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【摘要】本文主要介绍花键轴的冷挤工艺以及实际生产过程中毛坯件制作工艺及模具设计。
【关键词】 冷挤 工艺 模具
一、引言
冷挤工艺是在常温下，将金属毛坯放入模具型腔中，在较大的压力和一定的速度作用下，迫使金属从凹模型腔中挤出，从而获得所需的形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。
二、适用性分析
冷挤加工工艺和传统的加工工艺比较有如下优点：
（一）成本低：用冷挤法加工花键，材料利用率比切削加工提高10%-30%，且模具简单，使用寿命长，仅用普通油压机即可加工；
（二）提高零件机械性能：由于成形过程中花键的金属纤维流线没有遭到破坏，并且是在巨大的三向压应力的条件下成形，因此冷挤工艺成形的花键轴比切削加工的花键轴扭转强度提高20%以上；
（三）生产效率高：用冷挤加工花键轴，生产效率比切削加工提高近十倍。
三、毛坯制作及处理
（一）毛坯制作
挤齿前毛坯直径（简称底径）尺寸大小是影响花键成型的一个重要环节。底径尺寸要小于花键大径尺寸，具体值主要是靠经验与试验结合得来，底径偏大，则堆料多，且易损伤模具；底径偏小，则齿形不饱满，无法达到尺寸要求。为防止成型时应力集中，要在毛坯前端加工出倒角。实际生产中，如图1所示花键参数，挤齿前轴的尺寸如图2所示，毛坯前端倒角尺寸优化为全齿高45°。
（二）毛坯的预处理
毛坯挤齿前需要润滑，润滑具有两个作用：一是降低毛坯和模具之间的摩擦系数；二是防止毛坯和模具热胶着，从而导致毛坯和模具之间的摩擦增强，致使模具寿命下降，同时花键轴的表面可能会发生挤裂或划伤。
毛坯润滑处理分四大步：
1.首先必须清理需要润滑处理部位的油污、锈斑等，以免影响润滑效果。
2.接着进行磷化处理。所谓磷化处理是将毛坯浸泡在磷酸盐溶液中，使其表面生成一层磷酸盐薄膜。磷酸盐薄膜是由许多细小片状结品组织构成，为多孔状态，对润滑剂具有吸附和储存作用，另一方而磷化膜与毛坯表面接合牢固，并有一定的塑性，能随毛坯机体一起变形，且它耐磨、耐热。磷化时间视磷化液浓度而定，实际生产中用试纸来测定磷化液的PH值。
3.然后对磷化后的毛坯进行皂化处理，皂化处理是在硬脂酸钠溶液中浸泡一段时间，使毛坯表面牢固地吸附上润滑剂，一般情况下，皂化时间几分钟即可。
4.毛坯润滑处理后，要将毛坯烘干或自然干燥，必须待润滑层干燥后方能进行挤压，要避免带湿挤压，防止模具在润滑达不到要求的情况下工作。
四、模具设计
图3是实际生产中的模具设计图，其中凹模内部设计是模具设计的关键。凹模承受了最大的冷挤压力，为了加强凹模的强度，采用预应力组合凹模，内圈是合金模芯，外圈是模芯座体，要求合金模芯的外圆一定要与模芯座体配合恰当，过盈过大易造成凹模的变形，挤出产品为不合格品；有间隙时，定位则受到影响，产品易弯曲变形。一般过盈量为0.02-0.04mm。
模芯与座体装配后再进行精加工。合金模芯加工分预成和成型两部分（导向部分在引导套上），预成型部分作为产品的最初变形区，是产品成型的关键部位，入口角度的大小对于产品成型后的尺寸影响很大，角度大，产品成型饱满，产品成型长度短；角度小，成型容易，花键外径小。一般角度在25°-30°范围内为最佳角度。成型部分是产品的最后形成尺寸部分，此部分的长度由受力的作用及实际情况确定，不宜设计过长，过长产品成形困难，模具受力大，顶杆顶出力过大，不易顶出且易造成模具成形部分拉伤；也不宜设计过短，过短会使产品成形后变弯，实际生产中，入口角度设计为30°，成型部分长度为5mm。此外产品在成形后有一定的回弹，这在模具尺寸设计时已经做了相应的处理。图4为组合凹模，图5为成型部分花键参数。
四、结论
生产实践证明，采用冷挤工艺加工轴类花键，可以降低生产成本，提供生产效率和制件质量。
【关键词】 冷挤 工艺 模具
一、引言
冷挤工艺是在常温下，将金属毛坯放入模具型腔中，在较大的压力和一定的速度作用下，迫使金属从凹模型腔中挤出，从而获得所需的形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。
二、适用性分析
冷挤加工工艺和传统的加工工艺比较有如下优点：
（一）成本低：用冷挤法加工花键，材料利用率比切削加工提高10%-30%，且模具简单，使用寿命长，仅用普通油压机即可加工；
（二）提高零件机械性能：由于成形过程中花键的金属纤维流线没有遭到破坏，并且是在巨大的三向压应力的条件下成形，因此冷挤工艺成形的花键轴比切削加工的花键轴扭转强度提高20%以上；
（三）生产效率高：用冷挤加工花键轴，生产效率比切削加工提高近十倍。
三、毛坯制作及处理
（一）毛坯制作
挤齿前毛坯直径（简称底径）尺寸大小是影响花键成型的一个重要环节。底径尺寸要小于花键大径尺寸，具体值主要是靠经验与试验结合得来，底径偏大，则堆料多，且易损伤模具；底径偏小，则齿形不饱满，无法达到尺寸要求。为防止成型时应力集中，要在毛坯前端加工出倒角。实际生产中，如图1所示花键参数，挤齿前轴的尺寸如图2所示，毛坯前端倒角尺寸优化为全齿高45°。
（二）毛坯的预处理
毛坯挤齿前需要润滑，润滑具有两个作用：一是降低毛坯和模具之间的摩擦系数；二是防止毛坯和模具热胶着，从而导致毛坯和模具之间的摩擦增强，致使模具寿命下降，同时花键轴的表面可能会发生挤裂或划伤。
毛坯润滑处理分四大步：
1.首先必须清理需要润滑处理部位的油污、锈斑等，以免影响润滑效果。
2.接着进行磷化处理。所谓磷化处理是将毛坯浸泡在磷酸盐溶液中，使其表面生成一层磷酸盐薄膜。磷酸盐薄膜是由许多细小片状结品组织构成，为多孔状态，对润滑剂具有吸附和储存作用，另一方而磷化膜与毛坯表面接合牢固，并有一定的塑性，能随毛坯机体一起变形，且它耐磨、耐热。磷化时间视磷化液浓度而定，实际生产中用试纸来测定磷化液的PH值。
3.然后对磷化后的毛坯进行皂化处理，皂化处理是在硬脂酸钠溶液中浸泡一段时间，使毛坯表面牢固地吸附上润滑剂，一般情况下，皂化时间几分钟即可。
4.毛坯润滑处理后，要将毛坯烘干或自然干燥，必须待润滑层干燥后方能进行挤压，要避免带湿挤压，防止模具在润滑达不到要求的情况下工作。
四、模具设计
图3是实际生产中的模具设计图，其中凹模内部设计是模具设计的关键。凹模承受了最大的冷挤压力，为了加强凹模的强度，采用预应力组合凹模，内圈是合金模芯，外圈是模芯座体，要求合金模芯的外圆一定要与模芯座体配合恰当，过盈过大易造成凹模的变形，挤出产品为不合格品；有间隙时，定位则受到影响，产品易弯曲变形。一般过盈量为0.02-0.04mm。
模芯与座体装配后再进行精加工。合金模芯加工分预成和成型两部分（导向部分在引导套上），预成型部分作为产品的最初变形区，是产品成型的关键部位，入口角度的大小对于产品成型后的尺寸影响很大，角度大，产品成型饱满，产品成型长度短；角度小，成型容易，花键外径小。一般角度在25°-30°范围内为最佳角度。成型部分是产品的最后形成尺寸部分，此部分的长度由受力的作用及实际情况确定，不宜设计过长，过长产品成形困难，模具受力大，顶杆顶出力过大，不易顶出且易造成模具成形部分拉伤；也不宜设计过短，过短会使产品成形后变弯，实际生产中，入口角度设计为30°，成型部分长度为5mm。此外产品在成形后有一定的回弹，这在模具尺寸设计时已经做了相应的处理。图4为组合凹模，图5为成型部分花键参数。
四、结论
生产实践证明，采用冷挤工艺加工轴类花键，可以降低生产成本，提供生产效率和制件质量。