通过径向变形制造空心轴的方法和设备与制成的空心轴技术

本发明专利技术涉及一种变形地制造空心轴(200)的方法，所述空心轴(200)具有具备多个不同横截面的孔段(211-217)的孔(210)，所述方法包括如下步骤：-提供具有内孔(110)的旋转对称的型坯(100)；-加热所述型坯(100)；和-对加热的型坯(100)径向变形，用于同时产生外部形状和孔内形状，其中，借助至少一个具有多个不同横截面的芯轴段(411、412、413)的多功能芯轴(410)产生所述孔内形状。本发明专利技术还涉及一种制造这种空心轴的设备，以及一种按照本发明专利技术的方法和/或设备(400)制造出的空心轴。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于变形地制造空心轴的方法和设备，所述空心轴具有多个在横截面上不同的孔段。本专利技术还涉及一种相应的空心轴。
技术介绍
这种类型的空心轴被再加工尤其用作车辆变速器的传动轴。在DE 10 2008 036 226 Al中公开了一种用毛坯制造空心轴的具有顺序过程步骤的方法，使得空心轴在批量生产过程中既在制造时间方面、材料和能源使用方面，也在投资成本方面能够被有利地制造。该方法具有如下步骤:通过锻造制造型坯；对型坯实施热处理；通过孔挤压使型坯变形成至少局部空心的中间型材；并且将中间型材旋转锻造成空心轴，该空心轴在空心轴的延伸段上具有基本相同的壁厚。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种用于制造前述类型空心轴的更有利的方法。为了理解本专利技术、表述上也参照同一专利技术人的DE 10 2008 036 226 Al中的说明。所述技术问题通过一种按照本专利技术的变形地制造空心轴的方法解决，所述空心轴具有具备多个在横截面上不同(也就是横截面大小和形状)的孔段的孔，所述方法至少包括如下方法步骤:-提供具有内孔的旋转对称的型坯或毛坯件；-加热所述型坯；和-对加热的型坯径向变形，用于同时产生外部形状和孔内形状，其中，借助至少一个具有多个在横截面上不同的芯轴段的多功能芯轴产生所述孔内形状。在径向变形机械上实施的径向变形是一种步进的变形方法，其与旋转锻造(Rundkneten)类似。在此，具有内孔的工件通过多次且尤其四次脉冲式地压力冲击或对工件同步径向击打的径向锤击被塑性成型，其中，工件与内部芯轴一同相对锤子旋转。材料沿径向在处于内孔之内的内部芯轴上成型，该内部芯轴按照本专利技术被设计为多功能芯轴，并在此材料沿内部芯轴或多功能芯轴的轴向也被成型，使得材料沿至少一个轴向沿着多功能芯轴确定地流动。由此出现工件的轴向伸长，使得完成成型的空心轴具有比型坯明显更大的轴向长度。尤其该长度比大于2 (大两倍)，也就是说，型坯在径向变形时沿轴向被延长2倍且尤其至少延长2.5倍或3倍。主要的形状变化方向原则上是轴向，其中实现较大的变形度，例如Phi大于3 (大于3)。优选地规定，型坯在径向变形时沿两个轴向方向被延长，也就是说，通过变形造成轴向长度变化。待制造的空心轴具有多个在其横截面上不同的孔段，即轴向部段，这些部段沿空心轴的轴向相继设置。各个轴向部段满足不同的功能，以下还将进一步阐释。按照本专利技术，借助至少一个具有在横截面上不同的芯轴段的多功能芯轴产生空心轴的孔内形状。所述芯轴段是轴向部段，其沿多功能芯轴的轴向相继地设置。借助多功能芯轴尤其在变形过程中能够制造出多个在横截面上不同的孔段，其中，芯轴段的相应的外侧结构预先规定了孔段的被制造的内部结构。由此，芯轴段被用作用于构造孔内形状或孔内轮廓的功能单元。按照本专利技术也可以使用多个也是常规类型的内部芯轴。按照本专利技术的空心轴的制造是变形的且由此是非切削的。但是，在变形的制造之后，随后还可以进行切削的加工步骤。按照本专利技术制造的空心轴优选地被继续加工成用于机动车变速器(纵向变速器和横向变速器)的传动轴。空心轴或传动轴优选具有150_至160mm的轴向长度。按照本专利技术的方法比已知的方法能够允许更多的构造自由度。此外，空心轴可以更快地且以更小的设备成本被制造。以下进一步阐述本专利技术的另外的优点，例如在制造出的空心轴上的有利的倒角延伸。在型坯内的内孔可以是贯穿孔或盲孔。尤其涉及圆柱形的内孔。优选地规定，型坯内的内孔的内径等于待制造的空心轴内的孔的最大内径或孔径，和/或型坯的外径等于待制造的空心轴上的最大外径。在径向变形时优选在带制造的空心轴上产生至少一个具有内齿部的孔段。内齿部优选是插接齿部(或内插齿部)，其被设计为具有穿入倒角的向内指向的齿。内齿部或必要时齿上的穿入倒角仅通过径向变形产生。为此，多功能芯轴具有至少一个相应的芯轴段，该芯轴段被设计具有对应的齿部几何形状(或齿型)。在径向变形时，温度优选处于中等温度水平，由此可以节省加热能量。型坯在径向变形前优选被加热到200°C至800°C之间，并且优选被加热到200°C至600°C之间，并且尤其温度小于600°C (600°C以下)，并且在径向变形时具有相应的变形温度，但该变形温度在变形时逐渐下降。原则上并不进行再加热。型坯优选具有简单的几何结构。型坯优选是车削件、锻件或裁切的毛坯件，其中，这种型坯可以被低成本地提供。设计为锻件的型坯例如可以批量地落件地在水平的锻压机上制造。所使用的材料例如是渗碳钢。特别优选地规定，设有内孔的型坯的壁强度或壁厚至少是10mm、优选至少15mm且尤其至少20mm，这由较小的轴向长度所决定。由于较短的轴向长度，从而通过简单的钻孔或打孔可以成本低廉地制造出内孔。此外型坯还可以具有紧凑的尺寸。所述技术问题还通过一种按照本专利技术的通过径向变形加热的型坯制造空心轴的设备解决，所述空心轴具有具备多个在横截面上不同的孔段的孔，所述设备包括:-多个径向锤，其能够在所述型坯上实施同步的径向击打；和-至少一个多功能芯轴，其具有多个且尤其至少三个不同横截面的芯轴段。按照本专利技术的设备尤其适用于通过按照本专利技术的方法制造空心轴。按照本专利技术的设备可以具有另外的设备构件，例如用于相对径向锤旋转驱动工件和多功能芯轴的驱动装置、在工件和径向锤之间引起相对移动的驱动装置、控制装置、夹具和更多的类似构件。多功能芯轴具有多个不同横截面的芯轴段。多功能芯轴优选具有至少三个不同的芯轴段。至少一个芯轴段优选设计用于在待制造的空心轴上制造尤其具有穿入倒角的内齿，并且至少一个芯轴段具有相应的齿部几何结构，如前所述。多功能芯轴可以具有至少一个用于产生轻质结构底切的芯轴段。多功能芯轴优选具有多个、尤其相邻设置的或轴向相继设置的、用于产生尤其具有不同孔径的轻质结构底切的芯轴段。多功能芯轴优选由钢材构成并且尤其是工具钢并且具有抛光表面。所述技术问题还通过一种按照本专利技术的方法和设备制造的空心轴解决，所述空心轴具有具备多个、尤其至少三个不同横截面的孔段的孔。按照本专利技术制造的空心轴的特征在于以下至少两个并且优选至少三个或四个特征:-在至少两个相邻孔段的区域中的(确定设计的)壁厚是不同的，由此在所涉及的孔段之间存在壁厚跃变；-在至少两个相邻孔段的区域中的(确定设计的)壁厚是相同的，由此在所涉及的孔段之间不存在壁厚跃变；-至少一个孔段设具有内齿部，其中，通过径向变形产生内齿部；-至少一个孔段设计为轻质结构底切，以下还要进一步阐述，其中，通过径向变形产生轻质结构底切；-至少一个孔段设计为具有较高配合质量的轴承支承架，其中，通过径向变形产生轴承支承架并且尤其无需再加工；-外部形状具有至少一个实心凸缘，以下还要进一步阐述；-所述孔在轴向端部上被封闭。综上，本专利技术具有如下优点(但不局限于此):-一种制造一体式的、重量优化的且优选也负荷优化的空心轴的经济的方法；-适用于制造较多的件数(批量生产)；-较少的工艺环节和较低设备耗费；-提供和利用了用于待制造的空心轴的较高的轻质结构潜能；-在径向变形时没有材料损失并且由此优化了材料生产率；-较大的形状保持度并且较低的制造公差(没有径跳问题)；-空心轴在径向变形后被成型，不需要另外的变形步骤；-在径向变形时自由度的利用和潜在的高变形度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变形地制造空心轴(200)的方法，所述空心轴(200)具有具备多个不同横截面的孔段(211‑217)的孔(210)，所述方法包括如下步骤：‑提供具有内孔(110)的旋转对称的型坯(100)；‑加热所述型坯(100)；和‑对加热的型坯(100)径向变形，用于同时产生外部形状和孔内形状，其中，借助至少一个具有多个不同横截面的芯轴段(411‑413)的多功能芯轴(410)产生所述孔内形状。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S鲁施，M雅布隆斯基，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE