CN104653573A - 汽车控制臂用轴销及其成形工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车控制臂用轴销及其成形工艺，其中汽车控制臂用轴销为一体件，其中的第一轴段、第二轴段以及第三轴段为空心筒体，并依次串接且外径依次减小，两焊接用片体之间的间隙形成能插入控制臂主片的开口，第二轴段与第三轴段的连接过渡部至第二轴段与第一轴段的连接过渡部之间的部分以及第三轴段的尾部为轴销的第二区域，第三轴段的除尾部外的部分为轴销的第一区域，第一轴段至焊接用片体的连接过渡部之间的部分为轴销的第三区域，焊接用片体为轴销的第四区域，第二区域的壁体厚度要大于第一区域、第三区域的壁体厚度，第二区域的厚度超出部分是由于第一区域、第三区域内的材料流动堆积而成。

Description

汽车控制臂用轴销及其成形工艺

技术领域

本发明涉及汽车控制臂用轴销及其成形工艺。

背景技术

控制臂是汽车底盘系统的重要安全件和承载件，受着汽车行驶中的转向、制动和垂直载荷，是悬架系统与副车架间的重要连接件。

传统的控制臂结构由控制臂主片、衬套管、轴销和多个连接片焊接而成。

控制臂轴销的轴颈及其根部受力较大，在设计上需要有足够的强度。同时传统的轴销需要与控制臂进行焊接，在设计上需要有良好的焊接性，因而传统轴销一般采用实心锻造加热处理的设计，从而保证零件的强度和可加工性，但传统设计存在控制臂轴销质量重、设备投入大等问题。

发明内容

本发明的一目的是提供一种汽车控制臂用轴销，其重量轻。

本发明的另一目的在于提供一种汽车控制臂轴销成形工艺，制造的轴销重量轻。

为实现所述目的，本发明提供一种汽车控制臂用轴销，其特点是为一体件，具有第一轴段、第二轴段、第三轴段以及位于第一轴段尾部的两焊接用片体，第一轴段、第二轴段以及第三轴段为空心筒体，并依次串接且外径依次减小，两焊接用片体之间的间隙形成能插入控制臂主片的开口，第二轴段与第三轴段的连接过渡部至第二轴段与第一轴段的连接过渡部之间的部分以及第三轴段的尾部为轴销的第二区域，第三轴段的除尾部外的部分为轴销的第一区域，第一轴段至焊接用片体的连接过渡部之间的部分为轴销的第三区域，焊接用片体为轴销的第四区域，第二区域的壁体厚度要大于第一区域、第三区域的壁体厚度，第二区域的厚度超出部分是由于第一区域、第三区域内的材料流动堆积而成。

所述的汽车控制臂用轴销成形工艺，其特点是包括

步骤一，在钢板上落料后，形成工件，在工件上进行冲压，使其上形成圆柱形空腔，圆柱形空腔尾部的两侧为片体；

步骤二，对工件进行整体退火处理，消除步骤一冲压产生的材料硬化，使其材料性能恢复到钢板原始状态；

步骤三，对步骤一形成的圆柱形空腔进行拉伸，使其圆柱形空腔外径达到轴销的第一轴段处直径，完成第一轴段的冲压成形；

步骤四，对拉伸后的圆柱形空腔的头半段进行再拉伸，使其拉伸段的直径达到轴销第二轴段处直径，完成第二轴段的冲压成形，同时工件基本达到成品的轴向高度；

步骤五，对再拉伸后的圆柱形空腔进行局部的退火，消除步骤三、步骤四冲压产生的材料硬化，使其材料性能恢复到钢板原始状态；

步骤六，对步骤四中再拉伸后的圆柱形空腔的头半部分进行缩径的冲压工艺，形成轴销的第三轴段；

步骤七，对第二、第三轴段进行局部的退火，消除步骤六冲压产生的材料硬化，使其材料性能恢复到板材原始状态；

步骤八，对所述片体进行冲压工艺，以形成所述两焊接用片体。

所述的成形工艺，其进一步的特点是，还包括步骤九，对工件进行整体的去应力退化道序，消除零件冲压过程中的内应力。

所述的成形工艺，其进一步的特点是，在步骤七和步骤八之间，还包括对第三轴段进行缩多角形的冲压工艺，并进行多角形整形。

所述的成形工艺，其进一步的特点是，还包括多多角形进行花纹冲压的工艺以及在第三轴段的头部进行冲孔形成轴销焊接装配的工艺定位孔。

所述的成形工艺，其进一步的特点是，在步骤八中，首先对第一轴尾部的板材进行切边，去除多余的材料；其次，对第一轴尾部的板材进行翻边；最后，对翻边处进行尾部成形。

所述的成形工艺，其进一步的特点是，步骤六之后，第二区域的壁体厚度比第一区域、第三区域的壁体厚度要厚30％左右。

本发明通过冲压结合热处理的方法实现了空心轴销的设计及其可成形性，在满足控制臂总成的疲劳强度和刚度的同时，其重量可以比锻造的实心结构要轻。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本发明一个实施例的汽车控制臂的轴测视图。

图2为图1中的轴销的轴测视图。

图3为图1中的轴销的主视图。

图4为本发明一个实施例的控制臂轴销冲压成形工艺一个步骤中工件成形的示意图。

图5为在图4基础上控制臂轴销冲压成形工艺一个步骤中工件成形的示意图。

图6为在图5基础上控制臂轴销冲压成形工艺一个步骤中工件成形的示意图。

图7为在图6基础上控制臂轴销冲压成形工艺一个步骤中工件成形的示意图。

图8为在图7基础上控制臂轴销冲压成形工艺一个步骤中工件成形的示意图。

图9为在图8基础上控制臂轴销冲压成形工艺一个步骤中工件成形的示意图。

图10为在图9基础上控制臂轴销冲压成形工艺一个步骤中工件成形的示意图。

图11为在图10基础上控制臂轴销冲压成形工艺一个步骤中工件成形的示意图。

图12为在图11基础上控制臂轴销冲压成形工艺一个步骤中工件成形的示意图。

图13为改进前的汽车控制臂的轴测视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

图1至图3显示了本发明一个实施例中控制臂轴销的构造。图4至图12显示了本发明一个实施例轴销的冲压成形工艺的成形过程。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。

如图1所示，汽车控制臂包括控制臂主片1、前连接片11、后连接片14以及侧连接片13，还包括衬套管12以及轴销2。如图2和图3所示，轴销2为空心结构，为一体件，具有第一轴段23A、第二轴段24A、第三轴段25B以及位于第一轴段23A尾部的两焊接用片体21B，第一轴段23A、第二轴段24A以及第三轴段25B为空心筒体，并依次串接且外径依次减小。如图1所示，两焊接用片体21B之间的间隙形成能插入控制臂主片1的开口，第二轴段24A与第三轴段25B的连接过渡部(轴颈)245至第二轴段24A与第一轴段23A的连接过渡部(轴颈)234之间的部分以及第三轴段25B的尾部为轴销2的第二区域II，第三轴段25B的除尾部外的部分为轴销2的第一区域I，第一轴段23A至焊接用片体21B的连接过渡部213之间的部分为轴销2的第三区域III，焊接用片体21B为轴销2的第四区域IV，第二区域II的壁体厚度要大于第一区域I、第三区域III的壁体厚度，第二区域II的厚度的超出部分是由于第一区域I、第三区域III内的材料流动堆积而成。

连接过渡部245、234、213都为直径渐变的过渡部，并且从图3所示的视图来看，其是向外凸出的，而不是向内凹进。

第三轴段25B为轴销2的六边形带压花的轴颈，第三轴段25B除了为六边形轴外，还可以是其他的多边形轴，在本发明的其他实施例中，不带压花也是可以的。

如图13所示，汽车控制臂包括控制臂主片1A、前连接片11A、后连接片14A以及侧连接片13A，还包括衬套管12A以及轴销2A。轴销2A为实心锻造加热处理而成，与图1中的空心轴销2相比，其质量较重，锻造设备投入较大，在发明人的实践中，空心轴销2可以做得比实心锻造加热处理的轴销2A轻50％，并且控制臂总成的疲劳和刚度是差不多的，这主要得益于空心轴销2的前述的合理的材料质量分配。在本发明的较佳实施例中，第二区域II的壁厚要比第一区域I、第三区域III的壁厚厚30％左右。

下面结合图4和图12说明本发明的另一个实施例，即空心轴销2的成形工艺，本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述实施例，本实施例不再重复赘述。

轴销2采用的钢材料一般具有较大的延伸率(大于30％)，具有较好的冲压性能。后述的冲压加工是指借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。若无特别说明，是指冷冲压加工。

步骤一、如图4所示，通过落料模对钢板进行落料后，形成工件，在工件中部进行冲压，使其中部形成一圆柱形空腔22，其圆柱形空腔22的外径一般为第一轴段23A直径的1.2-1.3倍，除圆柱形空腔22外，板材21保留钢板原来的特性。

步骤二、对零件进行整理退火处理，消除步骤一冲压产生的材料硬化，是其材料性能恢复到板材原始状态。

步骤三、对步骤一形成的圆柱形空腔22进行拉伸，一般分2个工序逐步进行，拉伸后新的圆柱形空腔23的外径达到第一轴段23A处直径，完成第一轴段23A的冲压成形，本道序工件形状如图5所示。

步骤四、对圆柱形空腔23的上半段(即其头半段)进行再拉伸，一般分2个工序逐步进行，使其拉伸后的新圆柱形空腔24的直径达到第二轴段24A处直径，完成第二轴段24A的冲压成形，同时工件基本达到成品的轴向高度，本道序工件形状如图6所示。

步骤五、对新圆柱形空腔24进行局部的高频退火，消除步骤三、步骤四冲压产生的材料硬化，使其材料性能恢复到板材原始状态。

步骤六、对步骤四中新圆柱形空腔24的上半部分进行缩径的冲压工艺，一般分2个工序逐步进行，此时形成第三轴段25，其直径为六边形轴颈段即图3中第三轴段25B的外接圆直径，本道序工件形状如图7所示。

步骤七、对第二轴段24A、第三轴段25进行局部的高频退火，消除步骤六中冲压产生的材料硬化，使其材料性能恢复到板材原始状态。

步骤八、对第三轴段25进行缩六角的冲压工艺，并进行六角整形，完成了轴销六边形轴颈段25A的成形，本道序工件形状如图8所示。

步骤九、对第一轴段23A的下边缘(尾端)的板材21进行切边，去除多余的材料。

步骤十、对板材21进行翻边。本道序工件形状如图9所示。

步骤十一、对第三轴段25A的六边形面进行花纹冲压得到图3所示的第三轴段25B。

步骤十二、在第三轴段25B的顶面进行冲孔，形成轴销焊接装配的工艺定位孔26。

步骤十三、对工件的尾部翻边处进行尾部成形，完成轴销的全部冲压道序。

步骤十四、对轴销进行整体的去应力退火道序，消除轴销冲压过程中的内应力。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车控制臂用轴销，其特征在于为一体件，具有第一轴段、第二轴段、第三轴段以及位于第一轴段尾部的两焊接用片体，第一轴段、第二轴段以及第三轴段为空心筒体，并依次串接且外径依次减小，两焊接用片体之间的间隙形成能插入控制臂主片的开口，第二轴段与第三轴段的连接过渡部至第二轴段与第一轴段的连接过渡部之间的部分以及第三轴段的尾部为轴销的第二区域，第三轴段的除尾部外的部分为轴销的第一区域，第一轴段至焊接用片体的连接过渡部之间的部分为轴销的第三区域，焊接用片体为轴销的第四区域，第二区域的壁体厚度要大于第一区域、第三区域的壁体厚度，第二区域的厚度超出部分是由于第一区域、第三区域内的材料流动堆积而成。

2.如权利要求1所述的汽车控制臂用轴销成形工艺，其特征在于包括

步骤一，在钢板上落料后，形成工件，在工件上进行冲压，使其上形成圆柱形空腔，圆柱形空腔尾部的两侧为片体；

步骤二，对工件进行整体退火处理，消除步骤一冲压产生的材料硬化，使其材料性能恢复到钢板原始状态；

步骤三，对步骤一形成的圆柱形空腔进行拉伸，使其圆柱形空腔外径达到轴销的第一轴段处直径，完成第一轴段的冲压成形；

步骤四，对拉伸后的圆柱形空腔的头半段进行再拉伸，使其拉伸段的直径达到轴销第二轴段处直径，完成第二轴段的冲压成形，同时工件基本达到成品的轴向高度；

步骤五，对再拉伸后的圆柱形空腔进行局部的退火，消除步骤三、步骤四冲压产生的材料硬化，使其材料性能恢复到钢板原始状态；

步骤六，对步骤四中再拉伸后的圆柱形空腔的头半部分进行缩径的冲压工艺，形成轴销的第三轴段；

步骤七，对第二、第三轴段进行局部的退火，消除步骤六冲压产生的材料硬化，使其材料性能恢复到板材原始状态；步骤八，对所述片体进行冲压工艺，以形成所述两焊接用片体。

3.如权利要求2所述的成形工艺，其特征在于，还包括步骤九，对工件进行整体的去应力退化道序，消除零件冲压过程中的内应力。

4.如权利要求2所述的成形工艺，其特征在于，在步骤七和步骤八之间，还包括对第三轴段进行缩多角形的冲压工艺，并进行多角形整形。

5.如权利要求4所述的成形工艺，其特征在于，还包括对多角形进行花纹冲压的工艺以及在第三轴段的头部进行冲孔形成轴销焊接装配的工艺定位孔。

6.如权利要求2所述的成形工艺，其特征在于，在步骤八中，首先对第一轴尾部的板材进行切边，去除多余的材料；其次，对第一轴尾部的板材进行翻边；最后，对翻边处进行尾部成形。

7.如权利要求2所述的成形工艺，其特征在于，步骤六之后，第二区域的壁体厚度比第一区域、第三区域的壁体厚度要厚30％左右。