一种端部带齿或花键结构细长空心轴零件加工方法与流程

本发明属于金属热处理，主要针对轴径比≥10:1、轴长≤2.5m、径向最大等效壁厚≤0.10m的细长空心轴类零件的加工制造。涉及一种端部带齿或花键结构细长空心轴零件加工方法。

背景技术：

1、细长空心轴类零件是机械动力传动领域中的一种基础性零部件，这类零部件通常采取“结构——功能一体化”设计，在轴两端部位设计成齿轮或花键结构，用于扭矩传递，出于减重需要，轴一般为空心结构；为提高端部齿轮/花键部位的耐磨性，通常需要对这些部位进行渗碳或氰化表面改性处理，同时，轴上存在多个轴肩台阶结构。

2、受轴径比过大、整体刚性过弱的影响，这类细长空心轴类零件渗碳/氰化后产生部分挠度变形，淬火后轴向变形更加复杂，挠度变化更大，淬火、回火后，极易导致轴中部结构磨削超差并诱使轴端部齿/花键磨削加工余量不足、部分齿形面无法磨削，产品制造精度无法满足设计要求。

3、相关问题始终困扰整个行业，始终未得到有效解决。

技术实现思路

1、发明目的

2、提供一种端部带齿或花键结构细长空心轴类零件加工方法，针对轴径比≥10:1、轴长≤2.5m、径向最大等效壁厚≤0.10m、轴上存在多个轴肩台阶结构的细长空心轴类零件的加工制造，提高端部带有齿/花键结构细长空心轴类零件渗碳/氰化淬火后的机械加工能力。

3、技术方案

4、一种端部带齿或花键结构细长空心轴零件加工方法，包括如下步骤：

5、步骤一，零件渗碳前，对轴上存在多个轴肩台阶结构的细长空心轴类零件进行平直化，最大限度降低轴肩台阶结构，平直化区域的等效半径为r，平直化区域长度为l。

6、步骤二，确定平直化区域的轴向中点o。

7、步骤三，确定平直化区域的轴向中点等效半径壁厚增厚，平直化后的轴向中点等效半径向空心轴外侧增厚数值δ＝(3～50)％r。

8、步骤四，平直化轴向中点最高等效半径数值向轴的平直化两端点逐步降低。

9、步骤五，平直化区域的轴向中点等效半径增厚的轮廓线，沿空心轴心几何回转。

10、步骤六，对轴进行渗碳、淬火、冰冷、回火。

11、进一步地，所述步骤四由平直化轴向中点向平直化轴的两端点逐步过渡降低，过渡形式可以是曲线平滑过渡，见下图1所示。

12、进一步地，曲线平滑过渡可以是椭圆形曲线、可以是抛物线形曲线、可以是对数母线型曲线，可以是反向双曲线形曲线，也可以是其它形式的幂指数形曲线。

13、进一步地，所述步骤四由平直化轴向中点向平直化轴的两端点逐步过渡降低，过渡形式可以是线性过渡，见下图2所示。

14、进一步地，渗碳及淬火过程中，空心轴两侧放置硅酸铝纤维毡，防止渗碳气氛及淬火油流入空心轴内侧。

15、进一步地，选用快速淬火油时，淬火油温选取在(60～90)℃，选用等温淬火油时，淬火油温选取在(170～220)℃。

16、进一步地，零件在渗碳及淬火工艺过程中，采取竖直吊装入炉的方式进行摆放。

17、进一步地，淬火完成后，对空心轴的径向调动进行评价，径向跳动控制数值需控制在工序间技术要求数值的1.5倍范围之内。

18、进一步地，淬火完成后，当径向跳动数值在(1.5～3)倍工序间数值范围内时，可采取校正处理方式，对空心轴进行适当校正。

19、进一步地，平直化区域中点最大等效半径增厚数值，需要结合材料的临界淬透性尺寸进行选取，防止出现非完全淬透的情况。

20、本申请的有益效果在于：

21、本发明一种端部带齿或花键结构细长空心轴类零件加工方法，适用于轴径比≥10:1、轴长≤2.5m、径向最大等效壁厚≤0.10m、轴上存在多个轴肩台阶结构的细长空心轴类零件的加工制造，尤其适用于轴径比(10:1～20:1)、轴长(0.4～1.0)m、径向等效壁厚(0.01～0.03)m的多轴肩台阶结构空心轴的加工制造。原有工艺方法，导致细长空心轴淬火翘曲超差，空心轴在后续机械加工过程中，轴部加工区域经常出现“黑皮”，导致产品合格率极低。

22、采取上述工艺方法后，细长空心轴淬火过程产生的“翘曲”问题，得到大幅改善，零件淬火后的变形数值，可通过机械加工方法进一步改善，能够有效提高细长空心轴工序间产品淬火变形控制精度，大幅降低废品率。相关技术可在中小尺寸细长杆类零件加工制造领域中加以应用。

技术特征：

1.一种端部带齿或花键结构细长空心轴零件加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四由平直化轴向中点向平直化轴的两端点逐步过渡降低，过渡形式为曲线平滑过渡。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，曲线平滑过渡包括椭圆形曲线、抛物线形曲线、对数母线型曲线，反向双曲线形曲线或的幂指数形曲线。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤四由平直化轴向中点向平直化轴的两端点逐步过渡降低，过渡形式为线性过渡。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，渗碳及淬火过程中，空心轴两侧放置硅酸铝纤维毡，防止渗碳气氛及淬火油流入空心轴内侧。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，选用快速淬火油时，淬火油温选取在60℃～90℃，选用等温淬火油时，淬火油温选取在170℃～220℃。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，零件在渗碳及淬火工艺过程中，采取竖直吊装入炉的方式进行摆放。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，淬火完成后，对空心轴的径向调动进行评价，径向跳动控制数值需控制在工序间技术要求数值的1.5倍范围之内。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，淬火完成后，当径向跳动数值在1.5～3倍工序间数值范围内时，采取校正处理方式，对空心轴进行适当校正。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，平直化区域中点最大等效半径增厚数值，需要结合材料的临界淬透性尺寸进行选取，防止出现非完全淬透的情况。

技术总结本发明属于金属热处理技术领域，主要针对轴径比≥10:1、轴长≤2.5m、径向最大等效壁厚≤0.10m的细长空心轴类零件的加工制造。涉及一种端部带齿或花键结构细长空心轴零件加工方法。细长空心轴淬火过程产生的“翘曲”问题，得到大幅改善，零件淬火后的变形数值，可通过机械加工方法进一步改善，能够有效提高细长空心轴工序间产品淬火变形控制精度，大幅降低废品率。技术研发人员：孙振淋,李宁,崔学威,钱钰,张宇慧受保护的技术使用者：中国航发哈尔滨东安发动机有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11