用振動(dòng)式軸向擠壓加工管材外花鍵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械加工工藝領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在管材上加工花鍵，尤其是薄壁管材上加工外花鍵，并不是一件容易的事情，傳統(tǒng)的加工方式有三種，都有其局限性。一、機(jī)械加工，該方法適用性廣，但是效率較低，并且經(jīng)過(guò)銑削，花鍵的綜合機(jī)械性能不佳；二、滾絲或者搓齒加工，這是無(wú)肩成型，花鍵性能好，效率也高，但是此類方法徑向壓力很大，并不適合薄壁管，同時(shí)對(duì)于成型缺齒花鍵或者非圓周均布的花鍵有困難。三、軸向直接擠壓，此類方法同樣為無(wú)肩成型，性能好，同時(shí)可以加工缺齒花鍵和非圓周分布花鍵，但是，沿軸向擠壓材料時(shí)，管材所受的軸向壓力很大，對(duì)于薄壁管容易造成管材彎曲，同時(shí)模具與材料之間始終緊密貼合，無(wú)法得到潤(rùn)滑，易造成摩擦力過(guò)大，材料撕裂等問(wèn)題，因此對(duì)于成型較長(zhǎng)的花鍵比較困難。
[0003]本發(fā)明要解決的問(wèn)題就是如何高效、高質(zhì)量地在管材(尤其是薄壁管材)上加工各類花鍵，包括普通花鍵、缺齒等非圓周對(duì)稱花鍵以及長(zhǎng)花鍵等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用振動(dòng)式軸向擠壓加工管材外花鍵的方法，成型方式為模具沿管材軸向擠壓，迫使金屬流動(dòng)、堆積的無(wú)肩加工成型。該方法適應(yīng)性廣，加工簡(jiǎn)便、高效、穩(wěn)定，無(wú)肩冷加工，可以顯著提高零件的綜合機(jī)械性能，并且適應(yīng)性廣。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種用振動(dòng)式軸向擠壓加工管材外花鍵的方法，其特征在于包括以下步驟:
[0006](I)首先選用需要加工的管材，進(jìn)行預(yù)處理，先將管材進(jìn)行酸洗、磷化，然后將管材的外徑車削加工到所需花鍵分度圓的直徑，以保證管材經(jīng)過(guò)擠壓流動(dòng)后剛好能夠填滿模具空隙；同時(shí)準(zhǔn)備好擠壓模具，模具的內(nèi)腔形狀與所需加工管材的花鍵形狀一致；
[0007](2)擠壓模具的夾持機(jī)構(gòu)將管材夾持牢靠，擠壓模具固定在振動(dòng)軸向擠壓成型機(jī)液壓缸的端部，位于花鍵的端部，由液壓推動(dòng)模具沿軸向擠壓管材；
[0008](3)擠壓花鍵開始，擠壓模具在液壓缸的推動(dòng)下，沿管材軸向推進(jìn)，在向前推進(jìn)的同時(shí)，疊加了一個(gè)原地的高頻振動(dòng)，振動(dòng)頻率為O—20Hz (當(dāng)振動(dòng)頻率為O時(shí)，設(shè)備退化為不振動(dòng)的普通擠壓機(jī))，振動(dòng)幅度O — 2mm(當(dāng)振動(dòng)幅度為O時(shí)，設(shè)備也退化為不振動(dòng)的普通擠壓機(jī))，推進(jìn)與振動(dòng)兩者疊加，使得擠壓模具的軌跡為前進(jìn)一大步，后退一小步這樣的往復(fù)動(dòng)作，直至花鍵的終端位置，然后退回，花鍵加工完畢，管材外表面被擠壓出與模具內(nèi)孔一致的花鍵形狀。
[0009]其中在擠壓過(guò)程中，模具中部始終有潤(rùn)滑油噴射，當(dāng)模具每次后退時(shí)，潤(rùn)滑油可以進(jìn)入到模具與管材之間，從而使得在整個(gè)加工過(guò)程中，管材表面始終得到充分潤(rùn)滑，不會(huì)出現(xiàn)干摩擦的現(xiàn)象。
[0010]管材是臥式夾持或立式夾持。
[0011]擠壓模具既可以是立式，也可以是臥式。
[0012]擠壓及振動(dòng)的動(dòng)力為同一液壓伺服系統(tǒng)，采用液壓伺服系統(tǒng)可以在大負(fù)載的條件下實(shí)現(xiàn)高頻振動(dòng)，擠壓速度、擠壓花鍵長(zhǎng)度、振動(dòng)頻率、振動(dòng)幅度與模具走位都可以進(jìn)行設(shè)置、調(diào)整。
[0013]本發(fā)明花鍵成型的方式為模具沿軸向擠壓管材，使得管材外表面的材料流動(dòng)，填充滿擠壓模具的空隙，從而形成花鍵形狀。管材夾持固定不動(dòng)，模具進(jìn)行移動(dòng)加工。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、在常規(guī)軸向擠壓成型法中，模具以恒速前進(jìn)。由于既要用于成型零件，又要克服摩擦力，因而，在夾持裝置和模具之間產(chǎn)生了非常高的軸向力。當(dāng)管材的壁厚不足時(shí)，非常容易造成零件的彎曲或者偏移，使得花鍵加工失敗。
[0016]2、采用振動(dòng)式軸向擠壓成型法時(shí)，由于模具采用“前進(jìn)一大步一后退一小步一前進(jìn)一大步一后退一小步”這樣的方式運(yùn)動(dòng)，在振動(dòng)的每一個(gè)往返運(yùn)動(dòng)中，模具實(shí)際上脫離工件，使得材料中的應(yīng)力得以釋放，同時(shí)潤(rùn)滑油能不斷補(bǔ)充，因此潤(rùn)滑膜得以保持，這些因素綜合起來(lái)，可以使工件所受的軸向力降低約50%。
[0017]3、由于軸向力大大減少，軸向成型也能應(yīng)用于因軸向力過(guò)大，而難于采用常規(guī)軸向擠壓加工的工件。
[0018]4、由于油膜始終存在，同時(shí)應(yīng)力不斷釋放不會(huì)累積，因此特別適合加工長(zhǎng)花鍵。
[0019]5、由于加工過(guò)程中受力大大減少，同時(shí)與工件之間始終保持良好的潤(rùn)滑，因此擠壓模具的壽命可以得到顯著提高。
[0020]6、振動(dòng)頻率為O — 20Hz，可以自由調(diào)節(jié)，也可以不振動(dòng)，此時(shí)就退化為普通油壓機(jī)加工過(guò)程中，振動(dòng)擠壓時(shí)振動(dòng)頻率最高達(dá)到每秒20次，因此得以保持高的加工效率。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明加工工藝示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明臥式振動(dòng)軸向擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)參考圖。
[0023]圖3是本發(fā)明示例零件圖紙。
[0024]圖中標(biāo)號(hào)I一模具2—花鍵3—零件
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，一個(gè)典型的汽車空心轉(zhuǎn)向管柱的零件圖紙如圖3所示。材料為35#鋼，外花鍵模數(shù)為0.47，位于零件端部，長(zhǎng)度為26mm。
[0026]下面用振動(dòng)式軸向擠壓進(jìn)行外花鍵加工，包括以下步驟:
[0027]1、選用外徑30mm，壁厚3.5mm的35#鋼管，作為原材料，酸洗、磷化。
[0028]2、將零件3端部，需要加工外花鍵2經(jīng)過(guò)旋鍛縮徑到17.0_，然后平頭、倒角。
[0029]3、將零件3置于臥式振動(dòng)軸向擠壓成型機(jī)，夾持位置為直徑30mm的原材料處，夾持方式為四爪夾持。
[0030]4、將制作好的擠壓模具I裝于臥式振動(dòng)軸向擠壓成型機(jī)上，擠壓模具的形狀與外花鍵的形狀一致。
[0031]5、將擠壓模具I動(dòng)頻率定于10Hz，前進(jìn)速度為15mm/s，振動(dòng)幅度為0.5mm，擠壓力設(shè)置為15噸。
[0032]6、打開潤(rùn)滑油路，潤(rùn)滑油一路從模具中部流出，另一路直接加注在工件成型部位。
[0033]7、開始擠壓。
[0034]8、模具I進(jìn)到位后，停止，然后后退。花鍵2工完成，加工過(guò)程總共耗時(shí)8秒
[0035]9、檢驗(yàn)，花鍵尺寸精度滿足要求。
[0036]被加工的零件既可以是管材也可以棒材。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用振動(dòng)式軸向擠壓加工管材外花鍵的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)首先選用需要加工的管材，進(jìn)行預(yù)處理，先將管材進(jìn)行酸洗、磷化，然后將管材的外徑車削加工到所需花鍵分度圓的直徑，以保證管材經(jīng)過(guò)擠壓流動(dòng)后剛好能夠填滿模具空隙；同時(shí)準(zhǔn)備好擠壓模具，模具的內(nèi)腔形狀與所需加工管材的花鍵形狀一致； (2)擠壓模具的夾持機(jī)構(gòu)將管材夾持牢靠，將擠壓模具固定在振動(dòng)軸向擠壓成型機(jī)液壓缸的端部，位于花鍵的端部，由液壓推動(dòng)模具沿軸向擠壓管材； (3)擠壓花鍵開始，擠壓模具在液壓缸的推動(dòng)下，沿管材軸向推進(jìn)，在向前推進(jìn)的同時(shí)，疊加了一個(gè)原地的高頻振動(dòng)，振動(dòng)頻率為O — 20Hz，振動(dòng)幅度O — 2mm，推進(jìn)與振動(dòng)兩者疊加，使得擠壓模具的軌跡為前進(jìn)一大步，后退一小步這樣的往復(fù)動(dòng)作，直至花鍵的終端位置，然后退回，花鍵加工完畢，管材外表面被擠壓出與模具內(nèi)孔一致的花鍵形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的用振動(dòng)式軸向擠壓加工管材外花鍵的方法，其特征在于:在擠壓過(guò)程中，模具中部始終有潤(rùn)滑油噴射，當(dāng)模具每次后退時(shí)，潤(rùn)滑油可以進(jìn)入到模具與管材之間，從而使得在整個(gè)加工過(guò)程中，管材表面始終得到充分潤(rùn)滑，不會(huì)出現(xiàn)干摩擦的現(xiàn)象。
3.如權(quán)利要求1所述的用振動(dòng)式軸向擠壓加工管材外花鍵的方法，其特征在于:管材是臥式夾持或立式夾持。
4.如權(quán)利要求1所述的用振動(dòng)式軸向擠壓加工管材外花鍵的方法，其特征在于:擠壓及振動(dòng)的動(dòng)力為同一液壓伺服系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用振動(dòng)式軸向擠壓加工管材外花鍵的方法，在模具的擠壓作用下，沿軸向高頻振動(dòng)擠壓花鍵，零件管材外表面被擠壓出與模具內(nèi)孔一致的花鍵形狀。本發(fā)明方便、穩(wěn)定，效率高、無(wú)屑冷加工，可以顯著提高零件的綜合機(jī)械性能，并且適應(yīng)性強(qiáng)，大幅度降低擠壓力，可以在薄壁管上進(jìn)行花鍵成型，同時(shí)可以進(jìn)行缺齒花鍵、非對(duì)稱花鍵的成型，具有很強(qiáng)的使用價(jià)值。
【IPC分類】B21C23-08, B21C23-32
【公開號(hào)】CN104646445
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510053661
【發(fā)明人】馬鵬舉, 田潔, 劉勇
【申請(qǐng)人】西安創(chuàng)新精密儀器研究所
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日