CN105328414A - 一种汽车用节叉的成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车用节叉的成型方法，即采用旋锻整体成型节叉的内外周面以及内花键再机加制得一体式的汽车用节叉。首先使用圆芯轴，预旋锻节叉内花键端的斜面和外圆周面；更换锤头，使用内花键轴，旋锻完成节叉内花键端的斜面、外圆周面和内花键；更换锤头和斜板，使用反向芯棒，旋锻节叉的大端，旋锻完成后对旋锻后的节叉半成品进行机加最终得到节叉。节叉为一体式，采用精密管料进行整体旋锻成型的节叉，可以避免出现由于焊接引起的安全隐患，也极大的减小了材料的浪费，降低了成本。同时内花键的一致性得到大幅度的提升，对后续装配间隙的降低，震动的改善具有较大优势。
Description
技术领域
本发明属于汽车领域，具有涉及一种汽车用节叉的成型方法，即采用旋锻整体成型节叉的内外周面以及内花键再机加制得一体式的汽车用节叉。
背景技术
汽车转向系统对汽车的操纵性和安全性至关重要，传统的汽车转向系统的连接节叉一般采用焊接连接的方式，即一端采用传统锻件，然后采用机加工的零件，另一端采用挤压缩管或实心棒料加工成型，然后两端采用焊接，该方法工艺路线较长，相对复杂，焊接过程中容易出现气孔，夹渣，裂纹，焊接变形等常见的焊接缺陷，一旦出现问题将会导致连接节叉节叉断裂，从而影响行车安全的事件产生，造成无法估量的后果。同时两端的零件需要大量的进行机械加工，这样不仅浪费材料，而且增加了产品的成本。
发明内容
为了解决现有技术中存在的分体式节叉加工工艺复杂、并且焊接的过程中容易出现影响行车安全的质量问题、以及浪费材料、加工成本高的技术问题，本发明提供一种汽车用节叉的成型方法，整体旋锻成型节叉的内外周面以及内花键，再经过机加制得节叉。制得的节叉为一体式，内花键的一致性得到大幅度的提升，在降低零件重量的同时，节叉的强度和寿命都有大幅度提升。
本发明通过以下技术方案实现：
一种汽车用节叉的成型方法，包括以下步骤：
步骤1、下料：把钢管切割成钢管段，并对钢管段的内孔倒角；
步骤2、把圆芯棒安装在旋锻机进给单元的连接轴上，连接轴后退到进给单元内部；把钢管段穿过圆芯棒，然后把钢管段安装到进给单元的夹爪上；
步骤3、将旋锻锤头、第一斜板、卡簧安装在旋锻箱中，盖好盖板，同时确认锤头侧面贴合量；
步骤4、根据所要加工成型的节叉内花键端预锻外形尺寸，及步骤3确定的工装末端位置尺寸，采用进给式方式，对旋锻机进行旋锻编程；
步骤5、开启旋锻机，在程序的控制下，圆芯棒将定位在钢管段前端，并且圆芯棒端面伸出钢管端面20-30cm，在程序的控制下，圆芯棒与钢管相对位置保持不变，进给单元作轴向运动，同时锤头作高频次径向锻打，锻造成型节叉内花键端的预锻外周面及锥面，得到第一半成品节叉；
在程序的控制下，旋锻机进给单元自动将圆芯棒退出第一半成品节叉内腔，圆芯棒停止在旋锻机进给单元特有预留位置上；
步骤6、把步骤1-步骤5中的旋锻锤头、圆芯棒卸下，把本工序锤头安装到旋锻箱中，盖好盖板，并确认锤头的贴合量；把花键芯棒安装在旋锻机进给单元的连接轴上，然后将连接轴后退到进给单元内部；再把第一半成品节叉安装到进给单元夹爪上，并进行程序编制；开启旋锻机，在程序的控制下，花键芯棒移动到第一半成品节叉的内花键端，并超出内花键端面20-30cm；进给单元作轴向运动，同时锤头作高频次锻径向打，旋锻成型节叉内花键端的外圆、锥面及内花键，得到第二半成品节叉；
完成节叉内花键端旋锻后，在程序的控制下，装、下料机器手自动夹持旋锻成型的第二半成品节叉，同时旋锻机进给单元夹爪松开第二半成品节叉，机器手完成第二半成品节叉的卸载；
步骤7、把旋锻内花键的锤头更换为凹进式锤头、第一斜板更换为第二斜板并安装在锻造箱中，盖好盖板，同时确认凹进式锤头侧面贴合量；
步骤8、将推顶器、反向芯棒安装在旋锻机反向进给单元的连接轴上，把第二半成品节叉穿过反向芯棒，再把第二半成品节叉安装到进给单元夹爪上，并把反向芯棒定位到其行程初始端；
步骤9、根据所要加工成型的节叉大端外形尺寸，并采用凹进式方式，对旋锻机进行旋锻编程；
步骤10、开启旋锻机，在程序的控制下，反向芯棒将定位在凹进式锤头中间部位，即反向芯棒行程末端位置，进给单元夹持第二半成品节叉运动到设定位置并停止，然后在凹进式锤头径向锻打的作用下，旋锻成型节叉大端，得到第三半成品节叉；
在程序的控制下，步骤8中的反向推顶器自动运动到节叉大端面，并与之保持合适的接触力，然后旋锻机自动将反向芯棒退出第三半成品节叉内腔，反向芯棒停止在旋锻机特有预留位置上；
在程序的控制下，装、下料机器手自动夹持旋锻成型的第三半成品节叉，同时旋锻机松开第三半成品节叉，机器手完成第三半成品节叉的卸载，进入后续机加程序，制得节叉。
进一步，为了使圆芯棒、花键芯棒可以在钢管段中自由移动，同时为了保证旋锻完成后圆芯棒、花键芯棒够顺利拔出，所述圆芯棒、花键芯棒的直径均小于钢管段的内径，且圆芯棒、花键芯棒具有一定的锥度；圆芯棒、花键芯棒的表面进行精密涂层和抛光处理。
进一步，为了保证产品质量，同时使旋锻完成后反向芯棒够能顺利拔出，所述反向芯棒的形状根据所锻产品的内腔进行设计，反向芯棒具有一定的拔模锥度。
进一步，为了满足锻造要求，所述圆芯棒、花键芯棒、反向芯棒的材质均为高强度的合金钢。
进一步，所述钢管的壁厚为2～11mm。
进一步，在步骤7中，所述凹进式锤头数量为4个，两个一组，对称安装，同时凹进式锤头工作面为仿形，为保证锤头在相同的进给量情况下，保证旋锻出不同的，侧面形状，两组凹进式锤头间的高度差必须合适，同时同一组凹进式锤头的一致性必须控制精确。
进一步，为了使推顶器具有足够的硬度，确保足够支撑即将反向芯棒取出，所述推顶器的端面进行高频淬火。
本发明的有益效果：
本发明成型的节叉为一体式，采用精密管料进行整体旋锻成型的节叉，可以避免出现由于焊接引起的安全隐患，也极大的减小了材料的浪费，降低了成本。同时通过采用高精度芯棒旋锻成型的节叉，内花键的一致性得到大幅度的提升，对后续装配间隙的降低，震动的改善具有较大优势。在降低零件重量的同时，节叉的强度和寿命都有大幅度的提升。同时对减轻整车重量，降低油耗，提高驾乘人员安全性和舒适性具有较大的作用。
附图说明
图1为本发明钢管段的剖视图；
图2为本发明加工过程中第一半成品节叉与圆芯轴的剖视图；
图3为本发明加工过程中第二半成品节叉与花键芯轴剖视图；
图4a为旋锻完成后第三半成品节叉与反向芯轴的剖视图；
图4b为图4a中的A-A向剖视图；
图5为经过后续机加的最终成品节叉的剖视图。
附图标记
1-节叉；1a-节叉大端；1b-节叉内花键端；1c-锥面；1d-内花键；1e-节叉大端面；11-第一半成品平叉；12-第二半成品平叉；13-第三半成品平叉；2-钢管段；3-圆芯轴；4-花键芯轴；5-反向芯轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种汽车用节叉的成型方法，包括以下步骤：
步骤1、下料：如图1所示，把钢管切割成钢管段2，并对钢管段2的内孔倒角，所述钢管段2的壁厚为2～11mm；
步骤2、把圆芯棒3安装在旋锻机进给单元的连接轴上，连接轴后退到进给单元内部；再把钢管段2穿过圆芯棒3，并把钢管段2安装到进给单元的夹爪上；
步骤3、将旋锻锤头、第一斜板，卡簧安装在旋锻箱中，盖好盖板，同时确认锤头侧面贴合量；本实施例中第一斜板为3°，调节第一斜板位置，当凸轮头运动到最高点(本实施例中是2.5mm)时，锤头侧面刚好处于完全贴合状态；从而确定锤头锻打成型的外圆尺寸；
步骤4、根据所要加工成型的节叉内花键端预锻外形尺寸，及步骤3确定的工装末端位置参数，并采用进给式方式，对旋锻机进行旋锻编程；
步骤5、开启旋锻机，在程序的控制下，圆芯棒3将定位在钢管段2前端，并且圆芯棒3端面伸出钢管段2端面20-30cm，在程序的控制下，圆芯棒3与钢管段相对位置保持不变，进给单元作轴向运动，同时锤头作高频次径向锻打，锻造成型节叉内花键端的预锻外周面及锥面，得到第一半成品节叉11；
在程序的控制下，旋锻机进给单元自动将圆芯棒3退出第一半成品节叉11内腔，圆芯棒3停止在旋锻机进给单元特有预留位置上；
步骤6、把步骤1-步骤5中的旋锻锤头、圆芯棒3卸下，把本工序锤头安装到旋锻箱中，盖好盖板，并确认锤头的贴合量；把花键芯棒4安装在旋锻机进给单元的连接轴上，然后将连接轴后退到进给单元内部；再把第一半成品节叉11安装到进给单元夹爪上，并进行程序编制；接下来，开启旋锻机，在程序的控制下，花键芯棒4移动到第一半成品节叉11的内花键端，并超出内花键端面20-30cm；进给单元作轴向运动，同时锤头作高频次锻径向打，旋锻成型节叉内花键端的外圆、锥面1c及内花键1d，如图3所示，得到第二半成品节叉12；
完成节叉内花键端旋锻后，在程序的控制下，装、下料机器手自动夹持旋锻成型的第二半成品节叉12，同时旋锻机进给单元夹爪松开第二半成品节叉12，机器手完成第二半成品节叉12的卸载；
步骤7、把旋锻内花键的锤头更换为凹进式锤头、第一斜板更换为第二斜板并安装在锻造箱中，本实施例中第二斜板为5°，盖好盖板，同时确认凹进式锤头侧面贴合量，即当凹进式锤头侧面刚好贴合时，凸轮头刚好运动到最高点；
步骤8、将推顶器、反向芯棒5安装在旋锻机反向进给单元的连接轴上，即推顶器、反向芯棒5分别与反向进给单元的两个液压缸连接，再把第二半成品节叉12穿过反向芯棒5，安装到进给单元夹爪上，并把反向芯棒定位到反向芯棒5行程初始端；
步骤9、根据所要加工成型的节叉大端1b外形尺寸，并采用凹进式方式，对旋锻机进行旋锻编程；
步骤10、开启旋锻机，在程序的控制下，反向芯棒5将定位在凹进式锤头中间部位，即反向芯棒5行程末端位置，进给单元夹持第二半成品节叉12运动到设定位置并停止，然后在凹进式锤头径向锻打的作用下，旋锻成型节叉大端1a，如图4所示，得到第三半成品节叉13。
在程序的控制下，步骤8中的反向推顶器自动运动到节叉大端面1e，并与之保持合适的接触力，然后旋锻机自动将反向芯棒5退出第三半成品节叉13内腔，反向芯棒5停止在旋锻机特有预留位置上；
在程序的控制下，装、下料机器手自动夹持旋锻成型的第三半成品节叉13，同时旋锻机松开第三半成品节叉13，机器手完成第三半成品节叉13的卸载，进入后续机加程序，本实施例的第三半成品节叉13经后续冲孔加工开槽、采用加工中心钻孔、铣顶部圆弧面、标记及倒角后得到成品节叉1，如图5所示。
所述圆芯棒3、花键芯棒4的直径均小于钢管段2的内径，使圆芯棒3、花键芯棒4可以在钢管段2中自由移动。为了保证旋锻完成后圆芯棒3、花键芯棒4能够顺利拔出，圆芯棒3、花键芯棒4设计有一定的锥度。另外为了满足锻造的要求，圆芯棒3、花键芯棒4的材质为高强度的合金钢，同时，圆芯棒3、花键芯棒4的表面进行精密涂层和抛光处理。所述圆芯棒3、花键芯棒4与旋锻锤头的相对位置保持固定。(即圆芯棒3、花键芯棒4的受力范围为10-15mm，圆芯棒3、花键芯棒4长度一般大于80mm)，当该区域磨损或破坏后，可以程序调整圆芯棒3、花键芯棒4锻打区域。因而大幅度提高整个圆芯棒3、花键芯棒4的寿命以及批次零件内孔的一致性，保证平叉质量，也保证加工完成后能够顺利拔出。
所述反向芯棒5的形状根据所锻产品的内腔进行设计，反向芯棒5具有一定拔模的锥度，方便锻造完成后退出产品。为了满足锻造要求，反向芯棒5采用硬质合金钢，具有较高的强度和使用寿命。
步骤3和步骤6中的锤头为进给式锤头，步骤3和步骤6均在旋锻箱的预留接口上安装了4个完全一样的锤头，4个锤头平均分布。
步骤7中的旋锻平叉大端使用的凹进式锤头数量为4个，两个一组，对称安装；所述凹进式锤头工作面为仿形，为保证锤头在相同的进给量情况下，保证旋锻出不同的侧面形状，两组凹进式锤头间的高度差必须合适，同时同一组凹进式锤头的一致性必须控制精确。在步骤8中的推顶器必须进行高频淬火，并且具有足够的硬度，确保足够支撑反向芯棒5取出。
所述进给式锤头、凹进式锤头在加工完成后，必须对工作面进行人工研磨，以提高产品表面光洁度。
Claims (7)
1.一种汽车用节叉的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、下料：把钢管切割成钢管段，并对钢管段的内孔倒角；
步骤2、把圆芯棒安装在旋锻机进给单元的连接轴上，连接轴后退到进给单元内部；把钢管段穿过圆芯棒，然后把钢管段安装到进给单元的夹爪上；
步骤3、将旋锻锤头、第一斜板、卡簧安装在旋锻箱中，盖好盖板，同时确认锤头侧面贴合量；
步骤4、根据所要加工成型的节叉内花键端预锻外形尺寸，及步骤3确定的工装末端位置尺寸，采用进给式方式，对旋锻机进行旋锻编程；
步骤5、开启旋锻机，在程序的控制下，圆芯棒将定位在钢管段前端，并且圆芯棒端面伸出钢管端面20-30cm，在程序的控制下，圆芯棒与钢管相对位置保持不变，进给单元作轴向运动，同时锤头作高频次径向锻打，锻造成型节叉内花键端的预锻外周面及锥面，得到第一半成品节叉；
在程序的控制下，旋锻机进给单元自动将圆芯棒退出第一半成品节叉内腔，圆芯棒停止在旋锻机进给单元特有预留位置上；
步骤6、把步骤1-步骤5中的旋锻锤头、圆芯棒卸下，把本工序锤头安装到旋锻箱中，盖好盖板，并确认锤头的贴合量；把花键芯棒安装在旋锻机进给单元的连接轴上，然后将连接轴后退到进给单元内部；再把第一半成品节叉安装到进给单元夹爪上，并进行程序编制；开启旋锻机，在程序的控制下，花键芯棒移动到第一半成品节叉的内花键端，并超出内花键端面20-30cm；进给单元作轴向运动，同时锤头作高频次锻径向打，旋锻成型节叉内花键端的外圆、锥面及内花键，得到第二半成品节叉；
完成节叉内花键端旋锻后，在程序的控制下，装、下料机器手自动夹持旋锻成型的第二半成品节叉，同时旋锻机进给单元夹爪松开第二半成品节叉，机器手完成第二半成品节叉的卸载；
步骤7、把旋锻内花键的锤头更换为凹进式锤头、第一斜板更换为第二斜板并安装在锻造箱中，盖好盖板，同时确认凹进式锤头侧面贴合量；
步骤8、将推顶器、反向芯棒安装在旋锻机反向进给单元的连接轴上，把第二半成品节叉穿过反向芯棒，再把第二半成品节叉安装到进给单元夹爪上，并把反向芯棒定位到其行程初始端；
步骤9、根据所要加工成型的节叉大端外形尺寸，并采用凹进式方式，对旋锻机进行旋锻编程；
步骤10、开启旋锻机，在程序的控制下，反向芯棒将定位在凹进式锤头中间部位，即反向芯棒行程末端位置，进给单元夹持第二半成品节叉运动到设定位置并停止，然后在凹进式锤头径向锻打的作用下，旋锻成型节叉大端，得到第三半成品节叉；
在程序的控制下，步骤8中的反向推顶器自动运动到节叉大端面，并与之保持合适的接触力，然后旋锻机自动将反向芯棒退出第三半成品节叉内腔，反向芯棒停止在旋锻机特有预留位置上；
在程序的控制下，装、下料机器手自动夹持旋锻成型的第三半成品节叉，同时旋锻机松开第三半成品节叉，机器手完成第三半成品节叉的卸载，进入后续机加程序，制得节叉。
2.根据权利要求1所述的汽车用节叉的成型方法，其特征在于：所述圆芯棒、花键芯棒的直径均小于钢管段的内径，且圆芯棒、花键芯棒具有一定的锥度；圆芯棒、花键芯棒的表面进行精密涂层和抛光处理。
3.根据权利要求1所述的汽车用节叉的成型方法，其特征在于：所述反向芯棒的形状根据所锻产品的内腔进行设计，反向芯棒具有一定的拔模锥度。
4.根据权利要求1-3任一所述的汽车用节叉的成型方法，其特征在于：所述圆芯棒、花键芯棒、反向芯棒的材质均为高强度的合金钢。
5.根据权利要求1所述的汽车用节叉的成型方法，其特征在于，所述钢管的壁厚为2～11mm。
6.根据权利要求1所述的汽车用节叉的成型方法，其特征在于：在步骤7中，所述凹进式锤头数量为4个，两个一组，对称安装；所述凹进式锤头工作面为仿形，两组凹进式锤头间的高度差必须合适，同时同一组凹进式锤头的一致性必须控制精确。
7.根据权利要求1所述的汽车用节叉的成型方法，其特征在于：在步骤8中，所述推顶器的端面进行高频淬火。
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