[发明专利]一种表面强化内台阶轴内孔精密成形工艺

说明书

一种表面强化内台阶轴内孔精密成形工艺，先设计坯料，然后向芯轴的充润滑剂主流道、润滑剂分流道构成的内部区域泵入润滑剂；再将芯轴与坯料装配好，通过芯轴后部的安装孔装上旋锻机，芯轴和坯料一起受到锻模的高频锻打，旋锻成形出大内孔；然后调整芯轴与坯料的位置，从坯料凸起处开始旋锻，旋锻成形小内孔；更换使用强化用模具，装配上旋锻机，降低旋锻机电机转速从而减小模具冲击能量，对内孔旋锻完成的坯料整体表面进行锻打，在坯料的表面附加均匀的压应力，实现类似喷丸冲击的表面二次强化效果；最后抽走工件；本发明不仅能保证内孔成形，而且可以有效强化轴的表面，提高疲劳强度。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种表面强化内台阶轴内孔精密成形工艺。

背景技术

薄壁细长轴类零件，尤其带有台阶内孔的零件，在中小型航空发动机中占有重要的位置，承受弯曲与扭转交变应力，零件加工质量影响发动机工作安全可靠性。

薄壁细长轴内台阶轴内孔形状复杂，精度要求高，且存在难加工的盲孔。目前的加工工艺是：坯料-钻小孔-深孔钻大孔-外表面精加工，或坯料-钻小孔-从一侧钻大孔-从另一侧钻大孔-外表面精加工。

旋转锻造技术是一种用于管材、棒材或线材精密成形加工的回转成形工艺，利用两个、四个或者八个相同锻模均匀排布在坯料的外围圆周方向，对坯料进行高频率短行程的快速锻打的同时，围绕着坯料做圆周旋转运动，坯料由于受到径向垂直锻打而发生按照模具型线的局部均匀缩颈。旋转锻造技术可以很好地应用在内台阶轴内孔的成形加工上。

采用传统的深孔钻加工制造，周期长效率低，废品率高，且从两侧分别加工大孔，容易出现同轴度差、直线度差等问题。采用通常的用管材作坯料的旋锻过程，对内孔台阶变化较大或对外圆尺寸有要求的轴，旋锻可能会损伤芯轴或成形失败。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种表面强化内台阶轴内孔精密成形工艺，不仅能保证内孔成形，而且可以有效强化轴的表面，提高疲劳强度。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案得以实现：

一种表面强化内台阶轴内孔精密成形工艺，包括以下步骤：

1)设计坯料：坯料1的设计长度是L，设计内外径分别为R1和R2，坯料凸起处长度为W，凸起处高度为h2；芯轴台阶半径差h1，芯轴台阶长L1；坯料1设计参考比例W:L1:(h2-h1)＝(6～7):(9～10):1

2)取下芯轴的润滑剂塞3，向芯轴的润滑剂主流道4内部泵入润滑剂，使泵入的润滑剂填充润滑剂主流道4、润滑剂分流道5构成的内部区域，泵入完成后装上润滑剂塞3；

3)旋锻成形大内孔：芯轴与坯料1装配好，通过芯轴后部的安装孔9装上旋锻机，芯轴和坯料1一起受到锻模的高频锻打，坯料1管径收缩变形，包紧芯轴，通过芯轴保证大内孔加工的精度；

4)旋锻成形小内孔：调整芯轴与坯料1的位置，从坯料1凸起处开始旋锻，坯料1凸起处的管径再次收缩变形，包紧芯轴，通过芯轴保证小内孔加工的精度；成形完成后，坯料1外表面不再有凸起；

5)表面二次强化：更换使用强化用模具6，装配上旋锻机，降低旋锻机电机转速从而减小模具冲击能量，对内孔旋锻完成的坯料1整体表面进行锻打，在坯料1的表面附加均匀的压应力，实现类似喷丸冲击的表面二次强化效果；

6)抽出芯轴：表面二次强化加工完成，抽走工件，进行下一根坯料1加工。

所述的芯轴分为整体芯轴2-1和分体芯轴2-2两种；整体芯轴2-1内部有沿轴线方向的润滑剂主流道4，在润滑剂主流道4的不同位置，从润滑剂主流道4分枝出去沿径向有润滑剂分流道5，润滑剂分流道5在径向从整体芯轴2-1外表面贯通至润滑剂主流道4，在整体芯轴2-1外表面露出流道孔，润滑剂主流道4截面积与润滑剂分流道5截面积应满足以下公式：