空心轴成形技术研究现状
   摘要:比较了空心轴和实心轴的抗弯和抗扭截面系数,发现相同外径的空心轴和实心轴在传递扭矩、弯矩和弯扭复合的功能时差别不大,但空心轴能大幅降低轴的重量,故空心轴的应用受到了越来越多的重视,急需解决空心轴的成形问题。对空心轴的成形方法做了归纳总结,简要分析了锻造+机加工、径向锻造、旋转锻造、挤压或挤压+机加工、楔横轧、强力旋压、旋转压缩、内高压成形、横轧+轴向穿孔、注射锻造、静液挤压+内高压成形等的原理和特点,并对几种常用成形方法在坯料形式、成形温度、润滑、成形道次、尺寸精度、表面质量和成形周期等方面进行了比较。未来对空心轴的需求会越来越多,成形方法也将向高效、精密、柔性的方向发展。

  轴是组成机械的重要零件之一,各类做回转运动的传动零件都是通过轴来支承传动零件、传递运动和动力的。按照轴所受载荷的不同,可将轴分为:只承受弯矩、不传递扭矩的心轴,如高铁的轮轴;只传递扭矩、不承受弯矩的传动轴,如汽车的传动轴;既传递扭矩又承受弯矩的转轴,如汽车变速箱轴。

   随着国家节能减排政策的日趋严格和经济可持续发展的要求,生产资源节约型、环境友好型的产品是工业界的必然选择。其中,节材和降耗等对轻量化的需求越来越多,比如汽车的轻量化,可在制造阶段减少材料消耗,在应用阶段减少能源和排放,同时拥有更好的负载和操控性。

   与实心轴相比,在保证使用要求的情况下,空心轴拥有以下优点:(1)减少材料消耗、降低轴的重量;(2)对于高转速的零件,空心轴的转动惯量小;(3)减少振动。对交通工具如汽车、高铁和飞行器等,空心轴的优越性尤为明显。

   为此,本文对实心轴和空心轴在传递弯矩和扭矩时的效果做了对比,发现外径相同的空心轴和实心轴在使用功能上差别不大,但重量却能大幅降低,对于轻量化有着重要的意义,为此空心轴的成形受到了越来越多的重视。空心轴的成形方法有:锻造+机加工、径向锻造、旋转锻造、挤压+冲孔(钻孔)、楔横轧、内高压成形、剪切旋压、轧挤成形等,比较成熟的方法有锻造+机加工、径向锻造、旋转锻造、挤压等。未来随着轻量化的发展,对空心轴的需求会越来越多,成形方法将向高效、精密、柔性的方向发展
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