CN104741875A - 一种半轴套管的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半轴套管的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤，步骤一、半轴套管精锻，半轴套管精锻包括半轴套管的挤压成形和半轴套管的精压，半轴套管的挤压成形又包括选料工序、 第一挤压成形工序、第二挤压成形工序、第三挤压成形工序、第四挤压成形工序，步骤二、半轴套管组焊，步骤三、半轴套管精车。本发明和原工艺相比，降低了半轴套管锻件的重量，轻卡系列半轴套管锻件单件重量降低约2公斤，重卡系列半轴套管锻件单件重量降低约3公斤；半轴套管单件加工工时降低约0.5小时；桥壳中心线与桥壳两端半轴套管内孔轴线的同轴度及一致性更好。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体说是一种半轴套管的加工工艺。
背景技术
半轴套管是用于汽车驱动桥上的重要零件，半轴套管的外园表面上安装有轮毂及制动器、其内孔有半轴通过。半轴套管要承受约70％的整车重量，在车辆行驶中要承受交变冲击载荷，其工作条件较为恶劣。因此，半轴套管要具有较高的外形尺寸精度及良好的强度、韧性。
半轴套管材质选用45﹟、40Cr等优质中碳低合金结构钢，目前，半轴套管的锻造及后续加工工艺为：锻造→粗车→组焊→精车。
锻造：半轴套管有两种结构形式：即带发兰盘的（如图1所示）和不带发兰盘的（如图2所示）。带发兰盘的半轴套管主要用于轻卡系列驱动桥，不带发兰盘的半轴套管主要用于重卡系列驱动桥。目前国内的半轴套管锻造工艺均能将这两种结构形式的半轴套管锻出通孔，但半轴套管锻件的尺寸精度、内孔与外园的同轴度较低，不能满足半轴套管的后续精车及车辆使用要求，需要进行粗车。
粗车：由于半轴套管锻件的尺寸精度及同轴度低，需要通过粗车工序使其达到半轴套管的后续加工及车辆使用要求。粗车是以半轴套管小端内孔为基准，将其外园表面及两端面全部车光，单边切削加工余量1.5～2毫米，对于轻卡系列半轴套管，其内孔直接切削加工到位，不留后续精加工余量；对于重卡系列半轴套管，由于桥壳长度较长，组焊后的同轴度误差较大，半轴套管小端内孔要保留单边1～1.5毫米的后续精加工余量。
组焊：在专用的组焊工装上以半轴套管外园为基准将两个相同的半轴套管焊接于冲压桥壳片的两端。组焊后的桥壳具有三条轴线，即桥壳两端半轴套管端面孔园心的连线，这条轴线为桥壳中心线，另外两条轴线为桥壳两端半轴套管内孔轴线。桥壳中心线与桥壳两端半轴套管外园的同轴度偏差将会在后续的精车过程中得到修正，其同轴度可以满足驱动桥的装配及车辆使用要求。如果半轴套管内孔不留精加工余量，桥壳中心线与桥壳两端半轴套管内孔轴线的同轴度偏差将会永久保留在车辆的使用过程中。
精车：半轴套管在粗车及组焊加工过程中产生的累积误差，包括轴向和径向尺寸误差、桥壳中心线（即桥壳两端半轴套管端面孔园心的连线）与外园的同轴度偏差等，要通过精车工序来修正，使其达到桥壳产品图的技术要求。对桥壳两端半轴套管的精车包括两个轮毂轴承台、制动器定位台、止推螺纹、油封台等。精车余量为单边1.5～2毫米。对于轻卡系列桥壳，半轴套管内孔不留精加工余量，但在桥壳完成精车后约有3％的桥壳半轴套管内孔同轴度不合格，需要进行镗孔返修，否则，这部分桥壳在装配时半轴套管内孔壁与半轴外园表面会发生干涉；对于重卡系列桥壳，半轴套管内孔留有单边1～1.5毫米的精加工余量，需要对其内孔进行镗孔加工，以保证桥壳中心线与桥壳两端半轴套管外园表面的同轴度合格。
目前，国内汽车市场整车年产销量已超过2000万辆，其中使用半轴套管的车辆，如卡车、客车等，也已超过500万辆。国内汽车市场每年整车生产对半轴套管的需求量超过1000万件。如前所述，目前国内的半轴套管锻造工艺所生产的半轴套管锻件精度较低，导致半轴套管锻件的后续加工工序较多，如：半轴套管需要粗车、精车后半轴套管内孔需要镗孔等；钢材利用率低、加工工时多。如何提高半轴套管锻件的精度，尤其是半轴套管锻件内孔与外园的同轴度，是解决这一问题的关键。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种汽车半轴套管的加工工艺，简化半轴套管锻件的后续加工工序，提高钢材利用率和降低加工工时，并使半轴套管内孔与桥壳中心线的同轴度精度及一致性进一步提高。
本发明为实现上述目的，一种半轴套管的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一、半轴套管精锻
1）半轴套管的挤压成形
①选料工序，半轴套管挤压成形使用材质为45﹟、40Cr中碳低合金结构钢的热扎圆钢，根据半轴套管的外形尺寸及挤压成形工艺的要求选择热扎圆钢的直径，并确定工艺下料重量，将符合挤压成形要求的热扎圆钢加热至1050℃～1100℃，分四个挤压成形工序依次进行挤压成形；
②第一挤压成形工序，将热扎圆钢放在第一挤压成形工序模膛中使其变形，其下端以正挤压变形方式挤入模膛下端，其上端盲孔部分以反挤压变形方式成形，其中间部分不变形，只是沿模膛中心线向下位移，使热扎圆钢坯料在第一挤压成形工序中主要完成沿轴线方向的分配，得到的挤压工件上半部分用于成形半轴套管的大端，其下半部分用于成形半轴套管的下端；
③第二挤压成形工序，将第一挤压成形工序中形成的挤压工件放在第二挤压成形模膛中，挤压工件上半部分主要以鐓粗变形方式成形，下半部分主要以压入变形方式成形，使挤压工件的外形尺寸及大端内孔达到套管锻件的形状尺寸；
④第三挤压成形工序，将第二挤压成形工序中形成的挤压工件放在第三挤压成形装置中挤压，第三挤压成形装置包括冲孔套、下模座、凹模、导向套、滑板、中心套、第三工序冲头、导向柱、上模座，中心套固定在滑板的中心位置，滑板的左右两侧各有一个通孔，两根导向柱分别穿过其中，滑板通孔与导向柱的单边间隙小于0.1毫米，这两根导向柱分别固定于上模座的左右两侧，第三工序冲头固定于上模座的中心位置，并从中心套上的中心孔穿过，滑板可以沿导向柱、第三工序冲头上下垂直滑动，中心套及第三工序冲头的轴线则始终与上模座的中心保持重合，两个导向套分别固定于下模座的左右两侧，凹模固定于下模座的中心位置；冲孔套置于第三挤压成形工序凹模膛底部的垫板上，冲孔套外圆表面与模膛壁之间为间隙配合，单边间隙为0.1毫米，冲孔套可以沿模膛轴线向上移动；使挤压工件下端以复合挤压变形方式成形，完成半轴套管锻件小端内孔的成形；
⑤第四挤压成形工序，第四挤压成形工序使用第三挤压成形装置，并将第三工序冲头替换成第四工序冲头，第四工序冲头的冲压部分由圆柱面和15度圆锥组成，冲头工作部分圆柱面与冲孔套中心孔为间隙配合，单边间隙0.1毫米，第四工序冲头工作部分圆柱面直径比第三工序挤压工件内孔直径大0.5毫米，第四工序冲头工作部分顶端的15度圆锥面自上而下对工件内孔进行扩孔挤压成形，第四工序冲头工作部分的圆柱表面沿工件内孔壁自上而下起导向作用，第四工序冲头沿工件轴线向下进行扩孔挤压，使挤压工件内孔壁变形金属坯料的径向厚度为0.25毫米，这部分金属坯料在冲头顶部15度圆锥面的推挤作用下沿内孔径向自由变形，当冲头顶部15度圆锥面到达扩孔挤压的终点，即冲孔套的上端面时，工件内孔的多余金属坯料全部挤入冲孔套内，随着冲头继续下压，冲孔套内的料头与工件分离，被挤出冲孔套，随后，安装于下模座下方的顶杆沿凹模膛轴线向上将冲孔套及挤压好的半轴套管锻件一起顶出，将半轴套管锻件取出之后，冲孔套随顶杆返回至原位，至此完成半轴套管的挤压成形；
2）半轴套管的精压
将挤压成形的半轴套管与冲压桥壳片进行组装，桥壳两端的半轴套管由组焊工装定位，冲压桥壳片由两端半轴套管大端口部的定位台定位，组装完后用冲压设备进行冲压，半轴套管组装时定位台的直径公差控制在0.2毫米内，定位台外圆与半轴套管小端内孔的同轴度控制在0.15毫米内；
步骤二、半轴套管组焊
将步骤一中半轴套管的精压工序中精压后的半轴套管与冲压桥壳片的连接部位进行焊接，使半轴套管与冲压桥壳片焊接组装在一起形成驱动桥壳，驱动桥壳的中间为主减速器总成安装法兰，使组焊后的桥壳具有三条轴线，即桥壳中心线，另两条轴线为桥壳左右两端半轴套管内孔轴线；
步骤三、半轴套管精车
半轴套管与冲压桥壳片组焊后，以桥壳中心线为基准，按照桥壳产品图纸的技术要求，在半轴套管外圆表面加工出轮毂轴承台、制动器定位台、油封台、止推螺纹。
作为优选，所述选料工序中，轻卡系列半轴套管挤压成形所用热扎圆钢直径为70毫米～100毫米，下料重量为5公斤～12公斤；重卡系列半轴套管挤压成形所用热扎圆钢直径为100毫米～120毫米，下料重量为12公斤～20公斤。
所述第三挤压成形工序中，完成半轴套管锻件小端内孔的成形，其中轻卡系列半轴套管小端内孔直径为30毫米～40毫米、重卡系列半轴套管小端内孔直径为60毫米～70毫米，其孔长度与孔直径之比大于4，挤孔所用冲头的长度与直径之比大于7。
作为优选，所述第三挤压成形工序和第四挤压成形工序中，滑板挤压工作速度大于每秒20毫米，滑板空载回程速度大于每秒400毫米，滑板空载下行速度大于每秒600毫米。
作为优选，所述步骤一中，半轴套管挤压成形的温度为1050℃～600℃，根据金属坯料的重量及其空冷速度，轻卡系列半轴套管的挤压成形过程的时间长度为45秒至60秒；重卡系列半轴套管的挤压成形过程的时间长度为60秒至80秒。
作为进一步的技术方案，所述第一挤压成形工序中，挤压工件的始锻温度为1050℃～900℃；所述第二挤压成形工序中，挤压工件的始锻温度为900℃～800℃；所述第三挤压成形工序中，挤压工件的始锻温度为800℃～700℃；所述第四挤压成形工序中，挤压工件的始锻温度为700℃～600℃。
本发明通过改进半轴套管的锻造工艺及后续加工工艺，和原工艺相比，降低了半轴套管锻件的重量，轻卡系列半轴套管锻件单件重量降低约2公斤，重卡系列半轴套管锻件单件重量降低约3公斤；半轴套管单件加工工时降低约0.5小时；桥壳中心线与桥壳两端半轴套管内孔轴线的同轴度及一致性更好。本发明的特点在于：
1.本发明是一种新的半轴套管锻造及后续加工工艺流程，即，由原来工艺流程：锻造→粗车→组焊→精车，改为新的工艺流程：精锻→组焊→精车。
2.本发明在半轴套管挤压成形过程中使用的中心套和冲孔套，确保半轴套管内孔与外圆的同轴度精度及一致性。
3.本发明采用精压工艺及独特的精压模，保证半轴套管大端口部组焊定位台直径尺寸精度、定位台外圆与半轴套管小端内孔同轴度精度及一致性。
4.本发明使用了独特的驱动桥壳组焊工装，保证桥壳中心线与桥壳两端半轴套管内孔轴线的同轴度及一致性。
5.本发明在半轴套管精车中使用了独特的液压涨套，保证桥壳两端半轴套管外圆表面上的轮毂轴承台、制动器定位台、油封台、止推螺纹等与桥壳中心线的同轴度及一致性。
6.本发明综合考虑了金属坯料的温度变化及变形对其金相组织、力学性能的影响。根据半轴套管挤压成形每一个工序的变形方式及变形量，合理设定每一个挤压成形工序的变形温度区间，有效利用了金属坯料在温度变化及变形过程中金相组织的转变，使半轴套管锻件获得优良的金相组织。当外力的作用方向垂直于半轴套管轴线时，这种金相组织具有比同材质经调质热处理的样件更好的强韧性。
附图说明
现结合附图对本发明做进一步说明。
图1为现有带发兰盘的半轴套管的结构示意图。
图2为现有不带发兰盘的半轴套管的结构示意图。
图3为本发明步骤一第一挤压成形工序中挤压形成后的工件结构示意图。
图4为本发明步骤一第二挤压成形工序中挤压形成后的工件结构示意图。
图5为本发明步骤一第三挤压成形工序中挤压形成后的工件结构示意图。
图6为本发明步骤一第四挤压成形工序中挤压形成后的工件结构示意图。
图7为本发明步骤一第三挤压成形工序中第三挤压成形装置的结构示意图。
图8为本发明步骤一第四挤压成形工序中第三挤压成形装置的结构示意图。
图9为本发明步骤二半轴套管组焊的结构示意图。
图10为本发明步骤三半轴套管精车的结构示意图。
图11为本发明步骤一第一挤压成形工序到第四挤压成形工序工件变化的结构示意图。
图中：701、冲孔套，702、下模座，703、 凹模，704、挤压工件，705导向套，706、滑板，707、中心套，708、第三工步冲头，709、导向柱，710、上模座，801、料头，802、第四工序冲头，901、半轴套管，902、桥壳片，903、主减速器总成安装法兰，1001、油封台，1002、止推螺纹，1003、制动器定位台，1004、轮毂轴承台。
具体实施方式
一种半轴套管的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、半轴套管精锻
1）半轴套管的挤压成形
①选料工序，半轴套管挤压成形使用材质为45﹟、40Cr中碳低合金结构钢的热扎圆钢，根据半轴套管的外形尺寸及挤压成形工艺的要求选择热扎圆钢的直径，并确定工艺下料重量，轻卡系列半轴套管挤压成形所用热扎圆钢直径为70毫米～100毫米，下料重量为5公斤～12公斤；重卡系列半轴套管挤压成形所用热扎圆钢直径为100毫米～120毫米，下料重量为12公斤～20公斤；将符合挤压成形要求的热扎圆钢加热至1050℃～1100℃，分四个挤压成形工序依次进行挤压成形；
②第一挤压成形工序，将热扎圆钢放在第一挤压成形工序模膛中使其变形，挤压工件的始锻温度为1050℃，其下端以正挤压变形方式挤入模膛下端，其上端盲孔部分以反挤压变形方式成形，其中间部分不变形，只是沿模膛中心线向下位移，使热扎圆钢坯料在第一挤压成形工序中主要完成沿轴线方向的分配，得到的挤压工件上半部分用于成形半轴套管的大端，其下半部分用于成形半轴套管的下端，形成如图3所示工件；
③第二挤压成形工序，将第一挤压成形工序中形成的挤压工件放在第二挤压成形模膛中，挤压工件的始锻温度为900℃，挤压工件上半部分主要以鐓粗变形方式成形，下半部分主要以压入变形方式成形，使挤压工件的外形尺寸及大端内孔达到套管锻件的形状尺寸，形成如图4所示工件；
④第三挤压成形工序，将第二挤压成形工序中形成的挤压工件704放在第三挤压成形装置中挤压，挤压工件的始锻温度为700℃～723℃，如图7所示，第三挤压成形装置包括冲孔套701、下模座702、凹模703、导向套705、滑板706、中心套707、第三工序冲头708、导向柱709、上模座710，中心套707固定在滑板706的中心位置，滑板706的左右两侧各有一个通孔，两根导向柱709分别穿过其中，滑板706通孔与导向柱709的单边间隙小于0.1毫米，这两根导向柱709分别固定于上模座710的左右两侧，第三工序冲头708固定于上模座710的中心位置，并从中心套707上的中心孔穿过，滑板706可以沿导向柱709、第三工序冲头708上下垂直滑动，中心套707及第三工序冲头708的轴线则始终与上模座710的中心保持重合，两个导向套705分别固定于下模座702的左右两侧，凹模703固定于下模座702的中心位置，冲孔套701置于第三挤压成形工序凹模膛底部的垫板上，冲孔套701外圆表面与模膛壁之间为间隙配合，单边间隙为0.1毫米，冲孔套701可以沿模膛轴线向上移动；
工作时，当第三工序冲头708还没有接触到挤压工件时，导向柱709和导向套705已经开始咬合，此时，导向柱709在导向套705内的行程与冲头的行程同步进行，直到第三工序挤压行程的终点，导向柱709和第三工序冲头708同时停止，这样，在第三工序冲头708对工件进行挤压的整个工作行程中，上下模座702上的导向柱709和导向套705保证了第三工序冲头708轴线与挤压工件轴线重合，中心套707的外表面形状尺寸与第二工序挤压工件大端内孔相一致，在第三工序冲头708未接触到工件之前就以经完全插入第二工序挤压工件大端内孔，随后冲头开始沿工件轴线挤入，在挤压成形的初始阶段，工件末端与模膛底部有一段空隙，工件末端金属坯料可以自由向下移动，因此，在第三挤压工序内孔挤压成形的初始阶段金属变形抗力较小，同时冲头伸出中心套707的长度也较短，冲头的刚性较好，在这一阶段冲头不会发生弯曲变形，随着挤压工件末端金属坯料向下移动，模膛底部原有的空隙逐渐缩小，直至消失，此时金属变形抗力逐渐增大，冲头伸出中心套707的长度也较长，因此，在冲孔成形的结束阶段，冲头容易发生弯曲变形，将内孔挤偏，为了防止这一现象，在第三工序挤压成形的结束阶段，坯料末端与模膛底部的间隙消失，模膛底部的金属坯料将会向冲孔套701中心孔处流动，由于这部分流动的金属坯料与冲孔套701中心孔壁之间有摩擦阻力，处于冲孔套701中心孔轴线（即凹模703膛轴线）处的金属坯料流动速度最快，根据金属流动最小阻力定律，金属坯料对冲头顶部的变形抗力分布状态为：在冲头外圆周处最大，在冲头的中心轴线处最小，这样，向冲孔套701中心孔流动的金属坯料会引导冲头沿凹模703膛轴线（即工件轴线）向下挤压，直至第三挤压工序成形的终点，第三工序挤压成形过程分为初始阶段和结束阶段，在初始阶段，工件内孔挤压成形的同轴度由中心套707来保证，在结束阶段，工件内孔挤压成形的同轴度由冲孔套701来保证，这样，经过第三挤压工序成形得到的挤压工件内孔与外圆的同轴度得到更好的保证，使挤压工件下端以复合挤压变形方式成形，完成半轴套管锻件小端内孔的成形，其中轻卡系列半轴套管小端内孔直径为30毫米～40毫米、重卡系列半轴套管小端内孔直径为60毫米～70毫米，其孔长度与孔直径之比大于4，挤孔所用冲头的长度与直径之比大于7；在此挤压过程中，滑板706挤压工作速度大于每秒20毫米，滑板706空载回程速度大于每秒400毫米，滑板706空载下行速度大于每秒600毫米，形成如图5所示工件；
⑤第四挤压成形工序，第四挤压成形工序使用第三挤压成形装置，并将第三工序冲头708替换成第四工序冲头802，挤压工件的始锻温度为600℃，第四工序冲头802的冲压部分由圆柱面和15度圆锥组成，冲头工作部分圆柱面与冲孔套中心孔为间隙配合，单边间隙0.1毫米，第四工序冲头802工作部分圆柱面直径比第三工序挤压工件内孔直径大0.5毫米，第四工序冲头802工作部分顶端的15度圆锥面自上而下对工件内孔进行扩孔挤压成形，第四工序冲头802工作部分的圆柱表面沿工件内孔壁自上而下起导向作用，第四工序冲头802沿工件轴线向下进行扩孔挤压，使挤压工件内孔壁变形金属坯料的径向厚度为0.25毫米，这部分金属坯料在冲头顶部15度圆锥面的推挤作用下沿内孔径向自由变形，当冲头顶部15度圆锥面到达扩孔挤压的终点，即冲孔套701的上端面时，工件内孔的多余金属坯料全部挤入冲孔套701内，随着冲头继续下压，冲孔套701内的料头801与工件分离，被挤出冲孔套701，随后，安装于下模座702下方的顶杆沿凹模703膛轴线向上将冲孔套701及挤压好的半轴套管锻件一起顶出，将半轴套管锻件取出之后，冲孔套701随顶杆返回至原位，至此完成半轴套管的挤压成形；在此挤压过程中，滑板706挤压工作速度大于每秒20毫米，滑板706空载回程速度大于每秒400毫米，滑板706空载下行速度大于每秒600毫米，形成如图6所示工件；
2）半轴套管的精压
将挤压成形的半轴套管与冲压桥壳片进行组装，桥壳两端的半轴套管由组焊工装定位，冲压桥壳片由两端半轴套管大端口部的定位台定位，组装完后用冲压设备进行冲压，半轴套管组装时定位台的直径公差控制在0.2毫米内，定位台外圆与半轴套管小端内孔的同轴度控制在0.15毫米内；
步骤二、半轴套管组焊
如图9所示，将步骤一中半轴套管的精压工序中精压后的半轴套管901与冲压桥壳片902的连接部位进行焊接，使半轴套管901与冲压桥壳片902焊接组装在一起形成驱动桥壳，驱动桥壳的中间为主减速器总成安装法兰903，使组焊后的桥壳具有三条轴线，即桥壳中心线，另两条轴线为桥壳左右两端半轴套管901内孔轴线；
步骤三、半轴套管精车
如图10所示，半轴套管与冲压桥壳片组焊后，以桥壳中心线为基准，按照桥壳产品图纸的技术要求，在半轴套管外圆表面加工出轮毂轴承台1004、制动器定位台1003、油封台1001、止推螺纹1002。
由于采用以上技术方案，在第一挤压工序的挤压成形过程中，坯料的始锻温度为1050℃，此时坯料的金相组织为单一奥氏体，金属坯料大变形量发生在坯料的上端和下端，坯料上端的反挤压变形和坯料下端正挤压变形将较粗大的奥氏体晶粒挤碎，当第一工序挤压变形结束时，第一工序挤压工件上、下端的金相组织为较细小的经过回复再结晶的奥氏体晶粒及其亚晶组织，该挤压工件的中段因没有发生变形，其金相组织保持原有的单一奥氏体组织；在第二挤压工序的挤压成形过程中，挤压工件的始锻温度约为900℃，金属坯料大变形量发生在挤压工件的中部，挤压工件中部的鐓粗变形将较粗大的奥氏体晶粒挤碎，挤压后，该部分金属坯料的温度已经较低，已接近铁碳合金的共析转变温度723℃，其金属原子回复再结晶的能力较弱，当第二工序的挤压变形结束时，该挤压工件中部的金相组织为细小的来不及长大的奥氏体晶粒及大量的亚晶组织，在第二工序的挤压成形过程中，工件的上、下端发生的变形量较小，这种变形在该挤压工件的上、下端金属坯料内形成了大量的奥氏体亚晶组织，而其中在第一工序挤压成形过程中形成的较细小的奥氏体晶粒保持不变；
在第三挤压工序的挤压成形过程中，挤压工件的始锻温度已低于铁碳合金的共析转变温度723℃，大变形量发生在挤压工件下端杆部，该部内孔的复合挤压成形将金属坯料细小的奥氏体晶粒及其亚晶组织沿工件轴线方向拉长，并在晶间形成了大量位错结构；
在第四挤压工序的挤压成形过程中，金属坯料变形仅发生在挤压工件小端内孔壁表层，此时，该部分金属坯料的温度已降至近600℃，扩孔挤压成形将工件小端内孔壁表层金属细小的奥氏体晶粒及亚晶组织沿内孔轴线方向进一步拉长，同时在晶粒之间形成更多的位错结构；在挤压成形的四个工序中，金属坯料主要沿工件轴线方向流动，这样，使热扎钢材原有的较粗的纤维流线变得更细密。
综上所述，经过上述四个工序挤压成形的半轴套管的金相组织是：晶粒度变得更细，半轴套管样件金相检测结果表明，半轴套管小端内孔壁处的晶粒度达到7级；金属纤维流线变得更细密；半轴套管小端内孔壁形成了由拉长的细小晶粒及亚晶组织、晶间位错结构、细密的金属纤维流线等组成的硬化层。当外力的方向垂直于半轴套管轴线时，这种金相组织具有优良的强韧性，在车辆行驶中半轴套管所承受外力的方向也是垂直于半轴套管轴线。
经过上述四个工序挤压成形的半轴套管，不仅具有较高的尺寸精度、内孔与外园的同轴度，同时还能获得具有优良强韧性的金相组织；经过上述四个工序挤压成形的半轴套管内孔直径公差小于0.4豪米，孔壁表面粗糙度3.2～1.6。
目前国内设备及模具制造技术水平完全能够满足本发明中半轴套管挤压成形工艺所用设备及模具的制造技术要求，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种半轴套管的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、半轴套管精锻
1）半轴套管的挤压成形
①选料工序，半轴套管挤压成形使用材质为45﹟、40Cr中碳低合金结构钢的热扎圆钢，根据半轴套管的外形尺寸及挤压成形工艺的要求选择热扎圆钢的直径，并确定工艺下料重量，将符合挤压成形要求的热扎圆钢加热至1050℃～1100℃，分四个挤压成形工序依次进行挤压成形；
②第一挤压成形工序，将热扎圆钢放在第一挤压成形工序模膛中使其变形，其下端以正挤压变形方式挤入模膛下端，其上端盲孔部分以反挤压变形方式成形，其中间部分不变形，只是沿模膛中心线向下位移，使热扎圆钢坯料在第一挤压成形工序中主要完成沿轴线方向的分配，得到的挤压工件上半部分用于成形半轴套管的大端，其下半部分用于成形半轴套管的下端；
③第二挤压成形工序，将第一挤压成形工序中形成的挤压工件放在第二挤压成形模膛中，挤压工件上半部分主要以鐓粗变形方式成形，下半部分主要以压入变形方式成形，使挤压工件的外形尺寸及大端内孔达到套管锻件的形状尺寸；
④第三挤压成形工序，将第二挤压成形工序中形成的挤压工件放在第三挤压成形装置中挤压，第三挤压成形装置包括冲孔套、下模座、凹模、导向套、滑板、中心套、第三工序冲头、导向柱、上模座，中心套固定在滑板的中心位置，滑板的左右两侧各有一个通孔，两根导向柱分别穿过其中，滑板通孔与导向柱的单边间隙小于0.1毫米，这两根导向柱分别固定于上模座的左右两侧，第三工序冲头固定于上模座的中心位置，并从中心套上的中心孔穿过，滑板可以沿导向柱、第三工序冲头上下垂直滑动，中心套及第三工序冲头的轴线则始终与上模座的中心保持重合，两个导向套分别固定于下模座的左右两侧，凹模固定于下模座的中心位置；冲孔套置于第三挤压成形工序凹模膛底部的垫板上，冲孔套外圆表面与模膛壁之间为间隙配合，单边间隙为0.1毫米，冲孔套可以沿模膛轴线向上移动；使挤压工件下端以复合挤压变形方式成形，完成半轴套管锻件小端内孔的成形；
⑤第四挤压成形工序，第四挤压成形工序使用第三挤压成形装置，并将第三工序冲头替换成第四工序冲头，第四工序冲头的冲压部分由圆柱面和15度圆锥组成，冲头工作部分圆柱面与冲孔套中心孔为间隙配合，单边间隙0.1毫米，第四工序冲头工作部分圆柱面直径比第三工序挤压工件内孔直径大0.5毫米，第四工序冲头工作部分顶端的15度圆锥面自上而下对工件内孔进行扩孔挤压成形，第四工序冲头工作部分的圆柱表面沿工件内孔壁自上而下起导向作用，第四工序冲头沿工件轴线向下进行扩孔挤压，使挤压工件内孔壁变形金属坯料的径向厚度为0.25毫米，这部分金属坯料在冲头顶部15度圆锥面的推挤作用下沿内孔径向自由变形，当冲头顶部15度圆锥面到达扩孔挤压的终点，即冲孔套的上端面时，工件内孔的多余金属坯料全部挤入冲孔套内，随着冲头继续下压，冲孔套内的料头与工件分离，被挤出冲孔套，随后，安装于下模座下方的顶杆沿凹模膛轴线向上将冲孔套及挤压好的半轴套管锻件一起顶出，将半轴套管锻件取出之后，冲孔套随顶杆返回至原位，至此完成半轴套管的挤压成形；
2）半轴套管的精压
将挤压成形的半轴套管与冲压桥壳片进行组装，桥壳两端的半轴套管由组焊工装定位，冲压桥壳片由两端半轴套管大端口部的定位台定位，组装完后用冲压设备进行冲压，半轴套管组装时定位台的直径公差控制在0.2毫米内，定位台外圆与半轴套管小端内孔的同轴度控制在0.15毫米内；
步骤二、半轴套管组焊
将步骤一中半轴套管的精压工序中精压后的半轴套管与冲压桥壳片的连接部位进行焊接，使半轴套管与冲压桥壳片焊接组装在一起形成驱动桥壳，驱动桥壳的中间为主减速器总成安装法兰，使组焊后的桥壳具有三条轴线，即桥壳中心线，另两条轴线为桥壳左右两端半轴套管内孔轴线；
步骤三、半轴套管精车
半轴套管与冲压桥壳片组焊后，以桥壳中心线为基准，按照桥壳产品图纸的技术要求，在半轴套管外圆表面加工出轮毂轴承台、制动器定位台、油封台、止推螺纹。
2.如权利要求1所述的一种半轴套管的加工工艺，其特征在于，所述选料工序中，轻卡系列半轴套管挤压成形所用热扎圆钢直径为70毫米～100毫米，下料重量为5公斤～12公斤；重卡系列半轴套管挤压成形所用热扎圆钢直径为100毫米～120毫米，下料重量为12公斤～20公斤。
3.如权利要求1所述的一种半轴套管的加工工艺，其特征在于，所述第三挤压成形工序中，完成半轴套管锻件小端内孔的成形，其中轻卡系列半轴套管小端内孔直径为30毫米～40毫米、重卡系列半轴套管小端内孔直径为60毫米～70毫米，其孔长度与孔直径之比大于4，挤孔所用冲头的长度与直径之比大于7。
4.如权利要求1所述的一种半轴套管的加工工艺，其特征在于，所述第三挤压成形工序和第四挤压成形工序中，滑板挤压工作速度大于每秒20毫米，滑板空载回程速度大于每秒400毫米，滑板空载下行速度大于每秒600毫米。
5.如权利要求1所述的一种半轴套管的加工工艺，其特征在于，所述步骤一中，半轴套管挤压成形的温度为1050℃～600℃，根据金属坯料的重量及其空冷速度，轻卡系列半轴套管的挤压成形过程的时间长度为45秒至60秒；重卡系列半轴套管的挤压成形过程的时间长度为60秒至80秒。
6.如权利要求5所述的一种半轴套管的加工工艺，其特征在于，所述第一挤压成形工序中，挤压工件的始锻温度为1050℃～900℃；所述第二挤压成形工序中，挤压工件的始锻温度为900℃～800℃；所述第三挤压成形工序中，挤压工件的始锻温度为800℃～700℃；所述第四挤压成形工序中，挤压工件的始锻温度为700℃～600℃。
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Denomination of invention: A Processing Technology for Half Axis Bushing Effective date of registration: 20231205 Granted publication date: 20171103 Pledgee: Shandong Zhucheng rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: Furi Automobile Co.,Ltd. Registration number: Y2023980069556 |
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