CN101954574A - 一种输出轴组件的加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种输出轴组件的加工方法，包括输出轴的加工及齿轮轴、含油轴承与所述输出轴的组装，所述输出轴的加工工艺流程包括坯料准备、制坯、机械加工、特种加工及辅助处理，其特征在于，所述制坯包括采用冷挤压成形技术预制坯和制坯。本发明采用冷挤压成形技术制坯，采用冷滚轧成形技术加工渐开线螺旋花键，采用数控车床进行机械加工，采用专用的冲孔模具和铆挤装配模具进行冲孔和组装，并采用特有的加工步骤和方法，不仅提高了输出轴组件的制造精度和加工效率，提高了产品综合质量和成品率，而且降低了原材料和能源消耗，减少了环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种输出轴组件的加工方法，尤其涉及一种汽车起动电机输出轴组件的加工方法。
背景技术
目前，汽车行业应用最广泛的起动电机是减速传动型起动电机，而其中占比最大是行星齿轮式减速传动型起动电机，其在轿车的应用达到70～80%，在整个汽车行业的应用达到60%以上。
汽车起动电机输出轴组件是行星齿轮式减速传动型起动电机最重要的零部件之一，其加工的质量好坏和精度高低，直接决定了整个起动电机的装配、传动、振动噪音、耐久，以及起动等诸多关键性能。
图1所示为一种典型的汽车起动电机输出轴组件。汽车起动电机输出轴组件是由输出轴、齿轮轴及含油轴承组装而成，其加工过程包括输出轴的加工及齿轮轴、输出轴与所述输出轴的组装，所述输出轴的加工工序包括坯料准备、制坯、机械加工和特种加工等，所述制坯包括采用温热锻造技术制坯，该加工方法不仅消耗能源，污染环境，而且加工余量大，精度低，加工效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加工精度高和加工效率高的输出轴组件的加工方法。
本发明的目的是这样实现的，一种输出轴组件的加工方法，包括输出轴的加工及齿轮轴、含油轴承与所述输出轴的组装，所述输出轴的加工流程包括坯料准备、制坯、机械加工、特种加工及辅助处理，其特征在于，所述制坯包括采用冷挤压成形技术预制坯和制坯。
为了提高加工效率及螺旋花键的综合质量，解决无退刀槽渐开线齿形零件无法滚铣机械加工的难题，上述特种加工包括渐开线螺旋花键的加工，所述渐开线螺旋花键的加工为采用冷滚轧成形技术。采用冷滚轧成形技术，加工出的螺旋花键的齿面粗糙度较高，可达Ra0.4以上；因为齿形部分金属纤维是完整、连续的，不像机械加工齿形的金属纤维被切断，以及齿形表面的金属颗粒变小、细化，因此冷滚轧齿形具有较高的抗疲劳应力和抗弯强度，综合强度可提高15～20%；滚轧成形模具寿命长，可达十多万至数十万件；另外，采用冷滚轧工艺可以节省大量机床设备、厂房面积及生产操作人员，且便于生产管理，易于实现生产过程自动化；因而应用冷滚轧成形技术可以大幅度降低生产制造成本。
上述特种加工还包括冲孔，为了提高齿轮轴底孔的冲孔合格率，所述冲孔为使用申请号为201020055240.9的专利公开的冲孔模具在上述输出轴上冲压出三个齿轮轴底孔，冲孔时以上述含油轴承座孔作为定位基准，所述三个齿轮轴底孔的尺寸误差≤0.02，且相对于两个基准小端中心孔和含油轴承座孔的位置误差≤0.03。较普通冲孔技术产品合格率提高15～20%，冲孔模具寿命达到30000件以上。
为了保持基准的一致性和进一步提高输出轴的加工质量，上述机械加工的工艺过程均是以所述小端中心孔和大端60°锥孔作为定位基准。
为了提高加工精度，上述机械加工包括粗车、半精车和精车，所述粗车、半精车和精车均采用数控车床。
为了提高输出轴组件的装配合格率，降低生产成本，上述齿轮轴、含油轴承与上述输出轴的组装为使用申请号为201020055282.2的专利公开的铆挤装配模具在液压机床上一次将含油轴承和三根齿轮轴铆挤装配到所述输出轴，所述三根齿轮轴相对于两个基准小端中心孔和含油轴承内孔的位置误差≤0.04。产品合格率提高20%以上，降低制造成本15～20%，铆挤装配模具寿命达到30000～50000件。
为了提高产品的综合质量、成品率和加工效率，本发明输出轴采用以下加工步骤：
上述坯料准备具体包括
（1）下料：热轧棒料采用剪切或锯割的工艺方法下料；
（2）抛丸：去除所下材料表面的氧化皮；
（3）车坯：车去下料时材料两端所形成的塌角并倒角，提高冷挤压预制坯时的工艺稳定性；
（4）表面处理：通过表面磷化皂化处理，在坯料表面均匀覆盖一层磷化皂化膜，从而减小冷挤压预制坯时的摩擦阻力和成形抗力，提高工艺稳定性。
上述制坯具体包括
（1）预制坯：采用冷挤压成形技术预制坯，为下一步成形出最终坯件做准备；
（2）表面处理：通过表面磷化皂化处理，在预制坯件表面均匀覆盖一层磷化皂化膜，从而减小冷挤压成形时的摩擦阻力和成形抗力，提高工艺稳定性；
（3）预镦坯：采用冷挤压成形技术来预镦坯，为下一步成形出最终坯件做进一步准备；
（4）退火；通过退火处理降低之前预制坯和预镦坯件因加工硬化所产生的硬度提高与去除应力，从而使冷挤压成形力大幅度降低，减小设备吨位，同时提高后续冷挤压成形的工艺稳定性；
（5）抛丸：去除之前退火坯件表面的氧化皮；
（6）表面处理：通过表面磷化皂化处理，在预镦坯件表面均匀覆盖一层磷化皂化膜，从而减小冷挤压成形时的摩擦阻力和成形抗力，提高工艺稳定性；
（7）冷挤压：采用冷挤压成形技术，成形出和输出轴很接近的最终坯件，提高金属材料利用率，将后续机械加工的金属余量减小到较低水平，提高加工效率；
（8）正火；正火处理的目的是降低冷挤压成形坯件因加工硬化所产生的较高硬度，去除因加工硬化所产生的应力，同时提高后续机械加工工艺的稳定性；
（9）校直；如果正火坯件出现过度弯曲，则需要通过校直工艺校正，为后续机械加工工序做准备；
上述机械加工包括粗车、半精车和精车，所述粗车、半精车和精车均采用数控车床且均是以小端中心孔（1）和大端60°锥孔（12）作为定位基准，上述机械加工和特种加工具体包括
（1）车大端面：去除大端面两端以及大端外圆的多余金属材料，为后续机械加工工序做准备；
（2）车小端面：加工去除小端面的多余材料，为后续机械加工工序做准备；
（3）加工大端中心孔：加工大端中心孔，作为后续机械加工工序的过渡基准，最终会被加工去掉；
（4）加工小端中心孔：加工小端中心孔，作为后续机械加工工序的基准之一；
（5）粗车基准面：粗加工后续机械加工工序的夹持基准，去除多余材料；
（6）精车基准面：加工出后续机械加工工序的夹持基准；
（7）车大端面及含油轴承座孔：加工大端面两端、外圆，去除多余材料，加工含油轴承座孔及60°锥孔，以此作为后续机械加工、冷滚轧渐开线螺旋花键、冲压齿轮轴底孔、以及铆挤装配等工序的多重定位基准；
（8）粗车外圆：粗加工各外圆以及渐开线螺旋花键（6）滚轧前的外圆，去除多余材料；
（9）半精车外圆：进一步加工各外圆，去除多余材料，加工渐开线螺旋花键滚轧成形段坯料形状和尺寸，包括倒角、斜角和渐开线螺旋花键滚轧前的外圆直径，以及卡簧槽和退刀槽；
（10）冷滚轧：应用冷滚轧成形技术加工制造渐开线螺旋花键，解决了无退刀槽齿形零件无法机械加工的难题，减少机械加工工序，加工效率大幅度提高20倍以上；
（11）精车外圆：精加工各外圆以及渐开线螺旋花键齿顶圆，去除多余材料，只留热处理后的磨削余量；
（12）冲孔：使用申请号为201020055240.9的专利公开的冲孔模具在输出轴上冲压出三个齿轮轴底孔，冲孔时以上述含油轴承座孔作为定位基准，所述三个齿轮轴底孔的尺寸误差≤0.02，且相对于两个基准小端中心孔和含油轴承座孔的位置误差≤0.03；
（13）精车大端两面：加工大端面两侧以及大端外圆，去除多余材料和冲孔塌角，保证盘厚尺寸及形位公差要求；
（14）车总长：加工去除小端面的多余材料，保证总长尺寸；
（15）加工含油轴承座孔：加工含油轴承座孔，保证孔深尺寸；
（16）孔口倒角：孔口倒角去除毛刺，以利于齿轮轴铆挤装配，保证总成装配的质量；
（17）打标记：打上要求的标机；
（18）渗碳淬火；通过渗碳淬火处理提高输出轴心部和表面的硬度，改善组织，使表面的有效渗碳层深度达到要求；
（19）研磨基准孔：研磨用以提高基准孔表面粗糙度，清除孔内沙石等杂物；
（20）磨外圆：磨削使各外圆的尺寸、表面粗糙度、以及形位公差均达到要求；
上述辅助处理包括对已磨削产品进行清洗除污和防锈处理。
本发明具有如下有益效果，本发明采用冷挤压成形技术制坯，采用冷滚轧成形技术加工渐开线螺旋花键，采用数控车床进行机械加工，采用专用的冲孔模具和铆挤装配模具进行冲孔和组装，并采用特有的加工步骤和方法，不仅提高了输出轴组件的制造精度和加工效率，提高了产品综合质量和成品率，而且降低了原材料和能源消耗，减少了环境污染。
附图说明
图1为本发明输出轴组件结构示意图；
图2为图1的侧视图。
具体实施方式
实施例1，一种输出轴组件的加工方法，包括输出轴19的加工及齿轮轴17、含油轴承18与输出轴19的组装，输出轴19的加工流程包括坯料准备、制坯、机械加工、特种加工及辅助处理；
制坯包括采用冷挤压成形技术预制坯和制坯；
特种加工包括渐开线螺旋花键6的加工，渐开线螺旋花键6的加工为采用冷滚轧成形技术；
特种加工还包括冲孔，该冲孔为使用申请号为201020055240.9的专利公开的冲孔模具在上述输出轴上冲压出三个齿轮轴底孔，冲孔时以含油轴承座孔作为定位基准，该三个齿轮轴底孔的尺寸误差≤0.02，且相对于作为基准的小端中心孔和含有轴承座孔的位置误差≤0.03；
机械加工的工艺过程均是以小端中心孔1和大端60°锥孔12作为定位基准；
机械加工包括粗车、半精车和精车，所述粗车、半精车和精车均采用数控车床；
辅助处理包括为已磨削产品进行清洗除污和防锈处理；
齿轮轴17、含油轴承18与输出轴19的组装为使用申请号为201020055282.2的专利公开的铆挤装配模具在液压机床上一次将含油轴承18和三根齿轮轴17铆挤装配到输出轴19上，三根齿轮轴17相对于两个作为基准的小端中心孔和含油轴承内孔的位置误差≤0.04。
实施例2，一种输出轴组件的加工方法，包括输出轴19的加工及齿轮轴17、含油轴承18与输出轴19的组装，输出轴19的加工流程包括坯料准备、制坯、机械加工和特种加工及辅助处理；
输出轴19的加工具体操作步骤如下：
坯料准备包括
（1）下料：热轧棒料采用剪切或锯割的工艺方法下料；
（2）抛丸：去除所下材料表面的氧化皮；
（3）车坯：车去下料时材料两端所形成的塌角并倒角，提高冷挤压预制坯时的工艺稳定性；
（4）表面处理：通过表面磷化皂化处理，在坯料表面均匀覆盖一层磷化皂化膜；
制坯包括
（1）预制坯：采用冷挤压成形技术预制坯；
（2）表面处理：通过表面磷化皂化处理，在预制坯件表面均匀覆盖一层磷化皂化膜；
（3）预镦坯：采用冷挤压成形技术来预镦坯；
（4）退火；
（5）抛丸：去除之前退火坯件表面的氧化皮；
（6）表面处理：通过表面磷化皂化处理，在预镦坯件表面均匀覆盖一层磷化皂化膜；
（7）冷挤压：采用冷挤压成形技术，成形出和输出轴19很接近的最终坯件；
（8）正火；
（9）校直；
机械加工包括粗车、半精车和精车，所述粗车、半精车和精车均采用数控车床且均是以小端中心孔1和大端60°锥孔12作为定位基准，机械加工和特种加工具体包括
（1）车大端面：去除大端面两端13、15以及大端外圆14的多余金属材料；
（2）车小端面：加工去除小端面16的多余材料；
（3）加工大端中心孔：加工大端中心孔，作为后续机械加工工序的过渡基准，最终会被加工去掉；
（4）加工小端中心孔：加工小端中心孔1，作为后续机械加工工序的基准之一；
（5）粗车基准面：粗加工后续机械加工工序的夹持基准，去除多余材料；
（6）精车基准面：加工出后续机械加工工序的夹持基准；
（7）车大端面及含油轴承座孔：加工大端面两端13、15及外圆14，去除多余材料，加工含油轴承座孔8和大端60°锥孔12，以此作为后续机械加工、冷滚轧渐开线螺旋花键6、冲压齿轮轴底孔、以及铆挤装配等工序的多重定位基准；
（8）粗车外圆：粗加工各外圆2、4、9以及渐开线螺旋花键6滚轧前的外圆，去除多余材料；
（9）半精车外圆：进一步加工各外圆2、4、9，去除多余材料，加工渐开线螺旋花键6滚轧成形段坯料形状和尺寸，包括倒角5、斜角7和渐开线螺旋花键6滚轧前的外圆直径，以及卡簧槽3和退刀槽10；
（10）冷滚轧：应用冷滚轧成形技术加工制造渐开线螺旋花键6；
（11）精车外圆：精加工各外圆2、4、9以及渐开线螺旋花键6齿顶圆，去除多余材料，只留热处理后的磨削余量；
（12）冲孔：使用申请号为201020055240.9的专利公开的冲孔模具在输出轴19上冲压出三个齿轮轴底孔11；冲孔时以含油轴承座孔作为定位基准，该三个齿轮轴底孔的尺寸误差≤0.02，且相对于作为基准的小端中心孔和含有轴承座孔的位置误差≤0.03；
（13）精车大端两面：加工大端面两侧13、15以及大端外圆14，去除多余材料和冲孔塌角，保证盘厚尺寸及形位公差要求；
（14）车总长：加工去除小端面16的多余材料，保证总长尺寸；
（15）加工含油轴承座孔：加工含油轴承座孔8，保证孔深尺寸；
（16）孔口倒角：孔口倒角去除毛刺，以利于齿轮轴17铆挤装配，保证总成装配的质量；
（17）打标记：打上要求的标机；
（18）渗碳淬火；
（19）研磨基准孔：研磨用以提高基准孔表面粗糙度，清除孔内沙石等杂物；
（20）磨外圆：磨削使各外圆2、4、9的尺寸、表面粗糙度、以及形位公差均达到要求；
辅助处理包括为已磨削产品进行清洗除污和防锈处理；
齿轮轴17、含油轴承18与输出轴19的组装为使用申请号为201020055282.2的专利公开的铆挤装配模具在液压机床上一次将含油轴承18和三根齿轮轴17铆挤装配到输出轴19上，三根齿轮轴17相对于两个作为基准的小端中心孔和含油轴承内孔的位置误差≤0.04。
Claims (10)
1.一种输出轴组件的加工方法，包括输出轴（19）的加工及齿轮轴（17）、含油轴承（18）与所述输出轴（19）的组装，所述输出轴（19）的加工流程包括坯料准备、制坯、机械加工、特种加工及辅助处理，其特征在于，所述制坯包括采用冷挤压成形技术预制坯和制坯。
2.如权利要求1所述的输出轴组件的加工方法，其特征在于：所述特种加工包括渐开线螺旋花键（6）的加工，所述渐开线螺旋花键（6）的加工为采用冷滚轧成形技术进行加工。
3.如权利要求2所述的输出轴组件的加工方法，其特征在于：所述特种加工还包括冲孔，所述冲孔为使用冲孔模具在所述输出轴（19）上冲压出三个齿轮轴底孔（11），冲孔时以所述含油轴承座孔（8）作为定位基准，所述三个齿轮轴底孔（11）的尺寸误差≤0.02，且相对于作为基准的小端中心孔（1）和所述含油轴承座孔（8）的位置误差≤0.03。
4.如权利要求3所述的输出轴组件的加工方法，其特征在于：所述冲孔模具为申请号为201020055240.9的专利公开的冲孔模具。
5.如权利要求4所述的输出轴组件的加工方法，其特征在于：所述机械加工的工艺过程均是以小端中心孔（1）和大端60°锥孔（12）作为定位基准。
6.如权利要求5所述的输出轴组件的加工方法，其特征在于：所述机械加工包括粗车、半精车和精车，所述粗车、半精车和精车均采用数控车床。
7.如权利要求6所述的输出轴组件的加工方法，其特征在于：所述齿轮轴（17）、含油轴承（18）与所述输出轴（19）的组装为使用铆挤装配模具在液压机床上一次将含油轴承（18）和三根齿轮轴（17）铆挤装配到所述输出轴（19）上，所述三根齿轮轴（17）相对于作为基准的小端中心孔（1）和含油轴承内孔的位置误差≤0.04。
8.如权利要求7所述的输出轴组件的加工方法，其特征在于：所述铆挤装配模具为申请号为201020055282.2的专利公开的模具。
9.如权利要求1所述的输出轴组件的加工方法，其特征在于：所述输出轴的加工步骤具体如下：
所述坯料准备包括
（1）下料：热轧棒料采用剪切或锯割的工艺方法下料；
（2）抛丸：去除所下材料表面的氧化皮；
（3）车坯：车去下料时材料两端所形成的塌角并倒角，提高冷挤压预制坯时的工艺稳定性；
（4）表面处理：通过表面磷化皂化处理，在坯料表面均匀覆盖一层磷化皂化膜；
所述制坯包括：
（1）预制坯：采用冷挤压成形技术预制坯；
（2）表面处理：通过表面磷化皂化处理，在预制坯件表面均匀覆盖一层磷化皂化膜；
（3）预镦坯：采用冷挤压成形技术来预镦坯；
（4）退火；
（5）抛丸：去除之前退火坯件表面的氧化皮；
（6）表面处理：通过表面磷化皂化处理，在预镦坯件表面均匀覆盖一层磷化皂化膜；
（7）冷挤压：采用冷挤压成形技术，成形出和输出轴（19）很接近的最终坯件；
（8）正火；
（9）校直；
所述机械加工包括粗车、半精车和精车，所述粗车、半精车和精车均采用数控车床且均是以小端中心孔（1）和大端60°锥孔（12）作为定位基准，所述机械加工和特种加工包括：
（1）车大端面：去除大端面两端（13、15）以及大端外圆（14）的多余金属材料；
（2）车小端面：加工去除小端面（16）的多余材料；
（3）加工大端中心孔：加工大端中心孔，作为后续机械加工工序的过渡基准，最终会被加工去掉；
（4）加工小端中心孔：加工小端中心孔（1），作为后续机械加工工序的基准之一；
（5）粗车基准面：粗加工后续机械加工工序的夹持基准，去除多余材料；
（6）精车基准面：加工出后续机械加工工序的夹持基准；
（7）车大端面及含油轴承座孔：加工大端面两端（13、15）、外圆（14），去除多余材料，加工含油轴承座孔（8）及大端60°锥孔（12），以此作为后续机械加工、冷滚轧渐开线螺旋花键（6）、冲压三个齿轮轴底孔（11）、以及铆挤装配等工序的定位基准；
（8）粗车外圆：粗加工各外圆（2、4、9）以及渐开线螺旋花键（6）滚轧前的外圆，去除多余材料；
（9）半精车外圆：进一步加工各外圆（2、4、9），去除多余材料，加工渐开线螺旋花键（6）滚轧成形段坯料形状和尺寸，包括倒角（5）、斜角（7）和渐开线螺旋花键（6）滚轧前的外圆直径，以及卡簧槽（3）和退刀槽（10）；
（10）冷滚轧：应用冷滚轧成形技术加工制造渐开线螺旋花键（6）；
（11）精车外圆：精加工各外圆（2、4、9）以及渐开线螺旋花键（6）齿顶圆，去除多余材料，只留热处理后的磨削余量；
（12）冲孔：使用申请号为201020055240.9的专利公开的冲孔模具在输出轴（19）上冲压出三个齿轮轴底孔（11）；冲孔时以所述含油轴承座孔（8）作为定位基准，所述三个齿轮轴底孔（11）的尺寸误差≤0.02，且相对于作为基准的小端中心孔（1）和所述含油轴承座孔（8）的位置误差≤0.03；
（13）精车大端两面：加工大端面两侧（13、15）以及大端外圆（14），去除多余材料和冲孔塌角，保证盘厚尺寸及形位公差要求；
（14）车总长：加工去除小端面（16）的多余材料，保证总长尺寸；
（15）加工含油轴承座孔：加工含油轴承座孔（8），保证孔深尺寸；
（16）孔口倒角：孔口倒角去除毛刺，以利于齿轮轴(17)铆挤装配，保证总成装配的质量；
（17）打标记：打上要求的标机；
（18）渗碳淬火；
（19）研磨基准孔：研磨用以提高基准孔表面粗糙度，清除孔内沙石等杂物；
（20）磨外圆：磨削外圆（2、4、9），使其尺寸、表面粗糙度、以及形位公差均达到要求；
所述辅助处理为对已磨削产品进行清洗除污和防锈处理。
10.如权利要求9所述的输出轴组件的加工方法，其特征在于：所述齿轮轴（17）、含油轴承（18）与所述输出轴（19）的组装为使用申请号为201020055282.2的专利公开的铆挤装配模具在液压机床上一次将含油轴承（18）和三根齿轮轴（17）铆挤装配到所述输出轴（19）上，所述三根齿轮轴（17）相对于作为基准的小端中心孔（1）和含油轴承内孔的位置误差≤0.04。
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