CN103722066B - 三球道等速万向节筒形壳精整成形方法及其精整凸模 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三球道等速万向节筒形壳精整成型方法，包括温锻和冷精整塑性成型步骤，所述的冷精整塑性成型为变薄拉伸冷精整工序，将坯料套装在精整凸模上，利用冷精整成形凹模对坯料压向精整凸模向心力的作用，坯料在冷精整成形凹模作用下受力塑性变形，紧贴着精整凸模并沿冷精整成形凹模运动方向流动，使筒形壳壳体内壁呈凸弧形面；所述的精整凸模圆柱体外壁上均匀设置有三个圆弧凸块，所述的凸模头为弧面结构，所述的精整凸模外壁沿该精整凸模长度方向呈凹弧形面结构。采用该精整凸模和精整成型方法生产的筒形壳的沟道不会呈现鼓形误差，传动轴传动平稳，易于装配、配合精度好、使用寿命长。

Description

三球道等速万向节筒形壳精整成形方法及其精整凸模

技术领域

本发明属于不等截面内腔的精密冷锻成形技术领域，尤其涉及一种三球道等速万向节筒形壳不等截面内腔的精整成形方法。

背景技术

三球道等速万向节是汽车前驱动系统关键零部件之一。一个典形的三球道等速万向节由筒形壳、星形套、保持架和三个钢球组成。筒形壳是一精密成形零件，包括筒形壳壳体1和壳体下端设置的柄部2，所述的壳体1设有内腔，所述的内腔由中心圆腔3以及中心圆腔外均匀分布的三个球沟道腔4构成，其显著特点是园筒形状的内腔有三条精密成形的，柱形沟道，与具有相应沟道的星形套、保持架和三个钢球组装成一个在一定角度内可以灵活摆动和转动的关节。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。现有技术中三球道等速万向节筒形壳毛坯精锻成形工艺，包括温挤—冷精整工艺，浙江万向机械有限公司赵成元发表在《轴承》2000.NO.4等速万向节筒形壳温挤—冷精整工艺：圆钢下料一精车外圆端面及倒角一中频加热一温挤一球化退火一检验一喷丸处理一磷化、皂化一冷精整，但其精密成形的沟道呈等分并在空间呈直线状平行分布。现有技术中三球道筒形壳沟道呈三等分并在空间呈直线状平行分布。这样的结构虽然装配精密，但筒口间隙小，装配难度高。另外，在正常装车使用中，滑动摩擦最频繁的位置是筒形壳中段，这个区域会迅速产生磨损，使筒形壳的三条沟道呈现鼓形误差，配合间隙出现两端小、中间大的特征，导致传动轴较早出现异响和抖动现象。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种易于装配、配合精度好、筒形壳的沟道不会呈现鼓形误差，传动轴传动平稳，使用寿命长的三球道等速万向节筒形壳精整成形方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

三球道等速万向节筒形壳精整成形方法，包括温锻和冷精整塑性成形步骤，所述的冷精整塑性成形为变薄拉伸冷精整工序，将坯料套装在精整凸模上，利用冷精整成形凹模对坯料压向精整凸模向心力的作用，坯料在冷精整成形凹模作用下受力塑性变形，紧贴着精整凸模并沿冷精整成形凹模运动方向流动，使筒形壳壳体内壁呈凸弧形面，即中心圆腔和球沟道腔都呈两腔端内径大、中间内径小的结构。

所述的冷精整成形凹模的模腔尺寸比温锻预成形毛坯外径小。

所述的温锻成形工艺包括a、断料：截取金属棒材；b、制坯抛丸：对金属棒材定径定尺、车外圆、端面倒角，抛丸：将坯料放入抛丸机内进行表面喷砂；c、涂层：将上述金属棒材加热至180-220℃，稀石墨浸泡，进行表面涂层；d、正挤压：将上述涂层好的坯料，加热至800-900℃放入正挤凹模中，对坯料的上端面进行正挤压，形成大直径的圆柱体以及其下端设置的柄部；e、镦粗：对上述坯料进行镦粗挤压；f、反挤压：将镦粗后的坯料放入反挤凹模中，对坯料的上端面进行反挤，形成筒形壳壳体,所述的筒形壳壳体设有内腔，所述的内腔由中心圆腔以及中心圆腔外均匀分布的三个球沟道腔构成，其中心圆腔内壁呈直线状，三条球沟道腔呈三等分并在空间呈直线状平行分布。

本发明温锻成形的预成形毛坯内腔形状已接近成品，但其精密成形的沟道呈等分并在空间呈直线状平行分布，尺寸和形状精度离成品要求差得很多。将这样的毛坯套在一个按筒形壳壳体内腔形状和尺寸精密加工的精整凸模上，并用一个比预成形毛坯小一号的冷精整成形凹模勒过毛坯。毛坯材料在冷精整成形凹模的作用下紧贴着精整凸模并沿冷精整成形凹模运动方向流动，使毛坯内腔获得与精整凸模相近的精度和粗糙度。这样的精整方法涉及一种金属塑性成形技术，具有变薄拉伸的工艺特征。

筒形壳壳体内腔尺寸和形状与精整凸模的尺寸形状密切相关。因此需要制造出凸弧形面内腔形状的筒形壳，那么精整凸模的形状也必须需与筒形壳的凸弧形面内腔形状相匹配。但是，制造精整凸模的加工手段通常为高精度线切割或数控仿形磨削加工，这样的加工手段只能制造出沟道尺寸呈柱形或锥形规律分布的精整凸模，因此现有技术精整后的筒形壳沟道只能按直线状空间平行规律或锥形规律分布，很难获得弧形内腔形状规律分布的毛坯。

本发明还提供了一种精整三球道等速万向节筒形壳凸弧形面内腔形状的精整凸模。

三球道等速万向节筒形壳精整凸模，精整凸模圆柱体外壁上均匀设置有三个圆弧凸块，凸模头为弧面结构，精整凸模外壁沿该精整凸模长度方向呈凹弧形面结构。

所述的精整凸模的圆柱体外壁沿精整凸模长度方向呈两端直径大、中间直径小的结构。

所述的圆弧凸块沿精整凸模长度方向呈两端厚、中间薄的结构。

本发明在变薄拉伸过程中，毛坯材料在冷精整成形凹模的作用下紧贴着精整凸模并沿冷精整成形凹模运动方向流动，锥形的变薄拉伸凹模将杯形毛坯向心压向精整凸模，由于精整凸模外壁沿该精整凸模长度方向呈凹弧形面结构，在毛坯料向心力的作用下，使材料紧贴精整凸模延伸成形。在冷精整结束并抽出精整凸模后，沿精整凸模长度方向等速万向节筒形壳壳体内壁在金属弹性恢复后保留了凸弧形面内腔形状，即所述的中心圆腔和球沟道腔都呈两腔端内径大、中间内径小的结构，从而达到预期的设计要求。

本发明的有益效果：

本发明将在空间直线平行分布的三个沟道腔和中心圆腔改为沿精整凸模长度方向在空间呈凸弧形面规律分布。这样的筒形壳装配间隙呈两端大，中间小的规律，其优点首先是容易装配，更重要的优点是在同等磨损条件下，具有凸弧形面内腔形状的筒形壳比直线平行沟道的筒形壳能更长久地保持配合精度，使三球道等速万向节的正常使用寿命几乎延长一倍。本发明生产的产品质量稳定、强度大、密度高、抗冲击，生产效力高，生产周期缩短，节省了原材料，降低了生产成本、也保护了生产环境，替代了热锻后大量采用机床加工，减少了机床加工的作业量，符合当今世界制造业的发展趋势。

附图说明

图1是本发明实施例产品的结构示意图；

图2是图1的仰视图；

图3是本发明实施例工艺图；

图4是本发明实施例精整凸模的结构示意图；

图5是图4的仰视图；

图6是本发明实施例精整过程的结构示意图。

图中序号：1、筒形壳壳体，2、柄部，3、中心圆腔，4、球沟道腔，5、圆弧凸块，6、凹弧形面结构，7、凸模头，8、冷精整成形凹模。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合图1、图2、图3、图4和图5，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：参见图1、图2所示，一种三球道等速万向节筒形壳精锻件，包括筒形壳壳体1和壳体下端设置的柄部2，所述的筒形壳壳体1设有中孔空腔，所述的中孔空腔由中心圆腔3以及中心圆腔外均匀分布的三个球沟道腔4构成，所述的筒形壳壳体1内壁呈凸弧形面，即所述的中心圆腔3和三个球沟道腔4呈两腔端内径大、中间内径小的结构。

参见图3、图4和图5所示，一种三球道等速万向节筒形壳精整成形方法，包括温锻和冷精整塑性成形步骤，所述的温锻成形工艺包括a、断料：截取金属棒材；b、制坯抛丸：对金属棒材定径定尺、车外圆、端面倒角，抛丸：将坯料放入抛丸机内进行表面喷砂；c、涂层：将上述金属棒材加热至180-220℃，稀石墨浸泡，进行表面涂层；d、正挤压：将上述涂层好的坯料，加热至800-900℃放入正挤凹模中，对坯料的上端面进行正挤压，形成大直径的圆柱体以及其下端设置的柄部⑵；e、镦粗：对上述坯料进行镦粗挤压；f、反挤压：将镦粗后的坯料放入反挤凹模中，对坯料的上端面进行反挤，形成筒形壳壳体1,所述的筒形壳壳体1设有内腔，所述的内腔由中心圆腔3以及中心圆腔外均匀分布的三个球沟道腔4构成，其中心圆腔3内壁呈直线状，三条球沟道腔4呈三等分并在空间呈直线状平行分布。

一种三球道等速万向节筒形壳精整凸模，精整凸模圆柱体外壁上均匀设置有三个圆弧凸块5，凸模头7为弧面结构，精整凸模外壁沿该精整凸模长度方向呈凹弧形面结构6。

所述的冷精整塑性成形为变薄拉伸冷精整工序，将坯料套装在精整凸模上，利用冷精整成形凹模8对坯料压向精整凸模向心力的作用，坯料在冷精整成形凹模8作用下受力塑性变形，紧贴着精整凸模并沿冷精整成形凹模8运动方向流动；由于精整凸模外壁沿该精整凸模长度方向呈凹弧形面结构6，在毛坯料向心力的作用下，使材料紧贴精整凸模延伸成形，使筒形壳壳体1内壁呈凸弧形面，即所述的中心圆腔3和球沟道腔4都呈两腔端内径大、中间内径小的结构，冷精整成形凹模8的模腔尺寸比温锻预成形毛坯外径小。在冷精整结束并抽出精整凸模后，沿精整凸模长度方向等速万向节筒形壳壳体1内壁在金属弹性恢复后保留了凸弧形面内腔形状，即所述的中心圆腔和球沟道腔都呈两腔端内径大、中间内径小的结构，从而达到预期的设计要求。

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 (6)

1.三球道等速万向节筒形壳精整成形方法，三球道等速万向节筒形壳包括筒形壳壳体⑴和壳体下端设置的柄部⑵，所述的筒形壳壳体⑴设有中孔空腔，所述的中孔空腔由中心圆腔⑶以及中心圆腔外均匀分布的三个球沟道腔⑷构成，所述的筒形壳壳体⑴内壁呈凸弧形面，其精整成形方法包括温锻成形和冷精整塑性成形步骤，所述的冷精整塑性成形为变薄拉伸冷精整工序，其特征在于：将坯料套装在精整凸模上，利用冷精整成形凹模⑻对坯料压向精整凸模向心力的作用，坯料在冷精整成形凹模⑻作用下受力塑性变形，紧贴着精整凸模并沿冷精整成形凹模⑻运动方向流动，使筒形壳壳体(1)内壁呈凸弧形面，即中心圆腔(3)和球沟道腔(4)都呈两腔端内径大、中间内径小的结构。

2.根据权利要求1所述的三球道等速万向节筒形壳精整成形方法，其特征在于：所述的冷精整成形凹模⑻的模腔尺寸比温锻成形毛坯外径小。

3.根据权利要求1或2所述的三球道等速万向节筒形壳精整成形方法，其特征在于：所述的温锻成形工艺包括a、断料：截取金属棒材；b、制坯抛丸：对金属棒材定径定尺、车外圆、端面倒角，抛丸：将坯料放入抛丸机内进行表面喷砂；c、涂层：将制坯抛丸后的金属棒材加热至180-220℃，稀石墨浸泡，进行表面涂层；d、正挤压：将上述涂层好的坯料，加热至800-900℃放入正挤凹模中，对坯料的上端面进行正挤压，形成大直径的圆柱体以及其下端设置的柄部⑵；e、镦粗：对正挤压后的坯料进行镦粗挤压；f、反挤压：将镦粗后的坯料放入反挤凹模中，对坯料的上端面进行反挤，形成筒形壳壳体(1),所述的筒形壳壳体(1)设有内腔，所述的内腔由中心圆腔(3)以及中心圆腔外均匀分布的三个球沟道腔(4)构成，其中心圆腔(3)内壁呈直线状，三条球沟道腔(4)呈三等分并在空间呈直线状平行分布。

4.根据权利要求3所述的三球道等速万向节筒形壳精整成形方法，精整凸模圆柱体外壁上均匀设置有三个圆弧凸块⑸，凸模头⑺为弧面结构，其特征在于：精整凸模外壁沿该精整凸模长度方向呈凹弧形面结构⑹。

5.根据权利要求4所述的三球道等速万向节筒形壳精整成形方法，其特征在于：所述的精整凸模的圆柱体外壁沿精整凸模长度方向呈两端直径大、中间直径小的结构。

6.根据权利要求5所述的三球道等速万向节筒形壳精整成形方法，其特征在于：所述的圆弧凸块⑸沿精整凸模长度方向呈两端厚、中间薄的结构。