用振動式軸向擠壓加工管材外花鍵的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于機械加工工藝領域。
【背景技術】
[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，傳統的加工方式有三種，都有其局限性。一、機械加工，該方法適用性廣，但是效率較低，并且經過銑削，花鍵的綜合機械性能不佳；二、滾絲或者搓齒加工，這是無肩成型，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，同時對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，此類方法同樣為無肩成型，性能好，同時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，管材所受的軸向壓力很大，對于薄壁管容易造成管材彎曲，同時模具與材料之間始終緊密貼合，無法得到潤滑，易造成摩擦力過大，材料撕裂等問題，因此對于成型較長的花鍵比較困難。
[0003]本發明要解決的問題就是如何高效、高質量地在管材(尤其是薄壁管材)上加工各類花鍵，包括普通花鍵、缺齒等非圓周對稱花鍵以及長花鍵等。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種用振動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、堆積的無肩加工成型。該方法適應性廣，加工簡便、高效、穩定，無肩冷加工，可以顯著提高零件的綜合機械性能，并且適應性廣。
[0005]本發明的技術方案是:一種用振動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，進行預處理，先將管材進行酸洗、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，以保證管材經過擠壓流動后剛好能夠填滿模具空隙；同時準備好擠壓模具，模具的內腔形狀與所需加工管材的花鍵形狀一致；
[0007](2)擠壓模具的夾持機構將管材夾持牢靠，擠壓模具固定在振動軸向擠壓成型機液壓缸的端部，位于花鍵的端部，由液壓推動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下，沿管材軸向推進，在向前推進的同時，疊加了一個原地的高頻振動，振動頻率為O—20Hz (當振動頻率為O時，設備退化為不振動的普通擠壓機)，振動幅度O — 2mm(當振動幅度為O時，設備也退化為不振動的普通擠壓機)，推進與振動兩者疊加，使得擠壓模具的軌跡為前進一大步，后退一小步這樣的往復動作，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孔一致的花鍵形狀。
[0009]其中在擠壓過程中，模具中部始終有潤滑油噴射，當模具每次后退時，潤滑油可以進入到模具與管材之間，從而使得在整個加工過程中，管材表面始終得到充分潤滑，不會出現干摩擦的現象。
[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]擠壓及振動的動力為同一液壓伺服系統，采用液壓伺服系統可以在大負載的條件下實現高頻振動，擠壓速度、擠壓花鍵長度、振動頻率、振動幅度與模具走位都可以進行設置、調整。
[0013]本發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，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，模具進行移動加工。
[0014]本發明的優點:
[0015]1、在常規軸向擠壓成型法中，模具以恒速前進。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生了非常高的軸向力。當管材的壁厚不足時，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、采用振動式軸向擠壓成型法時，由于模具采用“前進一大步一后退一小步一前進一大步一后退一小步”這樣的方式運動，在振動的每一個往返運動中，模具實際上脫離工件，使得材料中的應力得以釋放，同時潤滑油能不斷補充，因此潤滑膜得以保持，這些因素綜合起來，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，軸向成型也能應用于因軸向力過大，而難于采用常規軸向擠壓加工的工件。
[0018]4、由于油膜始終存在，同時應力不斷釋放不會累積，因此特別適合加工長花鍵。
[0019]5、由于加工過程中受力大大減少，同時與工件之間始終保持良好的潤滑，因此擠壓模具的壽命可以得到顯著提高。
[0020]6、振動頻率為O — 20Hz，可以自由調節，也可以不振動，此時就退化為普通油壓機加工過程中，振動擠壓時振動頻率最高達到每秒20次，因此得以保持高的加工效率。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明加工工藝示意圖。
[0022]圖2是本發明臥式振動軸向擠壓機結構參考圖。
[0023]圖3是本發明示例零件圖紙。
[0024]圖中標號I一模具2—花鍵3—零件
【具體實施方式】
[0025]下面結合實例對本發明做進一步說明，一個典型的汽車空心轉向管柱的零件圖紙如圖3所示。材料為35#鋼，外花鍵模數為0.47，位于零件端部，長度為26mm。
[0026]下面用振動式軸向擠壓進行外花鍵加工，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經過旋鍛縮徑到17.0_，然后平頭、倒角。
[0029]3、將零件3置于臥式振動軸向擠壓成型機，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裝于臥式振動軸向擠壓成型機上，擠壓模具的形狀與外花鍵的形狀一致。
[0031]5、將擠壓模具I動頻率定于10Hz，前進速度為15mm/s，振動幅度為0.5mm，擠壓力設置為15噸。
[0032]6、打開潤滑油路，潤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進到位后，停止，然后后退。花鍵2工完成，加工過程總共耗時8秒
[0035]9、檢驗，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。
【主權項】
1.一種用振動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，進行預處理，先將管材進行酸洗、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，以保證管材經過擠壓流動后剛好能夠填滿模具空隙；同時準備好擠壓模具，模具的內腔形狀與所需加工管材的花鍵形狀一致； (2)擠壓模具的夾持機構將管材夾持牢靠，將擠壓模具固定在振動軸向擠壓成型機液壓缸的端部，位于花鍵的端部，由液壓推動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下，沿管材軸向推進，在向前推進的同時，疊加了一個原地的高頻振動，振動頻率為O — 20Hz，振動幅度O — 2mm，推進與振動兩者疊加，使得擠壓模具的軌跡為前進一大步，后退一小步這樣的往復動作，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孔一致的花鍵形狀。
2.如權利要求1所述的用振動式軸向擠壓加工管材外花鍵的方法，其特征在于:在擠壓過程中，模具中部始終有潤滑油噴射，當模具每次后退時，潤滑油可以進入到模具與管材之間，從而使得在整個加工過程中，管材表面始終得到充分潤滑，不會出現干摩擦的現象。
3.如權利要求1所述的用振動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.如權利要求1所述的用振動式軸向擠壓加工管材外花鍵的方法，其特征在于:擠壓及振動的動力為同一液壓伺服系統。
【專利摘要】本發明提供一種用振動式軸向擠壓加工管材外花鍵的方法，在模具的擠壓作用下，沿軸向高頻振動擠壓花鍵，零件管材外表面被擠壓出與模具內孔一致的花鍵形狀。本發明方便、穩定，效率高、無屑冷加工，可以顯著提高零件的綜合機械性能，并且適應性強，大幅度降低擠壓力，可以在薄壁管上進行花鍵成型，同時可以進行缺齒花鍵、非對稱花鍵的成型，具有很強的使用價值。
【IPC分類】B21C23-08, B21C23-32
【公開號】CN104646445
【申請號】CN201510053661
【發明人】馬鵬舉, 田潔, 劉勇
【申請人】西安創新精密儀器研究所
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月2日