單的階梯軸(或帶圓、方孔)零件比較實(shí)用，但是材料利用率較低，且能耗大，設(shè)備噸位要求和模具材料及表面處理技術(shù)要求較高，對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)軸實(shí)用。

《軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品》2006年第4期19-19頁(yè)公開(kāi)發(fā)表的文章“凈無(wú)余量粉末冶金成形傳動(dòng)軸轂”文章報(bào)道了美國(guó)芝加哥粉末冶金產(chǎn)品公司用粉末冶金方法制造出傳動(dòng)系統(tǒng)軸轂。所采用的粉末技術(shù)具有較高的材料利用率，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的精密成形，但是成本高，設(shè)備投入大。

專利號(hào)為ZL 201320103372.8的中國(guó)實(shí)用新型《具有水平叉部的傳動(dòng)軸節(jié)叉的熱鍛裝置》(授權(quán)公告號(hào)為CN203265502U)，公開(kāi)了一種開(kāi)式熱鍛造成形技術(shù)應(yīng)用于傳動(dòng)軸節(jié)叉上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述的技術(shù)現(xiàn)狀而另外提供一種水平雙動(dòng)雙向復(fù)合擠壓成形傳動(dòng)軸的制備方法。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述的技術(shù)現(xiàn)狀而另外提供一種材料利用率高且成品質(zhì)量高的傳動(dòng)軸擠壓制備方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種傳動(dòng)軸擠壓制備方法，其特征在于包括如下步驟：

①下料，選用鋁合金或鎂合金擠壓棒材，下料規(guī)格根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行等體積下料；

②坯料機(jī)加工，進(jìn)行車(chē)削外圓并車(chē)平兩端面，棒料長(zhǎng)度中心位置鉆限位通孔，限位通孔中心過(guò)圓棒的幾何中心；

③加熱，對(duì)坯料加熱，加熱到設(shè)定溫度后，保溫；同時(shí)對(duì)擠壓模具配裝在擠壓機(jī)盛錠筒加熱，加熱到設(shè)定溫度后，保溫；

④雙向雙動(dòng)加載復(fù)合擠壓成形，經(jīng)加熱工序后的坯料配裝在擠壓模具中，該擠壓模具包括盛錠筒、擠壓上模、擠壓下模、定位針、推模桿、加載桿及加載環(huán)，前述的盛錠筒具有軸向的中空腔體，前述的擠壓上模和擠壓下模分上下設(shè)于該中空腔體內(nèi)并彼此間具有供坯料棒材放置的模腔，前述的定位針垂直于盛錠筒的長(zhǎng)度方向貫穿設(shè)置于擠壓上模和擠壓下模上，前述的推模桿與擠壓下模連接并能驅(qū)動(dòng)擠壓下模平移，前述的盛錠筒上設(shè)有加熱器，前述的加載桿為一對(duì)，分兩個(gè)相對(duì)方向設(shè)于前述的模腔內(nèi)，前述的加載環(huán)為一對(duì)，分兩個(gè)相對(duì)方向設(shè)于前述的模腔內(nèi)，并且，每個(gè)加載環(huán)位于對(duì)應(yīng)的加載桿外周，前述的定位針、加載桿和加載環(huán)均具有加載機(jī)構(gòu)；

定位針進(jìn)入坯料至限位；加載環(huán)和加載桿同步對(duì)向進(jìn)給擠壓，雙向同步位移差0.2～0.5mm，接觸坯料后水平進(jìn)給量單邊5±0.5mm；隨后加載環(huán)主動(dòng)卸載并回程至限位，水平加載桿對(duì)向進(jìn)給擠壓至限位后，加載桿卸載，雙向同步位移差0.2～0.5mm；擠壓終了，定位針與擠壓件分離并退至初始位置，水平加載桿與擠壓件分離并退回至初始限位；開(kāi)啟壓機(jī)退料機(jī)構(gòu)拉動(dòng)推模桿帶動(dòng)擠壓下模水平退出盛錠筒后，取出擠壓件，該擠壓見(jiàn)即為傳動(dòng)軸。

步驟①中所述擠壓棒材可以是7475鋁合金、7075鋁合金、7A09鋁合金、7A04鋁合金、AZ80鎂合金或ZK60鎂合金。

作為優(yōu)選，步驟①中所述擠壓棒材為7075鋁合金擠壓棒材，直徑大小為步驟②中所述坯料加工后棒料直徑長(zhǎng)235mm±1mm；所述限位通孔直徑范圍步驟③中對(duì)坯料加熱，加熱溫度范圍370～390℃，保溫2～3小時(shí)；同時(shí)對(duì)擠壓模具配裝在擠壓機(jī)盛錠筒加熱，加熱溫度350～370℃，保溫5-6小時(shí)。

作為優(yōu)選，步驟④中所述加載環(huán)和加載桿進(jìn)給速度為1～5mm/s，所述加載環(huán)的回程速度為3～8mm/s，加載環(huán)卸載后所述加載桿的進(jìn)給速度為1～5mm/s。

進(jìn)一步，所述擠壓上模內(nèi)側(cè)頂面成型有凹槽，對(duì)應(yīng)地，所述擠壓下模垂直長(zhǎng)度方向開(kāi)設(shè)有貫穿通孔，所述的定位針能貫穿設(shè)置于前述的通孔內(nèi)并伸入到擠壓上模的凹槽內(nèi)，所述通孔開(kāi)在擠壓下模的內(nèi)孔形成一擴(kuò)口，所述定位針自前向后依次包括伸長(zhǎng)段、錐臺(tái)段及導(dǎo)向段，并且，前述伸長(zhǎng)段、錐臺(tái)段及導(dǎo)向段徑向長(zhǎng)度依次增加，前述的錐臺(tái)段與擠壓下模的擴(kuò)口配合能形成傳動(dòng)軸的凸緣部。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)側(cè)向定位針實(shí)現(xiàn)金屬坯料的定位與體積預(yù)先分配，改善了擠壓成形過(guò)程中金屬流動(dòng)變形的均勻性，保證成形構(gòu)件性能的一致性。

(2)水平雙動(dòng)雙向復(fù)合擠壓成形方法，實(shí)現(xiàn)了擠壓工序集成，簡(jiǎn)化成形工序，提供了成形效率。

(3)實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)軸坯料精密擠壓成形，減少了切削余量，提高了材料利用率，縮短加工周期，降低了制造成本。同時(shí)能夠避免金屬擠壓流線受機(jī)械加工破壞，改善了服役性能。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中沿A-A方向剖視圖。

圖3為實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖1中上模結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖4中沿B-B方向剖視圖。

圖6為圖2中芯軸的放大示意圖。

圖7為坯料結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為機(jī)加工后的坯料示意圖。

圖9為擠壓初始狀態(tài)的坯料結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為擠壓后擠壓件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1，(1)下料、機(jī)加

如圖7所示，采用7075鋁合金擠壓棒材，采用帶鋸切成長(zhǎng)度239mm的圓棒，車(chē)平圓錠兩端面至236mm。如圖8所示，將坯料100加工通孔，通孔直徑22.5mm。

(2)加熱

經(jīng)機(jī)加鋁合金坯料加熱溫度370℃±5℃，到溫后保溫2小時(shí)；模具配裝的盛錠筒內(nèi)，加熱至350℃±5℃，到溫后保溫5小時(shí)。

(3)雙向雙動(dòng)復(fù)合擠壓成形，經(jīng)加熱工序后的坯料配裝在擠壓模具中，擠壓模具包括盛錠筒5、擠壓上模1、擠壓下模8、定位針3、推模桿9、加載桿4及加載環(huán)2，盛錠筒5具有軸向的中空腔體，擠壓上模1和擠壓下模8分上下設(shè)于該中空腔體內(nèi)并彼此間具有供坯料棒材放置的模腔52，定位針3垂直于盛錠筒5的長(zhǎng)度方向貫穿設(shè)置于擠壓上模1和擠壓下模8上，推模桿9與擠壓下模8連接并能驅(qū)動(dòng)擠壓下模8平移，盛錠筒5上設(shè)有加熱器51，加載桿4為一對(duì)，分兩個(gè)相對(duì)方向設(shè)于模腔52內(nèi)，加載環(huán)2為一對(duì)，分兩個(gè)相對(duì)方向設(shè)于模腔52內(nèi)，并且，每個(gè)加載環(huán)2位于對(duì)應(yīng)的加載桿4外周，定位針3、加載桿4和加載環(huán)2均具有加載機(jī)構(gòu)。

擠壓上模1內(nèi)側(cè)頂面成型有凹槽11，對(duì)應(yīng)地，擠壓下模8垂直長(zhǎng)度方向開(kāi)設(shè)有貫穿通孔，定位針3能貫穿設(shè)置于通孔內(nèi)并伸入到擠壓上模1的凹槽11內(nèi)，通孔開(kāi)在擠壓下模8的內(nèi)孔形成一擴(kuò)口81，定位針3自前向后依次包括伸長(zhǎng)段31、錐臺(tái)段32及導(dǎo)向段33，并且，伸長(zhǎng)段31、錐臺(tái)段32及導(dǎo)向段33徑向長(zhǎng)度依次增加，錐臺(tái)段32與擠壓下模8的擴(kuò)口81配合能形成傳動(dòng)軸的凸緣部10a。

加熱工序后的坯料100配裝在擠壓模具中，定位針3進(jìn)入坯料至限位；水平加載模具(加載環(huán)2和加載桿4)同步對(duì)向進(jìn)給擠壓，雙向進(jìn)給速度1mm/s，雙向同步位移差協(xié)同控制設(shè)定0.2mm，接觸坯料后水平進(jìn)給量單邊4.5mm(見(jiàn)附圖4)；隨后加載環(huán)2主動(dòng)卸載并回程至限位，回程速度3mm/s；水平加載桿4對(duì)向進(jìn)給擠壓至限位后，加載桿4卸載，雙向進(jìn)給速度1mm/s，雙向同步位移差協(xié)同控制設(shè)定0.2mm；擠壓終了，定位針3與擠壓件分離并退至初始位置，水平加載桿與擠壓件分離并退回至初始限位。開(kāi)啟壓機(jī)退料機(jī)構(gòu)拉動(dòng)推模桿9帶動(dòng)擠壓下模8水平退出盛錠筒后，取出擠壓件。

實(shí)施例2，(1)下料、機(jī)加

7075鋁合金擠壓棒材，采用帶鋸切成長(zhǎng)度236mm的圓棒，車(chē)平圓錠兩端面至234mm。加工通孔，通孔直徑23mm。

(2)加熱

經(jīng)機(jī)加鋁合金坯料加熱溫度380℃±5℃，到溫后保溫2.5小時(shí)；模具配裝盛錠筒內(nèi)，加熱至360℃±5℃，到溫后保溫6小時(shí)。

(3)雙向雙動(dòng)復(fù)合擠壓成形，擠壓模具參考實(shí)施例1。

加熱工序后的坯料配裝在模具中，定位針進(jìn)入坯料至限位；水平加載模具(加載環(huán)和加載桿)同步對(duì)向進(jìn)給擠壓，雙向進(jìn)給速度3mm/s，雙向同步位移差協(xié)同控制設(shè)定0.3mm，接觸坯料后水平進(jìn)給量單邊5mm(見(jiàn)附圖4)；隨后加載環(huán)主動(dòng)卸載并回程至限位，回程速度5mm/s；水平加載桿對(duì)向進(jìn)給擠壓至限位后，加載桿卸載，雙向進(jìn)給速度3mm/s，雙向同步位移差協(xié)同控制設(shè)定0.3mm；擠壓終了，定位針與擠壓件分離并退至初始位置，水平加載桿與擠壓件分離并退回至初始限位。開(kāi)啟壓機(jī)退料機(jī)構(gòu)拉動(dòng)推模桿帶動(dòng)擠壓下模水平退出盛錠筒后，取出擠壓件。

實(shí)施例3，

(1)下料、機(jī)加

7075鋁合金擠壓棒材，采用帶鋸切成長(zhǎng)度238mm的圓棒，車(chē)平圓錠兩端面至235mm。加工通孔，通孔直徑23.5mm。

(2)加熱

經(jīng)機(jī)加鋁合金坯料加熱溫度390℃±5℃，到溫后保溫2.5小時(shí)；模具配裝盛錠筒內(nèi)，加熱至370℃±5℃，到溫后保溫8小時(shí)。

(3)雙向雙動(dòng)復(fù)合擠壓成形，擠壓模具參考實(shí)施例1。

加熱工序后的坯料配裝在模具中，定位針進(jìn)入坯料至限位；水平加載模具(加載環(huán)和加載桿)同步對(duì)向進(jìn)給擠壓，雙向進(jìn)給速度5mm/s，雙向同步位移差協(xié)同控制設(shè)定0.5mm，接觸坯料后水平進(jìn)給量單邊5.5mm(見(jiàn)附圖4)；隨后加載環(huán)主動(dòng)卸載并回程至限位，回程速度8mm/s；水平加載桿對(duì)向進(jìn)給擠壓至限位后，加載桿卸載，雙向進(jìn)給速度5mm/s，雙向同步位移差協(xié)同控制設(shè)定0.5mm；擠壓終了，定位針與擠壓件分離并退至初始位置，水平加載桿與擠壓件分離并退回至初始限位。開(kāi)啟壓機(jī)退料機(jī)構(gòu)拉動(dòng)推模桿帶動(dòng)擠壓下模水平退出盛錠筒后，取出擠壓件。