雙中間軸對(duì)稱楔橫軋制工藝及模具設(shè)計(jì)

魏光祿，魏光玉，安 升

（1.萊蕪市匯峰軸齒有限公司，山東 萊蕪 271103；2.濟(jì)南瑞力得數(shù)控機(jī)械工程有限公司，山東 濟(jì)南 250118）

1 中間軸楔橫軋成形工藝分析

1701212-Q7中間齒輪軸（圖1），因包含多個(gè)不同規(guī)格的齒輪，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難。目前其生產(chǎn)大多通過精密鍛造或機(jī)床加工，工藝復(fù)雜，加工成本高，成品率低，耗材多。采用楔橫軋工藝對(duì)稱軋制雙中間軸，則解決了以上難題。

圖1 汽車變速器中間軸零件圖

中間軸是一種汽車變速器傳動(dòng)配件，由軸及其固定在軸上的齒輪構(gòu)成，軸的長度、直徑以及軸上的齒輪數(shù)量和直徑根據(jù)不同的變速器而設(shè)定。由于中間軸大多具有臺(tái)階多、形狀復(fù)雜的特點(diǎn)，所以成形難度較大，特別是1701212-Q7中間軸，軸上有4個(gè)齒輪，從左至右由大到小依次排列，左邊第一個(gè)大齒輪直徑?170mm，厚度26mm；第二個(gè)大齒輪直徑?170 mm，厚度25mm；第三個(gè)中齒輪直徑?150mm，厚度23mm；右端小齒輪直徑?95mm，厚度20mm；第一大齒輪外側(cè)細(xì)軸徑?40mm；第一、二大齒輪之間細(xì)軸徑?45mm；第二大齒輪至中齒輪間軸徑?55mm，中齒輪至小齒輪間細(xì)軸徑?50mm。

顯然，由于齒輪大小、厚度不一，間隔軸徑不一，導(dǎo)致成形困難。目前中間軸生產(chǎn)方法通常為通過摩擦壓力機(jī)鍛造，設(shè)備復(fù)雜，勞動(dòng)效率低，模具易損壞、材料利用率低，生產(chǎn)成本高。楔橫軋工藝盡管已廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸、油泵凸輪軸、汽車前后橋貫通軸等軸類件毛坯的生產(chǎn)，但用于1701212-Q7中間軸的生產(chǎn)，因1701212-Q7中間軸的大齒輪直徑較大、軸徑較細(xì)，兩次楔入軋制多余的料展不出去，致使細(xì)軸徑處成形困難：料少則軸徑充不滿，料多就出現(xiàn)脹料，軸徑處產(chǎn)生嚴(yán)重折疊、貼皮。因此，若采用楔橫軋方法生產(chǎn)，1701212-Q7中間軸的模具設(shè)計(jì)、制作難度較大，五處細(xì)軸徑需封閉式軋制。

2 雙軸同軋工藝與模具設(shè)計(jì)

針對(duì)以上問題，對(duì)汽車變速器中間軸的楔橫軋工藝進(jìn)行了研究，創(chuàng)造性提出一模兩件的對(duì)稱軋制工藝，目的在于提供一種工藝簡單、能提高生產(chǎn)效率、節(jié)省材料、降低成本、降低能耗、提高質(zhì)量、適用于重型汽車變速器的雙中間軸對(duì)稱楔橫軋軋制工藝。

為了達(dá)到以上目的，本軋制方法采用技術(shù)方案如下：該雙中間軸對(duì)稱楔橫軋制模具，包括軋輥本體，軋輥本體設(shè)上、下兩個(gè)，具有兩個(gè)1701212-Q7中間軸成形模具，以連體軸起楔角α1為對(duì)稱，與兩個(gè)1701212-Q7中間軸大齒輪端相對(duì)應(yīng)的連體軸起楔角α1處在模具的中心位置，其特征在于：α1處在連體軸軋制楔的起始端，從連體軸軋制楔向左依次為左第一大齒輪軋制槽、左第一、二大齒輪間軸軋制楔、左第二大齒輪軋制槽、左第二大齒輪至左中齒輪間軸軋制楔、左中齒輪軋制槽、左中齒輪至左小齒輪間軸軋制楔、左小齒輪軋制楔槽和左端軸軋制楔；從連體軸軋制楔向右依次為右第一大齒輪軋制槽、右第一、二大齒輪間軸軋制楔、右第二大齒輪軋制槽、右第二大齒輪至右中齒輪間軸軋制楔、右中齒輪軋制槽、右中齒輪至右小齒輪間軸軋制楔、右小齒輪軋制槽和右端軸軋制楔；所述連體軸軋制楔分三段，從連體軸起楔角α1至二次楔角α2為第一段，通過連體軸起楔角α1使棒料對(duì)稱分為左、右兩段，兩段間軋制為直徑?85mm，收縮率達(dá)到75%，寬度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；從二次楔角α2至平軋精軋為第二段，通過二次楔角α2對(duì)連體軸繼續(xù)軋制，最終楔入深度為65mm，使軋制直徑為40mm，第三段為平軋精軋直至出產(chǎn)品；所述左第一、二大齒輪的間軸軋制楔也分為三段，其起楔外展角α3離連體軸起楔角α1的距離為100mm～110mm，也設(shè)二次起楔外展角α4，最后通過平軋精軋，楔入寬度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，楔入最終深度為62.5mm，最終使軸軋制為45mm；右第一、二大齒輪的間軸軋制楔與左第一、二大齒輪的間軸軋制楔相同；所述左第二大齒輪至左中齒輪間軸軋制楔也分三段，其起楔外展角α5離連體軸起楔角α1的距離為280mm～320mm，通過第一段軋制使左第二大齒輪軋制槽的左側(cè)端軸直徑達(dá)到左中齒輪直徑?150mm的要求，然后經(jīng)過二次起楔外展角α6進(jìn)入第二段軋制，楔入寬度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，楔入最終深度為47.5mm；右第二大齒輪至右中齒輪間軸軋制楔與左第二大齒輪至左中齒輪間軸軋制楔相同；所述左中齒輪至左小齒輪間軸軋制楔也分三段，其起楔外展角α7離連體軸起楔角α1的距離為440mm～520mm，楔入寬度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，在第一段中先使左中齒輪軋制槽的左側(cè)軸直徑軋制為?95mm，與左小齒輪直徑一致，再進(jìn)入第二段楔，楔入最終深度為50mm，使軸的直徑為?50mm；右中齒輪至右小齒輪間軸軋制楔與左中齒輪至左小齒輪間軸軋制楔相同；所述左端軸軋制楔的起楔外展角α8離連體軸起楔角α1的距離為 550mm～600mm，楔入寬度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，楔入最終深度為22.5mm，使端軸的直徑為 ?50mm；右端軸軋制楔與左端軸軋制楔相同。通過低倍組織檢測(cè)、抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)、超聲波探傷，尺寸檢測(cè)和外觀檢測(cè)，產(chǎn)品質(zhì)量完全達(dá)到客戶產(chǎn)品質(zhì)量要求。

圖2 汽車變速器中間軸中間軸楔橫軋成形模具圖

3 結(jié)論

采用對(duì)稱軋制楔橫軋成形方法加工汽車變速器中間軸的工藝方法，與傳統(tǒng)成形方法比，工藝簡單、加工成本低、成品率高、節(jié)省材料。由于一次能加工兩個(gè)，可大幅提高勞動(dòng)效率，降低生產(chǎn)成本。由于在軋制過程中采用了軸向外展、分段楔入，對(duì)齒輪槽空間采用定量擠壓，避免了料少充不滿、料多脹料折疊等缺陷，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了使用壽命。

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