一種中高頻感應加熱與振動復合滾軋花鍵軸的裝置及工藝制造方法及圖紙

一種中高頻感應加熱與振動復合滾軋花鍵軸的裝置及工藝，裝置包括振動器和中高頻感應加熱器，振動器通過夾具與坯料軸向串聯，中高頻感應加熱器及滾軋模具布局在坯料進給方向的前方；工藝是由夾具及?；ㄦI集成頂尖對坯料前后夾緊，運動至坯料花鍵齒形段完全進入中高頻感應加熱器內腔，對花鍵齒形段表面金屬進行快速加熱至預設溫度，滾軋模具通過?；ㄦI集成頂尖帶動坯料轉動，振動器對坯料施加軸向振動，通過滾軋模具的作用，完成花鍵軸復合滾軋成形，坯料反向退出，快速淬火處理，本發明專利技術具有成形載荷小、耗能小、效率高、成形質量好、加工范圍廣等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于先進材料成形
，具體涉及一種中高頻感應加熱與振動復合滾軋花鍵軸的裝置及工藝。
技術介紹
花鍵聯接具有聯接強度高、結構緊湊、可靠性高、裝卸方便等優點，廣泛應用于機械系統中傳遞軸與軸之間的運動和扭矩，例如航天航空、汽車、拖拉機、船舶、機床、工程機械等?；ㄦI聯接的廣泛應用對花鍵軸零件的需求量及使用性能提出了更高的要求，因此，對花鍵軸零件生產工藝的研究就顯得十分重要。滾軋是一種重要的花鍵軸塑性成形工藝，符合輕量化生產目標，且具有齒形表層材料組織密度大、有殘余壓應力、抗疲勞強度高、表面光滑、效率高等優點，其工藝過程如下首先通過夾具和模花鍵集成頂尖將花鍵軸坯料前后夾緊；然后三個滾軋模具開始同步、同速、同向轉動，并且與?；ㄦI集成頂尖上的花鍵齒形段嚙合傳動，進而帶動?；ㄦI集成頂尖及坯料轉動；坯料繼續沿進給方向送進，通過滾軋模具的作用，坯料花鍵齒形段表面金屬發生塑性變形，進而完成花鍵軸的滾軋成形；最后，坯料反向推出，卸料。通過有限元及實驗分析，在花鍵軸滾軋成形過程中，僅有坯料表層的金屬發生塑性變形，變形層厚度約為5mnT8mm,還料心部基本不發生塑性變形。中高頻感應加熱工藝，多數用于工業金屬零件表面淬火、金屬熔煉、棒料透熱等多個領域，是使零件表面產生一定的感應電流，迅速加熱零件表面，達到表面迅速加熱，而心部溫升較小的效果。振動輔助金屬塑性成形工藝，是指在傳統金屬塑性成形工藝中，施加輔助振動，以獲得改善工藝效果、提高成形質量的工藝過程。相對傳統金屬塑性成形工藝，振動輔助金屬塑性工藝具有成形載荷小、金屬流動性好、摩擦力小、金屬塑性成形能力高、產品質量高等優點。并且科學研究表明，不同金屬在某個變形溫度區間內存在變形抗力對應變速率以及振動頻率敏感的現象，引起變形抗力明顯下降，金屬塑性明顯提高。但目前花鍵軸的滾軋工藝通常在室溫下進行，屬于冷成形加工，且傳統花鍵軸材料40Cr、35CrMo鋼已被具有更高機械性能的42CrMo鋼所取代，因而造成常溫下滾軋成形載荷大，金屬材料流動能力差，花鍵軸齒形角隅填充質量差，且滾軋成形后需進行調質處理，工藝步驟復雜。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種中高頻感應加熱與振動復合滾軋花鍵軸的裝置及工藝，解決了傳統滾軋工藝中成形載荷大、齒形角隅填充質量差、工藝步驟復雜等問題，同時還具有成形載荷小、變形均勻、齒形角隅填充質量高、表面質量好、工藝步驟簡單、節省能源、加工范圍廣等優點。為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案為一種中高頻感應加熱與振動復合滾軋花鍵軸的裝置，包括振動器I和中高頻感應加熱器4，振動器I的左端與夾具2聯接，夾具2與?；ㄦI集成頂尖6實現對坯料3的前后夾緊，振動器I實現花鍵軸滾軋過程中對坯料3施加振動，沿坯料3圓周方向120°等間距陣列有三個滾軋模具5，中高頻感應加熱器4布局在滾軋模具5的前方，?；ㄦI集成頂尖6的花鍵齒形段III與滾軋模具5上的花鍵齒形相嚙合，坯料3從中高頻感應加熱器4的內腔中穿過，實現對坯料3花鍵齒形段II表面金屬進行快速中高頻感應加熱?！N中高頻感應加熱與振動復合滾軋花鍵軸的工藝,包括以下步驟a)、裝夾坯料3，夾具2先對坯料3夾持段I進行夾緊，并將坯料3的另一端穿過中高頻感應加熱器4的內腔，通過?；ㄦI集成頂尖6前后夾緊；b)、還料3沿還料進給方向送進,進給速度為5mm/sec,直至還料3花鍵齒形段II完全進入中高頻感應加熱器4的內腔；C)、由中高頻感應加熱器4對坯料3花鍵齒形段II表面金屬進行快速加熱至預設溫度，加熱時間為5sec 15sec，加熱溫度為400°C 600°C ；d)、沿坯料3圓周方向120°等間距陣列的三個滾軋模具5開始同步、同速、同向轉動，轉速為50RPiTl00RPM，通過滾軋模具5花鍵齒形與模花鍵集成頂尖6上花鍵齒形段III的嚙合傳動，坯料3在夾具2與?；ㄦI集成頂尖6的夾緊作用下開始轉動；e)、坯料3再次沿坯料進給方向送進，同時振動器I開始工作，對坯料3施加軸向振動，振動頻率為IOHz 40Hz,振幅為O. 5mnTl. Omm ；f)、通過滾軋模具5的作用，坯料3的花鍵齒形段II完成花鍵軸的滾軋成形；g)、花鍵軸完全成形后，振動器I停止工作，坯料3由夾具2及?；ㄦI集成頂尖6前后夾緊的同時反向退出，將坯料3取下進行快速淬火處理，完畢。本專利技術具有以下優點1、在花鍵軸坯料進行滾軋前，對坯料花鍵齒形段的表面金屬進行快速中高頻感應加熱，提高了金屬材料的塑性，降低了成形載荷、擴大了加工范圍；同時根據花鍵軸滾軋工藝中僅有坯料表面金屬發生塑性變形的特點確定加熱厚度，從而進一步確定加熱時間及加熱溫度，避免對坯料的整體加熱，節省能源、加熱效率高。2、在坯料送進系統中軸向串入振動器，實現了在花鍵軸滾軋過程中一定變形溫度下對坯料施加軸向振動，降低了金屬的變形抗力，改善了坯料與模具間的摩擦狀況，使得成形載荷更小，表面質量更高。附圖說明圖1為本專利技術的裝置結構示意圖。圖2為本專利技術的坯料3示意圖。圖3為本專利技術的中高頻感應加熱器4正面示意圖。圖4為本專利技術的?；ㄦI集成頂尖6示意圖。圖5為本專利技術滾軋后花鍵軸示意圖。圖6為本專利技術滾軋后花鍵軸局部示意圖。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術做詳細描述。參照圖1，一種中高頻感應加熱與振動復合滾軋花鍵軸的裝置，包括振動器I和中高頻感應加熱器4，振動器I的左端與夾具2聯接，夾具2與模花鍵集成頂尖6實現對坯料3的前后夾緊，振動器I實現花鍵軸滾軋過程中對坯料3施加振動，沿坯料3圓周方向120°等間距陣列有三個滾軋模具5，中高頻感應加熱器4布局在滾軋模具5的前方，?；ㄦI集成頂尖6的花鍵齒形段III與滾軋模具5上的花鍵齒形相嚙合，參照圖2和圖3，坯料3從中高頻感應加熱器4的內腔中穿過，實現對坯料3花鍵齒形段II表面金屬進行快速中高頻感應加熱。一種中高頻感應加熱與振動復合滾軋花鍵軸的工藝，包括以下步驟a)、參照圖1，裝夾坯料3，夾具2先對坯料3夾持段I進行夾緊，并將坯料3的另一端穿過中高頻感應加熱器4的內腔，通過模花鍵集成頂尖6前后夾緊； b)、參照圖1、圖2和圖3，坯料3沿坯料進給方向送進，進給速度為Hmm/sec，直至坯料3花鍵齒形段II完全進入中高頻感應加熱器4的內腔；c )、參照圖1、圖3，由中高頻感應加熱器4對坯料3花鍵齒形段II表面金屬進行快速加熱至預設溫度，加熱時間為5secTl5sec，加熱溫度為400°C ^600°C ；d)、參照圖1、圖4，沿坯料3圓周方向120°等間距陣列的三個滾軋模具5開始同步、同速、同向轉動，轉速為50RPM 100RPM，通過滾軋模具5花鍵齒形與?；ㄦI集成頂尖6上花鍵齒形段III的嚙合傳動，坯料3在夾具2與模花鍵集成頂尖6的夾緊作用下開始轉動；e)、參照圖1，坯料3再次沿坯料進給方向送進，同時振動器I開始工作，對坯料3施加軸向振動，振動頻率為IOHz 40Hz,振幅為O. 5mnTl. Omm ；f)、參照圖1、圖5和圖6，通過滾軋模具5的作用，坯料3的花鍵齒形段II完成花鍵軸的滾軋成形；g)、參照圖1，花鍵軸完全成形后，振動器I停止工作，坯料3由夾具2及模花鍵集成頂尖6前后夾緊的同時反向退出，將坯料3取下進行快速淬火處理，完畢。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種中高頻感應加熱與振動復合滾軋花鍵軸的裝置，包括振動器（1）和中高頻感應加熱器（4），其特征在于：振動器（1）的左端與夾具（2）聯接，夾具（2）與模花鍵集成頂尖（6）實現對坯料（3）的前后夾緊，振動器（1）實現花鍵軸滾軋成形過程中對坯料（3）施加軸向振動，沿坯料（3）圓周方向120°等間距陣列有三個滾軋模具（5），中高頻感應加熱器（4）布局在滾軋模具（5）的前方，?；ㄦI集成頂尖（6）的花鍵齒形段（Ⅲ）與滾軋模具（5）上的花鍵齒形相嚙合，坯料（3）從中高頻感應加熱器（4）的內腔中穿過，實現對坯料（3）花鍵齒形段（Ⅱ）表面金屬進行快速中高頻感應加熱。

【技術特征摘要】
1.一種中高頻感應加熱與振動復合滾軋花鍵軸的裝置，包括振動器(I)和中高頻感應加熱器(4)，其特征在于振動器(I)的左端與夾具(2)聯接，夾具(2)與模花鍵集成頂尖(6)實現對坯料(3)的前后夾緊，振動器(I)實現花鍵軸滾軋成形過程中對坯料(3)施加軸向振動，沿坯料(3)圓周方向120°等間距陣列有三個滾軋模具(5)，中高頻感應加熱器(4)布局在滾軋模具(5)的前方，?；ㄦI集成頂尖(6)的花鍵齒形段(III)與滾軋模具(5)上的花鍵齒形相嚙合，坯料(3)從中高頻感應加熱器(4)的內腔中穿過，實現對坯料(3)花鍵齒形段(II)表面金屬進行快速中高頻感應加熱。2.根據權利要求1所述的一種中高頻感應加熱與振動復合滾軋花鍵軸的裝置所進行的工藝，其特征在于包括以下步驟 a)、裝夾坯料(3)，夾具(2)先對坯料(3)夾持段(I )進行夾緊，并將坯料(3)的另一端穿過中高頻感應加熱器(4)的內腔，通過?；ㄦI集成頂尖(6)前后夾緊； b )、還料(3 )沿還料進給方向送進,進給速度為5mm/ sec,直至還料(3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙升噸，李泳嶧，范淑琴，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：