CN102861861A - 球笼式万向节钟形壳精锻塑性成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球笼式万向节钟形壳精锻塑性成型工艺，包括温锻和冷锻塑性成型，所述的温锻塑性成型包括以下步骤：a断料、b制坯、c涂层、d加热、e正挤压、f镦粗、g反挤、h正火、整形、喷砂、磷化、皂化表面处理，采用温锻和冷锻联合锻造塑性成型技术，先镦粗制成预成型坯料，再在成型模膛中反挤压形成球道，最后冷锻塑性成型形成内球面，产品质量稳定、生产效率提高、生产周期较短，替代了热锻后大量采用机床加工的加工方法，减少了机床加工的作业量，既能满足精度要求，又降低了制造成本及周期，同时也符合当今世界制造业发展的趋势。

Description

球笼式万向节钟形壳精锻塑性成型工艺
技术领域
本发明涉及一种球笼式万向节钟形壳精锻塑性成型工艺，尤其是涉及一种按金属流动成型规律，采用温锻和冷锻联合锻造塑性成型技术，先镦粗制成预成型坯料，再在成型模膛中反挤压形成球道，最后冷锻塑性成型形成内球面的球笼式万向节钟形壳精锻工艺。
背景技术
等速万向节是当主、从动轴有角位移时，能够传递运动和转矩的机构， 现有技术中的球笼式万向节的结构是钟形壳与星形套均设有六个沟道，且钟形壳六个沟道曲率中心与星形套六个沟道曲率中心，均分别位于球笼式保持架内、外球面中心两侧，且偏心距均相等，钟形壳是球笼式万向节的一个关键零件，其球道的直径尺寸精度要求高，其球道圆弧尺寸的精度高低直接关系到球道内钢球与球道的贴合状态，进而影响到其使用寿命，其技术特点主要体现在它的内部结构上，它的内部由内球面和球形面上纵向均匀分布的六条球沟道组成，六球沟道中心与内球面成双偏心结构。它的加工质量精度对于等速万向节的使用性能具有至关重要的影响，尤其是六沟道的加工质量精度。在车铣加工和磨加工时要求对钟形壳球道加以控制、使其符合产品精度。加工钟形壳六沟道工艺一般有两种方法：一种是在自动化程度高、专用性强的设备上加工，此工艺国外厂家采用得比较多，质量可以保证，但设备的价格昂贵，投资大，换模时间长，品种更换效率低。另一种是在通用的2110机床上，通过专用的六沟道加工装置来实现工件的加工，该方法自动化程度低，完全是通过手动来完成工件的摇摆。该方法难以保证零件的加工质量，并且工人的劳动强度较大，并且由于钟形壳结构复杂，导致加工困难，加工成本高。全世界轿车绝大部分的传动系统均采用该万向节作为关键的传动部件，目前国内外制造厂家均采用内腔精锻成形毛坯技术，这样既能满足精度要求，又降低了制造成本及周期，同时也符合当今世界制造业发展的趋势。现有技术球笼式万向节钟形壳生产加工工艺主要是：断料→加热→柄部自由锻拔长→镦粗→内腔成型，经退火，然后采用机床加工的方法，即：粗车、粗铣、精铣、精磨。此类加工工艺，机床设备投入较多，切削加工浪费了金属材料，劳动生产效率低、生产周期长，且加工成本也高。
发明内容
本发明提供一种球笼式万向节钟形壳精锻塑性成型工艺，主要解决现有加工工艺，机床设备投入较多，切削加工浪费了金属材料，劳动生产效率低、生产周期长，加工成本高的技术问题；按照金属流动成型规律，采用温锻和冷锻联合锻造塑性成型技术，先镦粗制成预成型坯料，再在成型模膛中反挤压形成球道，最后冷锻塑性成型形成内球面的球笼式万向节钟形壳精锻工艺。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
本发明所述的球笼式万向节钟形壳精锻件，包括壳体和壳体下端设置的柄部，所述的壳体的上端设置为中孔，所述的中孔由均匀分布的六个球沟道和球沟道之间的连接部构成，所述的球沟道之间的连接部上设置有工艺储料槽。
球笼式万向节钟形壳精锻塑性成型工艺，包括温锻和冷锻塑性成型，所述的温锻塑性成型包括以下步骤：a、断料：圆盘锯截取金属棒材；b、制坯：对金属棒材定径定尺，车外圆、端面倒角，然后喷砂处理；c、涂层：将上述金属棒材加热至150-250℃，稀石墨浸泡，进行表面涂层；d、加热：将上述涂层好的坯料，加热至800-900℃；e、正挤压：将金属棒材加热后，放入凹模中，通过模具对棒材的上端进行挤压，使棒材形成直径大小及长度不一的圆柱型棒材以及它们之间的过渡段；f、镦粗：将正挤压好了的坯料立即放入镦粗凹模中，在封闭的模具型腔中，进行局部挤压镦粗，形成杆部和坯料盘部；g、反挤：将上述镦粗后的预成型坯料，置于温锻终锻模膛内，利用凸模在坯料盘部对镦粗后的坯料反挤压，形成坯料壳体和坯料壳体下端柄部，坯料壳体的上端形成中孔，所述的中孔由均匀分布的六个圆弧型球道和球道之间的连接部构成，所述的球道之间的连接部上设置有工艺储料槽，坯料壳体的外型为直径大小递减的圆柱形状或倒圆台；h、正火、整形、喷砂、磷化、皂化表面处理；所述的冷锻塑性成型包括以下步骤：将经正火、整形、喷砂、磷化、皂化处理后的坯料放入冷锻成型凹模中，利用凸模挤压，坯料壳体外径最大的大端面受力后，壁部变薄内凹，形成球沟道的内球面，所述的球沟道为内球面及沿内球面的球形面纵向分布的球道，所述的坯料壳体变化为壳体。
球笼式万向节钟形壳温锻终锻模，包括凸模、凹模、压力填料块和顶料器，所述的顶料器设于凹模的底部，所述的凸模由直径递减的圆柱体及它们之间的过渡段构成，所述的凸模的圆柱体外壁上均匀设置有六个圆弧凸块，所述的凸模头为弧面结构，所述的凸模圆弧凸块之间的圆柱体外壁上还设置有挤槽块，所述的凹模的内腔自下而上为倒圆台和直径递增的圆柱体腔体及它们之间的过渡腔，所述的凸模上段直径小于凹模内腔的最大直径。
球笼式万向节钟形壳冷锻成型凹模，包括冷锻凸模、冷锻凹模、压力填料块和顶料器，所述的顶料器设于冷锻凹模的底部，所述的冷锻凹模的内腔自下而上为倒圆台和圆柱体腔体，所述的冷锻凸模为腰鼓形结构，所述的冷锻凸模由至少三个活动块和一根中间芯棒构成，所述的活动块设置在中间芯棒的四周并与中间芯棒相吻合。
本发明按照金属流动成型规律，采用温锻和冷锻联合锻造塑性成型技术，先镦粗制成预成型坯料；再在成型模膛中反挤压形成坯料壳体、坯料壳体下端柄部以及坯料壳体内腔球道，所述的坯料壳体的上端形成中孔，所述的中孔由均匀分布的六个圆弧型球道和球道之间的连接部构成，所述的球道之间的连接部上设置有工艺储料槽，所述的坯料壳体的外型为直径大小递减的圆柱形状或倒圆台，尤其是直径最大的一段圆柱形状，将为下一步采用冷锻工艺，对壳体内腔内球面成型创造了条件；最后冷锻塑性成型形成内球面的球笼式万向节钟形壳精锻工艺，将经正火、整形、喷砂、磷化、皂化处理后的坯料放入冷锻成型凹模中，利用凸模挤压，坯料壳体外径最大的大端面受力后，壁部变薄内凹，坯料壳体内腔形成球沟道的内球面，坯料壳体的外型直径最大的圆柱体的直径变化为与相邻圆柱体同径，所述的球沟道为内球面及沿内球面的球形面纵向分布的球道，所述的球道中心与内球面成双偏心结构。采用上述温冷复合塑性成型技术，产品质量稳定、生产效率提高、生产周期较短，替代了热锻后大量采用机床加工的加工方法，减少了机床加工的作业量，符合当今世界制造业发展的趋势。
本发明的有益效果：本发明按照金属流动成型规律，采用温锻和冷锻联合锻造塑性成型技术，先镦粗制成预成型坯料，再在成型模膛中反挤压形成球道，最后冷锻塑性成型形成内球面，产品质量稳定、生产效率提高、生产周期较短，替代了热锻后大量采用机床加工的加工方法，减少了机床加工的作业量，既能满足精度要求，又降低了制造成本及周期，同时也符合当今世界制造业发展的趋势。
附图说明
附图1是本发明所述的球笼式万向节钟形壳精锻件的结构示意图；
附图2为图1的俯视图；
附图3是本发明的工艺流程图；
附图4是本发明球笼式万向节钟形壳温锻终锻模的结构示意图；
附图5是附图4中凸模的仰视图；
附图6是本发明球笼式万向节钟形壳冷锻成型凹模的结构示意图。
图中序号：1、壳体；2、柄部；3、球沟道；4、球沟道之间的连接部；5、工艺储料槽，6、凸模，7、凹模，8、压力填料块，9、顶料器，10、圆弧凸块，11、挤槽块，12、凸模头，13、活动块，14、中间芯棒,15、冷锻凸模，16、冷锻凹模。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：参见附图1和附图2、附图3、附图4、附图5和附图6，本发明所述的球笼式万向节钟形壳精锻件，包括壳体1和壳体下端设置的柄部2，所述的壳体1的上端设置为中孔，所述的中孔由均匀分布的六个球沟道3和球沟道之间的连接部4构成，所述的球沟道之间的连接部4上设置有工艺储料槽5。
参见附图3，本发明球笼式万向节钟形壳精锻塑性成型工艺，包括温锻和冷锻塑性成型，所述的温锻塑性成型包括以下步骤：a、断料：圆盘锯截取金属棒材；b、制坯：对金属棒材定径定尺，车外圆、端面倒角，然后喷砂处理；c、涂层：将上述金属棒材加热至200℃，稀石墨浸泡，进行表面涂层；d、加热：将上述涂层好的坯料，加热至850℃；e、正挤压：将金属棒材加热后，放入凹模中，通过模具对棒材的上端进行挤压，使棒材形成直径大小及长度不一的圆柱型棒材以及它们之间的过渡段；f、镦粗：将正挤压好了的坯料立即放入镦粗凹模中，在封闭的模具型腔中，进行局部挤压镦粗，形成杆部和坯料盘部；g、反挤：将上述镦粗后的预成型坯料，置于温锻终锻模膛内，利用凸模在坯料盘部对镦粗后的坯料反挤压，形成坯料壳体和坯料壳体下端柄部，坯料壳体的上端形成中孔，所述的中孔由均匀分布的六个圆弧型球道和球道之间的连接部构成，所述的球道之间的连接部上设置有工艺储料槽，坯料壳体的外型为直径大小递减的圆柱形状或倒圆台；h、正火、整形、喷砂、磷化、皂化表面及处理：利用温锻后的产品余热，及时将产品送至网带正火炉进行余热正火，炉温为：680℃，消除其在温锻过程中所产生的变形应力，同时调整产品内部组织结构，也节省了能源，正火后的外球笼壳体坯料，进行外园及端面车加工、形成外球笼壳体坯料成品，喷砂：对坯料成品进行喷砂、磷化、皂化表面及处理；所述的冷锻塑性成型包括以下步骤：将经正火、整形、喷砂、磷化、皂化处理后的坯料放入冷锻成型凹模中，利用冷锻凸模挤压，坯料壳体外径最大的大端面受力后，壁部变薄内凹，形成球沟道的内球面，所述的球沟道为内球面及沿内球面的球形面纵向分布的球道，所述的坯料壳体变化为壳体，所述的球道中心与内球面成双偏心结构。
参见附图4和附图5，球笼式万向节钟形壳温锻终锻模，包括凸模6、凹模7、压力填料块8和顶料器9，所述的顶料器9设于凹模7的底部，所述的凸模6由直径递减的圆柱体及它们之间的过渡段构成，所述的凸模6的圆柱体外壁上均匀设置有六个圆弧凸块，所述的凸模头为弧面结构，所述的凸模圆弧凸块之间的圆柱体外壁上还设置有挤槽块11，所述的凹模7的内腔自下而上为倒圆台和直径递增的圆柱体腔体及它们之间的过渡腔，所述的凸模6上段直径小于凹模7内腔的最大直径。
参见附图6，球笼式万向节钟形壳冷锻成型凹模，包括冷锻凸模15、冷锻凹模16、压力填料块8和顶料器9，所述的顶料器9设于冷锻凹模16的底部，所述的冷锻凹模16的内腔自下而上为倒圆台和圆柱体腔体，所述的冷锻凸模15为腰鼓形结构，所述的冷锻凸模15由三个活动块13和一根中间芯棒14构成，所述的活动块13设置在中间芯棒14的四周并与中间芯棒14相吻合。
实施例只是为了便于理解本发明的技术方案，并不构成对本发明保护范围的限制，凡是未脱离本发明技术方案的内容或依据本发明的技术实质对以上方案所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明保护范围之内。

Claims (1)

1.球笼式万向节钟形壳精锻塑性成型工艺，包括温锻和冷锻塑性成型，所述的温锻塑性成型包括以下步骤：a、断料：圆盘锯截取金属棒材；b、制坯：对金属棒材定径定尺，车外圆、端面倒角，然后喷砂处理；c、涂层：将上述金属棒材加热至150-250℃，稀石墨浸泡，进行表面涂层；d、加热：将上述涂层好的坯料，加热至800-900℃；e、正挤压：将金属棒材加热后，放入凹模中，通过模具对棒材的上端进行挤压，使棒材形成直径大小及长度不一的圆柱型棒材以及它们之间的过渡段；f、镦粗：将正挤压好了的坯料立即放入镦粗凹模中，在封闭的模具型腔中，进行局部挤压镦粗，形成杆部和坯料盘部；g、反挤：将上述镦粗后的预成型坯料，置于温锻终锻模膛内，利用凸模在坯料盘部对镦粗后的坯料反挤压，形成坯料壳体和坯料壳体下端柄部，坯料壳体的上端形成中孔，所述的中孔由均匀分布的六个圆弧型球道和球道之间的连接部构成，所述的球道之间的连接部上设置有工艺储料槽，坯料壳体的外型为直径大小递减的圆柱形状或倒圆台；h、正火、整形、喷砂、磷化、皂化表面处理；所述的冷锻塑性成型包括以下步骤：将经正火、整形、喷砂、磷化、皂化处理后的坯料放入冷锻成型凹模中，利用冷锻凸模挤压，坯料壳体外径最大的大端面受力后，壁部变薄内凹，形成球沟道的内球面，所述的球沟道为内球面及沿内球面的球形面纵向分布的球道，所述的坯料壳体变化为壳体。
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