一種工業(yè)機(jī)器人用高強(qiáng)度擺線輪制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種擺線輪成形領(lǐng)域，尤其是涉及一種制備高強(qiáng)度擺線輪的方法及模具。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大部分的擺線輪的生產(chǎn)大多采用數(shù)控成形磨削加工方法，但它具有很多缺陷，如:材料利用率低，成本高，加工效率低。隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和國際競爭的激化，對擺線輪廣品的性能的提尚和加工成本的降低提出了更尚的要求，尤其加工效率的提尚。因此擺線輪的擠壓和鍛造成形技術(shù)得到了重視和發(fā)展。此類加工方法由原來傳統(tǒng)工藝加工方法40%的材料利用率提高到70%以上，而且擺線輪強(qiáng)度也提高20%，并且加工效率提高大約40%，但此類加工方法均采用單件生產(chǎn)加工方法，其加工效率有待進(jìn)一步的提升。同時隨著我國尚端裝備制造業(yè)的發(fā)展，尤其開發(fā)具有尚強(qiáng)度、尚耐磨、尚壽命的機(jī)密機(jī)床及機(jī)器人精密減速器用擺線輪十分必要，目前擺線輪壽命低直接影響了高端裝備制造業(yè)的快速發(fā)展。
[0003]申請?zhí)枮?010101887620的發(fā)明提出了在臥式擠壓機(jī)上連續(xù)擠壓成形空心長條狀擺線輪管，然后采用線切割的方法將連續(xù)擠壓成形件切割成擺線輪成品件，該發(fā)明生產(chǎn)效率$父尚，而且可以提尚擺線輪的力學(xué)性能和加工性能，但是開發(fā)尚品質(zhì)的具有尚強(qiáng)度、尚耐磨、高壽命的機(jī)密機(jī)床及機(jī)器人精密減速器用擺線輪有更潛在的使用價值與發(fā)展前景。為克服薄壁擺線輪的強(qiáng)度問題、獲得使用壽命較長的擺線輪，提供一種正玄形通道模具拉拔法，制備高強(qiáng)度擺線輪，本發(fā)明高強(qiáng)度擺線輪材料40Cr的化學(xué)成分為:C:0.37-0.44，Si:0.17-0.37，Mn:0.5-0.8，Cr:0.8-1.1，N1:0-0.3，P:0-0.035，S:0-0.035，Cu:0-0.030，其余成為為Fe。因此，本發(fā)明提出了一種改善擺線輪力學(xué)性能和使用壽命的正玄形通道模具拉拔法獲得擺線輪。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:為克服薄壁擺線輪的強(qiáng)度問題、提高擺線輪的使用壽命，提供一種通過正玄形通道模具拉拔法，制備高強(qiáng)度擺線輪。
[0005]本發(fā)明提出的一種正玄形通道模具拉拔法制備擺線輪的方法包括以下步驟: 步驟一，棒料準(zhǔn)備:本發(fā)明擺線輪棒坯材料40Cr的化學(xué)成分為:C:0.37-0.44，Si:
0.17-0.37，Mn:0.5-0.8，Cr:0.8-1.1，N1:0-0.3，P:0-0.035，S:0-0.035，Cu:0-0.030，其余成份為Fe。將即將拉拔的棒料分為二部分，第一部分是棒料拉拔端部分:該部分在端口部設(shè)置鋼繩卡頭；第二部分是棒料主要拉拔部分:該部分將獲得大應(yīng)變，組織達(dá)到納米化，最終獲得高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。
[0006]步驟二，拉拔準(zhǔn)備:將棒料進(jìn)行磷化皂化后、在棒料外表面涂覆二硫化鉬與石蠟混合物，把準(zhǔn)備好的棒料的第一部分的鋼繩卡頭與拉拔裝置的鋼絲拉繩連接，然后在鋼絲繩牽弓I下把棒料放入正玄形通道模具。
[0007]步驟三，拉拔變形:拉拔裝置以5mm/s-20mm/s的牽引速度將棒料通過正玄形通道模具拉拔，通過采用正玄形通道模具拉拔棒料一次后，可實現(xiàn)擺線輪棒的劇烈塑性變形，累積應(yīng)變量為4-6，獲得高強(qiáng)度納米材料擺線輪棒。
[0008]步驟四，獲得擺線輪:獲得較長尺寸的擺線輪棒，然后線切割最終成形擺線輪成品件，該工序可以實現(xiàn)更高的擺線輪加工效率。
[0009]本發(fā)明實現(xiàn)擺線輪拉拔變形的正玄形通道模具，包括正玄形通道凹模、第一次預(yù)應(yīng)力壓套、第二次預(yù)應(yīng)力壓套，及相應(yīng)的附屬部件鋼繩卡頭和鋼繩。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:采用此種方案，通過正玄形通道模具拉拔一次變形方法拉拔擺線輪，擺線輪棒在拉拔過程中橫截面的形狀及尺寸不改變，該方法可以實現(xiàn)擺線輪的微觀組織納米化，從而獲得性能優(yōu)良的高強(qiáng)度擺線輪。在正玄形通道模具基礎(chǔ)上實現(xiàn)了擺線輪的連續(xù)拉拔變形，既實現(xiàn)了擺線輪棒金屬的納米化，又減輕了操縱工人的勞動強(qiáng)度，拓寬了薄壁擺線輪的應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0011]下面是結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方案進(jìn)行詳細(xì)地說明。
[0012]圖1為本發(fā)明正玄形通道模具拉拔工藝裝置圖；
圖2高強(qiáng)度薄壁擺線輪加工過程示意圖；
圖3獲得的試樣透射電鏡微觀照片；
圖4為試樣的真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
[0013]上述圖中的標(biāo)記為:
圖1為本發(fā)明正玄形通道模具拉拔工藝裝置圖的1.正玄形通道凹模，2.擠壓件棒料，3.第一層凹模預(yù)應(yīng)力套圈，4.第二層凹模預(yù)應(yīng)力套圈，5.卡頭，6.鋼絲繩，7.預(yù)應(yīng)力模具底座。
【具體實施方式】
[0014]實施例1、一種工業(yè)機(jī)器人用高強(qiáng)度擺線輪制備方法
本發(fā)明鋼管材料 40Cr 的化學(xué)成分為:C:0.37-0.44，S1:0.17-0.37，Mn:0.5-0.8，Cr:0.8-1.l,Ni:0-0.3，P:0-0.035, S:0-0.035, Cu:0-0.030，其余成為為 Fe。將即將拉拔的棒料分為二部分，第一部分是棒料拉拔端部分:該部分在端口部設(shè)置鋼繩卡頭；
將即將拉拔的棒料在端口部設(shè)置鋼繩卡頭；將棒料進(jìn)行磷化皂化后、在棒料外表面涂覆二硫化鉬與石蠟混合物，把準(zhǔn)備好的棒料的第一部分的鋼繩卡頭與拉拔裝置的鋼絲拉繩連接，然后在鋼絲繩牽引下把棒料放入正玄形通道模具。拉拔裝置以9mm/s的牽引速度將棒料通過正玄形通道模具拉拔獲得高強(qiáng)度、高硬度擺線輪棒，同時也相應(yīng)對擺線輪進(jìn)行了去應(yīng)力退火工藝，然后線切割最終成形擺線輪成品件，獲得力學(xué)性能優(yōu)良的高強(qiáng)度、高硬度和高耐磨的擺線輪。
[0015]從圖3所示的擺線輪拉拔棒料試樣透射電鏡微觀照片可以看出擺線輪的平均晶粒組織是小于850nm的納米材料。從圖4所示的納米材料拉拔棒料試樣拉伸真應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可以看出，強(qiáng)度較傳統(tǒng)試樣提高60%，根據(jù)Hall-Pech公式可知，材料的晶粒尺寸越小，其外在宏觀力學(xué)性能越高。
[0016]可知，高強(qiáng)度納米材料擺線輪的內(nèi)部微觀組織均勻，晶粒尺寸小于850納米，獲得的擺線輪的強(qiáng)度得到提高，較原坯料提高60%。
[0017]本發(fā)明提供的一種高強(qiáng)度擺線輪可采用簡單的線材拉拔加工設(shè)備，獲得的材料有高的硬度和強(qiáng)度，同時保持較好的硬度和耐磨性。因此，本發(fā)明材料具有潛在的應(yīng)用價值，特別在高端機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人減速器等領(lǐng)域方面具有很好的優(yōu)勢。
[0018]本發(fā)明所采用的凹模正玄形通道結(jié)構(gòu)，均可采用現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明并不局限于上述所列舉的具體實施形式，凡本領(lǐng)域技術(shù)人員不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動所能得到的改進(jìn)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種工業(yè)機(jī)器人用高強(qiáng)度擺線輪制備方法，可以低成本制備高強(qiáng)度、高硬度和高耐磨性的薄壁擺線輪，其特征是:通過采用正玄形通道模具拉拔棒料一次后，可實現(xiàn)擺線輪棒的劇烈塑性變形，累積應(yīng)變量為4-6，獲得高強(qiáng)度納米材料擺線輪棒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)機(jī)器人用高強(qiáng)度擺線輪制備方法，其特征是:拉拔裝置以9mm/s的牽引速度將棒料通過正玄形通道模具拉拔獲得高強(qiáng)度、高硬度擺線輪棒。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度的納米材料齒輪制備方法，其特征是:高強(qiáng)度納米材料擺線輪的內(nèi)部微觀組織均勻，晶粒尺寸小于850納米，獲得的擺線輪的強(qiáng)度得到提高，較原坯料提高60%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工業(yè)機(jī)器人用高強(qiáng)度擺線輪制備方法，本發(fā)明的特點是可以低成本通過拉拔制備高強(qiáng)度薄壁擺線輪代替?zhèn)鹘y(tǒng)的擺線輪成形磨削加工方法，同時通過采用正玄形模具通道拉拔后可實現(xiàn)擺線輪棒的劇烈塑性變形，累積大應(yīng)變，獲得高強(qiáng)度擺線輪。通過正玄形通道模具拉拔一次，可獲得高強(qiáng)度擺線輪棒，擺線輪棒在拉拔過程中橫截面的形狀及尺寸不改變，該方法可以實現(xiàn)擺線輪的微觀組織納米化，從而獲得性能優(yōu)良的高強(qiáng)度擺線輪。在正玄形通道模具基礎(chǔ)上實現(xiàn)了擺線輪的連續(xù)拉拔變形，既實現(xiàn)了擺線輪棒金屬的納米化，又減輕了操縱工人的勞動強(qiáng)度。
【IPC分類】B21C3/02, B21C9/00, B21C1/16
【公開號】CN105057372
【申請?zhí)枴緾N201510529291
【發(fā)明人】徐淑波, 李振東, 張曉東, 劉婷, 張娟, 王建飛
【申請人】山東建筑大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月26日