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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109695623A(43)申请公布日2019.04.30(21)申请号201910102875.5(22)申请日2019.02.01(71)申请人河南科技大学地址471000河南省洛阳市涧西区西苑路48号(72)发明人陈学文连婷婷杜昱青杜科学王继业杨喜晴刘佳琪朱红亮张家银(74)专利代理机构洛阳公信知识产权事务所(普通合伙)41120代理人时亚娟(51)Int.Cl.F16C3/02(2006.01)F16H55/17(2006.01)B23P15/14(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种整体式轻量化齿轮轴及其制造工艺(57)摘要一种整体式轻量化齿轮轴,包括中心轴部和齿轮盘部,中心轴部由从左到右依次连接、且同轴设置的第一轴段、第二轴段、第三轴段、第四轴段和第五轴段构成,该中心轴部呈中空结构,第一轴段至第四轴段的内外径依次增大,第五轴段的内外径小于第四轴段的内外径,且第五轴段在其远离第四轴段的一端还设置有球形轴端,该球形轴端上设置有中心通孔。本发明采用轻量化技术,提供一种生产加工方便、材料利用率高,能源消耗少,成品具有一定的流线,且金属致密度高,产品综合性能优异的整体式轻量化齿轮轴及其制造工艺。CN109695623ACN109695623A权利要求书1/2页1.一种整体式轻量化齿轮轴,包括中心轴部和齿轮盘部,其特征在于:所述的中心轴部由从左到右依次连接、且同轴设置的第一轴段(1)、第二轴段(2)、第三轴段(3)、第四轴段(4)和第五轴段(7)构成,该中心轴部呈中空结构,使第一轴段(1)、第二轴段(2)、第三轴段(3)、第四轴段(4)和第五轴段(7)的内部分别具有孔径不一的第一轴孔(11)、第二轴孔(21)、第三轴孔(31)、第四轴孔(41)和第五轴孔(51),其中,所述第一轴段(1)至第四轴段(4)的内外径依次增大,第五轴段(7)的内外径小于第四轴段(4)的内外径,且第五轴段(7)在其远离第四轴段(4)的一端还设置有球形轴端(8),该球形轴端(8)上设置有中心通孔(9);所述的齿轮盘部包括齿轮盘(6)以及均匀设置在齿轮盘(6)外圆周上的多个轮齿(5),所述齿轮盘(6)设置在第四轴段(4)的外侧,且其中轴线与中心轴部的中轴线重合。2.根据权利要求1所述的一种整体式轻量化齿轮轴,其特征在于:所述第三轴段(3)的内外径与第五轴段(7)的内外径一致。3.根据权利要求1所述的一种整体式轻量化齿轮轴,其特征在于:所述第一轴段(1)、第二轴段(2)、第三轴段(3)、第四轴段(4)和第五轴段(7)的连接处均通过圆角过渡。4.根据权利要求1所述的一种整体式轻量化齿轮轴,其特征在于:所述齿轮轴的材质为SCM415。5.根据权利要求1所述的一种整体式轻量化齿轮轴,其特征在于:所述的第一轴孔(11)、第二轴孔(21)、第三轴孔(31)、第四轴孔(41)和第五轴孔(51)通过冷挤压直接成形。6.根据权利要求1所述的一种整体式轻量化齿轮轴,其特征在于:所述的齿轮盘(6)由内圆环(601)和外圆环(602)构成,其中,内圆环(601)贴合第四轴段(4)的外圆周设置,外圆环(602)贴合于内圆环(601)的外侧设置,且在沿齿轮盘(6)的中轴线方向上,内圆环(601)的长度大于外圆环(602)的长度,轮齿(5)的长度也大于外圆环(602)的长度。7.根据权利要求6所述的一种整体式轻量化齿轮轴,其特征在于:所述的内圆环(601)的长度小于第四轴段(4)的长度,且内圆环(601)设置在第四轴段(4)靠近第三轴段(3)的一端外圆周。8.如权利要求1所述的一种整体式轻量化齿轮轴的制造工艺,其特征在于,包括以下步骤:①下料:按照成品齿轮轴齿轮盘部外径的1/3选择标准棒材直径,之后再按照成品齿轮轴齿轮盘部外径的1.1倍截取所需棒材长度,采用冷剪下料,制得棒料;②喷砂:对步骤①制得的棒料进行喷砂处理,使棒料表面的粗糙度不大于6.3μm,之后进行倒角;③镦粗:对步骤②制得的棒料进行镦粗,使棒料的截面积增大至原棒料截面积的3倍,制得毛坯;④反挤:通过模具对步骤③制得的毛坯进行内外部协同反挤,使毛坯预成型成齿轮盘部和中心轴部的中空结构;⑤挤压冲通孔:将步骤④预成型后中心轴部中空结构内的连皮冲掉;⑥逐步挤压成形:依靠模具以及压力机的作用,在步骤⑤的基础上预成型出第三轴段、第四轴段和第五轴段;⑦缩径:通过凸凹模的作用,将预成型的第三轴段进行两级缩径,形成第一轴段和第二2CN109695623A权利要求书2/2页轴段;⑧成形轮齿结构:依靠模具,在齿轮盘部的外圆周挤压成型多个轮齿;⑨收口及钻端面中心通孔:依靠模具在第五轴段的端部进行收口,形成球形轴端,之后,利用机床在成型的球