| 专利名称： | 一种电机转轴及其加工方法 | ||
| 专利名称(英文)： | Motor rotary shaft and machining method thereof | ||
| 专利号： | CN201510210086.5 | 申请时间： | 20150429 |
| 公开号： | CN104847779A | 公开时间： | 20150819 |
| 申请人： | 广州市锐美汽车零部件有限公司 | ||
| 申请地址： | 511434 广东省广州市番禺区化龙镇眉山村大道石场路工业区2号 | ||
| 发明人： | 罗应涛; 江伟珍 | ||
| 分类号： | F16C3/02; B23P15/00 | 主分类号： | F16C3/02 |
| 代理机构： | 广州市深研专利事务所 44229 | 代理人： | 陈雅平 |
| 摘要： | 一种电机转轴，包括轴体，所述轴体包括轴头，轴头为内花键齿形，所述轴体在0度、90度、180度方向各有1个键槽。该电机转轴的加工方法，包括如下步骤：正火锻打、粗车、调质热处理、半精车、拉齿、铣键槽、碳氮共渗热处理、精车、精磨、检查、清理防锈，本发明解决了热处理变差大，不稳定、一直性不好的问题，缩短了加工时间，生产效率提升，降低了生产成本及管理成本。 | ||
| 摘要(英文)： | A motor rotary shaft comprises a shaft body comprising a shaft head in an internal spline tooth shape. The shaft body is provided one keyway in the directions of zero degree, 90 degrees and 180 degrees. The method includes normalizing forging, roughing, quenching and heat treatment, semi-refined turning, tooth pulling, keyway milling, carbonitriding heat treatment, finishing, fine grinding, inspection and cleaning for proofing rust. The problems that heat treatment is large in deterioration, unstable and low in constancy are solved, the machining time is shortened, producing efficiency is improved, and production and management costs are reduced. | ||
1.一种电机转轴，包括轴体，所述轴体包括轴头，轴头为内花键齿形，所述轴体在0度、90度、180度方向各有1个键槽。
2.权利要求1所述的电机转轴，其特征在于，该轴体为渗碳钢经过碳氮共渗制成。
3.权利要求2所述的电机转轴，其特征在于，该内花键齿形的花键精度等级为6级，齿形公差为 0.03、齿向公差为0.014、齿距公差为0.042、齿部尺寸公差0.11，且键槽尺寸公差要求0.04，对称度要求0.035。
4.一种电机转轴的加工方法，包括如下步骤： S1、对毛坯料进行正火锻打处理成圆柱形的坯料； S2、将S1得到的坯料进行粗车，去除圆柱形的坯料表面的毛坯余量； S3、将S2粗车后得到的坯料进行调质热处理； S4、将S3调质热处理的坯料进行半精车处理，半精车外圆以及长度； S5、拉齿处理，得到具有齿部的工件； S6、对拉齿后的工件进行铣键槽工序； S7、对铣键槽处理后的工件进行碳氮共渗热处理； S8、碳氮共渗热处理后的工件精车，精车工件的内孔以及长度； S9、精磨S8得到的工件的外圆； S10、检查精磨后工件的尺寸、形位公差以及外观； S11、将检查后得到工件进行清理防锈：去除污垢以及涂防锈油处理，即得电机转轴。
5.根据权利要求4所述的一种电机转轴的加工方法，其特征在于， S7的工艺为： S71、烘干：将铣键槽处理后合格的坯料置于炉中进行烘干处理去除水分以及油脂，烘干温度控制在250~350℃； S72、防渗处理：使用键槽定位工装划线后，根据划线位置使用防渗剂均匀涂覆，并自然风干处理3~5h； S73、将自然风干处理后的工件置于渗碳炉，将渗碳炉升温至800±10℃，保温60min，保温期间按80~120d/min的速度通入甲醇，并以30~60d/min的速度通入煤油； S74、将渗碳炉逐渐升温，保持870±10℃40min，并按10~140d/min的速度通入煤油，30~60d/min的速度通入甲醇； S75、S74处理后，持续保持渗碳炉870±10℃进行强渗处理6±0.5h，强渗处理过程中，按30~60d/min的速度通入甲醇，并以110~140d/min的速度通入煤油，并在强渗处理3小时候按0.2~0.3L/h的速度通入氮气； S76、强渗处理后进行扩散处理，渗碳炉降温至860±10℃，降温过程中按80~100d/min的速度通入甲醇，并以30~60d/min的速度通入煤油； S77、扩散处理后， 860±10℃下保温30min，保温过程中，按80~100d/min的速度通入甲醇，并以30~60d/min的速度通入煤油； S78、将S77处理后的工件取出置于淬火油中进行淬火处理，降温冷却10~15min; S79、淬火后8小时在180±10℃的温度下回火处理3±0.5h，待自然冷却后进行喷砂处理以去除工件表面的氧化皮。
6.根据权利要求5所述的一种电机转轴的加工方法，其特征在于，碳氮共渗热处理后的工件，淬火处理后工件的硬度≥58HRC，回火后表面硬度为58~63HRC，渗碳深度为0.8~1.2mm，防渗区域表面硬度≦40HRC。
7.根据权利要求5所述的一种电机转轴的加工方法，其特征在于，所述工件用铁丝绑扎并分层吊挂于渗碳炉中。
8.根据权利要求7所述的一种电机转轴的加工方法，其特征在于，所述渗碳炉中的工件有120±20件。
1.一种电机转轴，包括轴体，所述轴体包括轴头，轴头为内花键齿形，所述轴体在0度、90度、180度方向各有1个键槽。
2.权利要求1所述的电机转轴，其特征在于，该轴体为渗碳钢经过碳氮共渗制成。
3.权利要求2所述的电机转轴，其特征在于，该内花键齿形的花键精度等级为6级，齿形公差为 0.03、齿向公差为0.014、齿距公差为0.042、齿部尺寸公差0.11，且键槽尺寸公差要求0.04，对称度要求0.035。
4.一种电机转轴的加工方法，包括如下步骤： S1、对毛坯料进行正火锻打处理成圆柱形的坯料； S2、将S1得到的坯料进行粗车，去除圆柱形的坯料表面的毛坯余量； S3、将S2粗车后得到的坯料进行调质热处理； S4、将S3调质热处理的坯料进行半精车处理，半精车外圆以及长度； S5、拉齿处理，得到具有齿部的工件； S6、对拉齿后的工件进行铣键槽工序； S7、对铣键槽处理后的工件进行碳氮共渗热处理； S8、碳氮共渗热处理后的工件精车，精车工件的内孔以及长度； S9、精磨S8得到的工件的外圆； S10、检查精磨后工件的尺寸、形位公差以及外观； S11、将检查后得到工件进行清理防锈：去除污垢以及涂防锈油处理，即得电机转轴。
5.根据权利要求4所述的一种电机转轴的加工方法，其特征在于， S7的工艺为： S71、烘干：将铣键槽处理后合格的坯料置于炉中进行烘干处理去除水分以及油脂，烘干温度控制在250~350℃； S72、防渗处理：使用键槽定位工装划线后，根据划线位置使用防渗剂均匀涂覆，并自然风干处理3~5h； S73、将自然风干处理后的工件置于渗碳炉，将渗碳炉升温至800±10℃，保温60min，保温期间按80~120d/min的速度通入甲醇，并以30~60d/min的速度通入煤油； S74、将渗碳炉逐渐升温，保持870±10℃40min，并按10~140d/min的速度通入煤油，30~60d/min的速度通入甲醇； S75、S74处理后，持续保持渗碳炉870±10℃进行强渗处理6±0.5h，强渗处理过程中，按30~60d/min的速度通入甲醇，并以110~140d/min的速度通入煤油，并在强渗处理3小时候按0.2~0.3L/h的速度通入氮气； S76、强渗处理后进行扩散处理，渗碳炉降温至860±10℃，降温过程中按80~100d/min的速度通入甲醇，并以30~60d/min的速度通入煤油； S77、扩散处理后， 860±10℃下保温30min，保温过程中，按80~100d/min的速度通入甲醇，并以30~60d/min的速度通入煤油； S78、将S77处理后的工件取出置于淬火油中进行淬火处理，降温冷却10~15min; S79、淬火后8小时在180±10℃的温度下回火处理3±0.5h，待自然冷却后进行喷砂处理以去除工件表面的氧化皮。
6.根据权利要求5所述的一种电机转轴的加工方法，其特征在于，碳氮共渗热处理后的工件，淬火处理后工件的硬度≥58HRC，回火后表面硬度为58~63HRC，渗碳深度为0.8~1.2mm，防渗区域表面硬度≦40HRC。
7.根据权利要求5所述的一种电机转轴的加工方法，其特征在于，所述工件用铁丝绑扎并分层吊挂于渗碳炉中。
8.根据权利要求7所述的一种电机转轴的加工方法，其特征在于，所述渗碳炉中的工件有120±20件。
翻译：技术领域
本发明涉及机械制造领域，特别涉及一种电机转轴及其加工方法。
背景技术
应用于汽车上的电机转轴的加工的工艺为：锻打毛坯（去应力处理）--粗车—热处理—半精车—拉齿—热处理（碳氮共渗）（局部防渗处理）-精车—粗磨—推齿--铣键槽—精磨—终检—清理包装—入库。
按照上述工艺执行，首先键槽部位在热处理前需要涂防镀层，增加一道工序，同时若防护层涂抹不均匀使得热处理后局部变硬，这样会给后面加工带来难度，即费时又费刀具，效率低，成本高、无法满足大批量生产的需求，同时齿部热处理后变形无法满足精度要求，必须使用推刀在加工一次，增加了一道推齿工序，同时由于热处理后硬度高，推刀消耗的较快。该加工方法若不经过推齿工序很难百分之百的达到齿部技术要求，同时键槽部位在热处理时要做防护处理，若防护不好加工难度加大，即费时又费刀具，效率低，成本高、无法满足大批量生产的需求。
如外圆公差要求精度高可以在热处理后再加工，但是多个键槽尺寸及形位公差、齿形公差若在热处理后加工精度保证的话，热处理后硬度高加工难度很大，即费时又费刀，生产效率低下，若在热处理前加工，热处理后会产生变差，精度难保证，结果是直接影响产品的装配，
对热处理工艺控制存在难度，热处理变差要求控制在0.02以内且保证其一致性和稳定性很难。了100%满足产品技术要求，同时提升生产效率，必须在热处理工艺上进行攻关
但是热处理的工艺过程是一个比较复杂过程，牵涉到众多因素，原材料、产品的结构、热处理前的加工状态、物料的摆放、物料摆放的多少、加热温度、时间、冷却液、速度时间等都是直接影响热处理结果的因素，因此很难保证热处理后产品的一致性和稳定性，每次的结果可能会有变差，使其产品不能100%的满足技术要求，必须经过修整。
发明内容
本发明的目的在于提供一种经久耐用、精度高的电机转轴，同时本发明还提供一种保证电机转轴尺寸及形位公差的变差控制在0.02之内，热处理后不需要再次加工，提升生产效率，降低生产成本的电机转轴的加工方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种电机转轴，包括轴体，所述轴体包括轴头，轴头为内花键齿形，所述轴体在0度、90度、180度方向各有1个键槽。
进一步地，该轴体为渗碳钢经过碳氮共渗制成。
该内花键齿形的花键精度等级为6级，齿形公差为 0.03、齿向公差为0.014、齿距公差为0.042、齿部尺寸公差0.11，且键槽尺寸公差要求0.04，对称度要求0.035。
该转轴设计上采用一花键齿，依靠花键联接传递扭矩，花键联接的优点接触面积大，受力均匀，定心好、适用于承载能力较大的场合。
一种电机转轴的加工方法，包括如下步骤：
S1、对毛坯料进行正火锻打处理成圆柱形的坯料；
S2、将S1得到的坯料进行粗车，去除圆柱形的坯料表面的毛坯余量；
S3、将S2粗车后得到的坯料进行调质热处理；
S4、将S3调质热处理的坯料进行半精车处理，半精车外圆以及长度；
S5、拉齿处理，得到具有齿部的工件；
S6、对拉齿后的工件进行铣键槽工序；
S7、对铣键槽处理后的工件进行碳氮共渗热处理；
S8、碳氮共渗热处理后的工件精车，精车工件的内孔以及长度；
S9、精磨S8得到的工件的外圆；
S10、检查精磨后工件的尺寸、形位公差以及外观；
S11、将检查后得到工件进行清理防锈：去除污垢以及涂防锈油处理，即得电机转轴。
进一步地，S7的步骤为：
S71、烘干：将铣键槽处理后合格的坯料置于炉中进行烘干处理去除水分以及油脂，烘干温度控制在250~350℃；
S72、防渗处理：使用键槽定位工装划线后，根据划线位置使用防渗剂均匀涂覆，并自然风干处理3~5h；
S73、将自然风干处理后的工件置于渗碳炉，将渗碳炉升温至800±10℃，保温60min，保温期间按80~120d/min的速度通入甲醇，并以30~60d/min的速度通入煤油；
S74、将渗碳炉逐渐升温，保持870±10℃40min，并按10~140d/min的速度通入煤油，30~60d/min的速度通入甲醇；
S75、S74处理后，持续保持渗碳炉870±10℃进行强渗处理6±0.5h，强渗处理过程中，按30~60d/min的速度通入甲醇，并以110~140d/min的速度通入煤油，并在强渗处理3小时候按0.2~0.3L/h的速度通入氮气；
S76、强渗处理后进行扩散处理，渗碳炉降温至860±10℃，降温过程中按80~100d/min的速度通入甲醇，并以30~60d/min的速度通入煤油；
S77、扩散处理后， 860±10℃下保温30min，保温过程中，按80~100d/min的速度通入甲醇，并以30~60d/min的速度通入煤油；
S78、将S77处理后的工件取出置于淬火油中进行淬火处理，降温冷却10~15min;
S79、淬火后8小时在180±10℃的温度下回火处理3±0.5h，待自然冷却后进行喷砂处理以去除工件表面的氧化皮。
进一步，碳氮共渗热处理后的工件，淬火处理后工件的硬度≥58HRC，回火后表面硬度为58~63HRC，渗碳深度为0.8~1.2mm，防渗区域表面硬度≦40HRC。
进一步地，所述工件用铁丝绑扎并分层吊挂于渗碳炉中。
优选地，所述渗碳炉中的工件有120±20件。
本发明的工艺的优化解决了热处理变差大，不稳定、一直性不好的问题，通过对热处理工序变差的控制在保证产品质量的前提下节省了防渗、粗磨、推齿等几道工序，缩短了加工时间，生产效率提升约1倍左右，刀具的消耗大大降低，每千件刀具费用降低约2000元左右，降低了生产成本及管理成本，适应于稳定的大批量的生产，满足质量和要求，经过多次进行热处理试验验证，调整后的热处理工艺参数完全可以将变差控制在0.02以内，齿部尺寸及形位公差、键槽尺寸及形位公差100%。
附图说明
图1为电机转轴的主视图；
图2为电机转轴的俯视剖面图；
图3为电机转轴的左视图；
图4为表一。
具体实施方式
现结合附图，详细说明本发明。
参照附图1，一种电机转轴，包括轴体1，轴体1包括轴头11，轴头11为内花键齿形，依靠花键联接传递扭矩，花键联接的优点接触面积大，受力均匀，定心好、适用于承载能力较大的场合。
轴体1在0度、90度、180度方向各有1个键槽12。该轴体1为渗碳钢经过碳氮共渗制成。该内花键齿形的花键精度等级为6级，齿形公差为 0.03、齿向公差为0.014、齿距公差为0.042、齿部尺寸公差0.11，且键槽尺寸公差要求0.04，对称度要求0.035。
该电机转轴的加工方法，包括如下步骤：
S1、对毛坯料进行正火锻打处理成圆柱形的坯料；
S2、将S1得到的坯料进行粗车，去除圆柱形的坯料表面的毛坯余量；
S3、将S2粗车后得到的坯料进行调质热处理；
S4、将S3调质热处理的坯料进行半精车处理，半精车外圆以及长度；
S5、拉齿处理，得到具有齿部的工件；
S6、对拉齿后的工件进行铣键槽工序；
S7、对铣键槽处理后的工件进行碳氮共渗热处理，其中，其具体工艺为：
S71、烘干：将铣键槽处理后合格的坯料置于炉中进行烘干处理去除水分以及油脂，烘干温度控制在250~350℃；
S72、防渗处理：使用键槽定位工装划线后，根据划线位置使用防渗剂均匀涂覆，并自然风干处理3~5h；
S73、将自然风干处理后的工件置于渗碳炉，该工件用铁丝绑扎并分层吊挂于渗碳炉中，每个渗碳炉中的工件有120±20件；将渗碳炉升温至800±10℃，保温60min，保温期间按80~120d/min的速度通入甲醇，并以30~60d/min的速度通入煤油；
S74、将渗碳炉逐渐升温，保持870±10℃40min，并按10~140d/min的速度通入煤油，30~60d/min的速度通入甲醇；
S75、S74处理后，持续保持渗碳炉870±10℃进行强渗处理6±0.5h，强渗处理过程中，按30~60d/min的速度通入甲醇，并以110~140d/min的速度通入煤油，并在强渗处理3小时候按0.2~0.3L/h的速度通入氮气；
S76、强渗处理后进行扩散处理，渗碳炉降温至860±10℃，降温过程中按80~100d/min的速度通入甲醇，并以30~60d/min的速度通入煤油；
S77、扩散处理后， 860±10℃下保温30min，保温过程中，按80~100d/min的速度通入甲醇，并以30~60d/min的速度通入煤油；
S78、将S77处理后的工件取出置于淬火油中进行淬火处理，降温冷却10~15min;
S79、淬火后8小时在180±10℃的温度下回火处理3±0.5h，待自然冷却后进行喷砂处理以去除工件表面的氧化皮。
S8、碳氮共渗热处理后的工件精车，精车工件的内孔以及长度；
S9、精磨S8得到的工件的外圆；
S10、检查精磨后工件的尺寸、形位公差以及外观；
S11、将检查后得到工件进行清理防锈：去除污垢以及涂防锈油处理，即得电机转轴。
碳氮共渗热处理后的工件进行各项性能检测，结果见表一。
表一、碳氮共渗热处理后的性能检测表（图4）
加工方法有如下的优势：
1、减少加工工序，其中，减少的工序的时间为：推齿2min/件、粗磨4.5min/件、去油防渗4min/件，总计缩短加工时间11.5min/件，提升加工效率；
2、本加工方法的铣键槽工序在热处理前加工可以加大进给量，比热处理后加工效率提升约1倍；
3、铣键槽工序放在热处理前完成，大大降低了刀具的消耗，降低了刀具的使用费用：
a、预计每千件可节省刀具费用约2400元，热前加工所用刀具37元/把，热后刀具84元/把，热前一把刀可加工25余件，热后一把刀具可加工约22件
b、同时减少了刀具修磨时间，热处理后用的刀具每班需修磨5次，而热处理前用的刀具每班修磨3次，提高了生产效率，降低生产成本。
4、加工成的电机转轴的主要技术指标：
a、键槽尺寸精度：键槽尺寸公差要求0.04；
b、形位公差：通过对称度量规检测可知，键槽对称度≤0.035；
c、齿部形位公差：花键通止规检测、花键检测仪器检测可知，齿形公差0.03、齿向公差0.014、齿距公差0.042、齿圈径向跳动0.02 ；
d、齿部花键尺寸：花键通止规检测、量棒跨距检测得18.555
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
