雙中間軸對稱楔橫軋制工藝及模具設計

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.濟南瑞力得數控機械工程有限公司，山東 濟南 250118）

1 中間軸楔橫軋成形工藝分析

1701212-Q7中間齒輪軸（圖1），因包含多個不同規格的齒輪，使其結構復雜，加工困難。目前其生產大多通過精密鍛造或機床加工，工藝復雜，加工成本高，成品率低，耗材多。采用楔橫軋工藝對稱軋制雙中間軸，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配件，由軸及其固定在軸上的齒輪構成，軸的長度、直徑以及軸上的齒輪數量和直徑根據不同的變速器而設定。由于中間軸大多具有臺階多、形狀復雜的特點，所以成形難度較大，特別是1701212-Q7中間軸，軸上有4個齒輪，從左至右由大到小依次排列，左邊第一個大齒輪直徑?170mm，厚度26mm；第二個大齒輪直徑?170 mm，厚度25mm；第三個中齒輪直徑?150mm，厚度23mm；右端小齒輪直徑?95mm，厚度20mm；第一大齒輪外側細軸徑?40mm；第一、二大齒輪之間細軸徑?45mm；第二大齒輪至中齒輪間軸徑?55mm，中齒輪至小齒輪間細軸徑?50mm。

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

2 雙軸同軋工藝與模具設計

針對以上問題，對汽車變速器中間軸的楔橫軋工藝進行了研究，創造性提出一模兩件的對稱軋制工藝，目的在于提供一種工藝簡單、能提高生產效率、節省材料、降低成本、降低能耗、提高質量、適用于重型汽車變速器的雙中間軸對稱楔橫軋軋制工藝。

為了達到以上目的，本軋制方法采用技術方案如下：該雙中間軸對稱楔橫軋制模具，包括軋輥本體，軋輥本體設上、下兩個，具有兩個1701212-Q7中間軸成形模具，以連體軸起楔角α1為對稱，與兩個1701212-Q7中間軸大齒輪端相對應的連體軸起楔角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使棒料對稱分為左、右兩段，兩段間軋制為直徑?85mm，收縮率達到75%，寬度達到標準要求；從二次楔角α2至平軋精軋為第二段，通過二次楔角α2對連體軸繼續軋制，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，也設二次起楔外展角α4，最后通過平軋精軋，楔入寬度達到標準要求，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端軸直徑達到左中齒輪直徑?150mm的要求，然后經過二次起楔外展角α6進入第二段軋制，楔入寬度達到標準要求，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，楔入寬度達到標準要求，在第一段中先使左中齒輪軋制槽的左側軸直徑軋制為?95mm，與左小齒輪直徑一致，再進入第二段楔，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，楔入寬度達到標準要求，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、抗拉強度試驗、超聲波探傷，尺寸檢測和外觀檢測，產品質量完全達到客戶產品質量要求。

圖2 汽車變速器中間軸中間軸楔橫軋成形模具圖

3 結論

采用對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，與傳統成形方法比，工藝簡單、加工成本低、成品率高、節省材料。由于一次能加工兩個，可大幅提高勞動效率，降低生產成本。由于在軋制過程中采用了軸向外展、分段楔入，對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，保證了產品質量，提高了使用壽命。

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