外花键的轴向进给增量式滚轧工艺试验研究

doi:10.3901/JME.2018.07.199

机械工程学报 ›› 2018, Vol. 54 ›› Issue (7): 199-204.doi: 10.3901/JME.2018.07.199

外花键的轴向进给增量式滚轧工艺试验研究

崔敏超, 赵升吨, 陈超, 张大伟

西安交通大学机械工程学院西安 710049

收稿日期:2017-07-12 修回日期:2017-12-29 出版日期:2018-04-05 发布日期:2018-04-05
通讯作者: 崔敏超(通信作者),男,1991年出生,博士研究生。主要研究方向为汽车零件的精密塑性成形工艺,汽车机电一体化设备。E-mail:cuiminchao@163.com
作者简介:赵升吨,男,1962年出生,教授,博士研究生导师。主要研究方向为混合动力汽车智能控制、精密成形工艺等。E-mail:sdzhao@mail.xjtu.edu.cn;陈超,男,1991年出生,博士研究生。主要研究方向为混合动力汽车铝合金板料塑性连接工艺。E-mail:849918977@qq.com;张大伟,男,1991年出生,副教授,博士。主要研究方向为花键轴的塑性成形工艺。E-mail:zhangdawei2000@mail.xjtu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（51335009）。

The Experimental Study of Axial In-feed Incremental Rolling Process of Spline Shaft

CUI Minchao, ZHAO Shengdun, CHEN Chao, ZHANG Dawei

School of Mechanical Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049

Received:2017-07-12 Revised:2017-12-29 Online:2018-04-05 Published:2018-04-05

摘要/Abstract

摘要： 分析了汽车工业对于花键轴塑性成形制造工艺的需求，介绍了花键的轴向进给增量式滚轧工艺的原理和基本过程。在自主研制的交流伺服驱动轴向进给增量式滚轧成形装置上开展了初步试验研究，针对不同坯料直径和模具转速进行了相应滚轧试验，结果表明坯料直径的增加能够补偿由于材料轴向流动产生的齿顶圆高度降低；模具转速的增加能够减轻成形花键轴的齿顶拉尖现象。进一步对成形花键轴的微观组织观察发现，在齿形的齿面、齿根和齿槽的底部区域形成了细化的连续流线状纤维组织，硬度测量结果显示，该组织明显提高了花键轴齿面的抗疲劳强度和硬度。初步试验结果验证了轴向进给增量式滚轧工艺实现外花键的成形、成性一体化制造的可行性，同时为进一步应用该工艺提供了参考。

关键词: 试验研究, 外花键, 微观组织, 硬度, 轴向进给增量式滚轧工艺

Abstract: The requirement of plastic forming process of spline shaft in automobile industry is discussed and the principle of axial in-feed incremental rolling process of spline shaft is introduced. The experimental study is carried out at a servo drive axial in-feed incremental rolling equipment. A series of experiments with different blank diameters and die speeds are conducted. The results show that:the height of addendum circle decreases with the blank diameter increasing; the increase of die speed could eliminate the defect of tooth tip. In addition, the fibrous tissue with high grain density and elongated continuous streamline is obtained in the microstructure of formed spline shaft. The hardness measurement shows that the hardness of the spline shaft would be enhanced significantly by the axial in-feed incremental rolling process. The work shows that the axial in-feed incremental rolling process can realize the integration of forming and performance improving of spline shaft.

Key words: axial in-feed incremental rolling process, experimental study, hardness, microstructure, spline shaft

中图分类号:

TG301
TG302

崔敏超, 赵升吨, 陈超, 张大伟. 外花键的轴向进给增量式滚轧工艺试验研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(7): 199-204.

CUI Minchao, ZHAO Shengdun, CHEN Chao, ZHANG Dawei. The Experimental Study of Axial In-feed Incremental Rolling Process of Spline Shaft[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2018, 54(7): 199-204.

参考文献

[1] 陈国定,陈晓南.机械设计基础[M].北京:机械工业出版社, 2005. CHEN Guoding, CHEN Xiaonan. The basis of mechanical designing[M]. Beijing:China Machine Press, 2005.
[2] CHILDS P R N. Mechanical design[M]. Oxford:Elsevier Butterworth-Heinemann, 2004.
[3] 赵升吨,李泳峄,范淑琴,等.汽车花键轴零件的生产工艺综述[J].锻压装备与制造技术, 2012(3):74-77. ZHAO Shengdun, LI Yongyi, FAN Shuqin, et al. Overview about production process of spline shaft part for automobile[J]. China Metalforming Equipment & Manufacturing Technology, 2012(3):74-77.
[4] ZHANG D W, LI Y T, FU J H. Tooth curves and entire contact area in process of spline cold rolling[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2008, 21(6):94-97.
[5] ZHANG D W, ZHAO S D. New method for forming shaft having thread and spline by rolling with round dies[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2014, 70:1455-1462.
[6] LI Y Y, ZHAO S D, FAN S Q, et al. Study on the material characteristic and process parameters of the open-die warm extrusion process of spline shaft with 42CrMo steel[J]. Journal of Alloy and Compounds, 2013, 571:12-20.
[7] ZHANG D W, LI Y T, FU J H. Mechanics analysis on precise forming process of external spline cold rolling[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2007, 20(3):54-58.
[8] 张大伟,李永堂,付建华,等.外花键冷滚压成形坯料直径计算[J].锻压装备与制造技术, 2007, 42(2):56-59. ZHANG Dawei, LI Yongtang, FU Jianhua, et al. The blank diameter calculation of cold rolling forming process[J]. China Metalforming Equipment & Manufacturing Technology, 2007, 42(2):56-59.
[9] 崔敏超,赵升吨,陈超,等.渐开线花键参数化造型及滚轧坯料直径算法研究[J].锻压装备与制造技术, 2016, 50(1):107-110. CUI Minchao, ZHAO Shengdun, CHEN Chao, et al. Study on parametric modeling of involute spline and the algorithm of rolling billet diameter[J]. China Metalforming Equipment & Manufacturing Technology, 2016, 50(1):107-110.
[10] 李泳峄,赵升吨,赵永强,等.系统参数对花键轴轴向推进滚轧成形工艺过程的影响分析及试验[J].机械工程学报, 2014, 50(22):50-56. LI Yongyi, ZHAO Shengdun, ZHAO Yongqiang, et al. Analysis and experiment on the effect of system parameters on the axial-infeed rolling forming process of spline shaft[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2014, 50(22):50-56.
[11] ZHANG D W, LI Y T, FU J H, et al. Rolling force and rolling moment in spline cold rolling using slip-line field method[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2009, 22(5):688-695.
[12] WANG Z K, ZHANG Q. Numerical simulation of involutes spline shaft in cold rolling forming[J]. Journal of Central South University of Technology, 2008, (S2):278-283.

[1]	于明润, 赵洪运, 蒋智华, 周利, 黄永宪, 宋晓国. 铝/黄铜异种金属搅拌摩擦焊搭接接头显微组织与力学性能[J]. 机械工程学报, 2019, 55(6): 39-45.
[2]	黄华贵, 赵阳, 王超, 燕猛. 界面涂层对厚规格热轧钢/铝复合板界面结构与力学性能的影响[J]. 机械工程学报, 2019, 55(14): 30-36.
[3]	范永升, 黄渭清, 杨晓光, 石多奇. 某型航空发动机涡轮叶片服役微观损伤研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(13): 122-128.
[4]	王瑞麒, 李永堂. 大口径厚壁管热挤压模具磨损[J]. 机械工程学报, 2019, 55(10): 70-76.
[5]	王罡, 任珂, 胡毅森, 叶茂, 王淑青, 融亦鸣. 基于微观组织特征的航天铝铜合金力学行为研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(9): 77-85.
[6]	徐连勇, 张舒婷, 荆洪阳, 韩永典. Ag-GNSs/SnAgCu钎料纳米压痕变形行为研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(8): 151-156.
[7]	吕明, 李强, 宁智, 季钊, 孙春华. 高速铁路减载式声屏障减载特性的试验研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(8): 8-16.
[8]	李能, 熊华平, 秦仁耀, 刘伟, 黄帅, 高超. 原位反应制备Ti₂AlNb/TiC+Ti₃SiC₂梯度材料的激光熔覆组织及成形机理[J]. 机械工程学报, 2018, 54(8): 144-150.
[9]	张立军, 张兴, 孟德建. 汽车制动颤振瞬态特性与关键因素试验研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(24): 118-128.
[10]	周祥曼, 田启华, 杜义贤, 张海鸥, 王桂兰, 梅飞翔. 纵向稳态磁场对电弧增材成形零件表面质量和性能影响的研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(2): 84-92.
[11]	刘佳, 白陈明, 崔博, 石岩, 李忠, 张宏. 超声振动对高氮钢激光-电弧复合焊接接头组织与性能的影响研究?[J]. 机械工程学报, 2018, 54(16): 118-126.
[12]	王建峰, 孙清洁, 张顺, 刘一搏, 冯吉才. 基于电弧气泡调控的水下湿法焊接稳定性研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(14): 50-57.
[13]	许明三, 李剑峰, 李驊登, 孙杰, 李方义, 赵彦华. 激光熔覆粉料和工艺参数对45钢基体与熔覆层结合强度的影响研究^*[J]. 机械工程学报, 2017, 53(9): 209-.
[14]	郑国峰, 上官文斌, 韩鹏飞,AHMED Waizuddin. 基于小波变换的汽车零部件加速耐久性载荷谱编辑方法研究[J]. 机械工程学报, 2017, 53(8): 124-131.
[15]	石岩, 李云峰, 刘佳, 袁振玉. 高压油泵凸轮轴激光增材制造梯度耐磨层研究^*[J]. 机械工程学报, 2017, 53(6): 80-87.

外花键的轴向进给增量式滚轧工艺试验研究

The Experimental Study of Axial In-feed Incremental Rolling Process of Spline Shaft

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