CN107538187A - 第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车轮毂法兰盘，尤其是涉及一种第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法。其主要是解决现有技术所存在的加工汽车轮毂单元的法兰盘时，由于热处理的过程的温度是直接上升，从而导致毛坯的变形过大，使得后续锻造的精度较差，并且由于第三代圆锥法兰盘外径较大，挡边磨床不能磨法兰上的挡边，需要二次装夹进行磨削，从而使得加工效率较低等的技术问题。本发明将轴承钢棒料进行锯切然后进行热处理，所述的热处理是先将温度提升到800‑850℃，升温速度为2‑3℃/秒，然后降温、闭式模锻、喷涂、冷却、锻件脱模、余温正火、低温回火、一次性磨削出滚道以及挡边，加工法兰盘孔、沟槽，最后出第三代圆锥法兰盘成品。

Description

第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法

技术领域

本发明涉及一种汽车轮毂法兰盘，尤其是涉及一种第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法。

背景技术

汽车轮毂轴承是重要的汽车用滚动轴承，安装在汽车轮毂内，主要作用是承受和为轮毂的转动提供精确引导。它既承受轴向载何又承受径向载荷，是一个非常重要的零部件。汽车轮毂轴承经历了第一代双列角接触球轴承，第二代外圈带法兰双列角接触球轴承组件，又发展到目前的第三代内、外圈均带法兰的双列角接触球轴承组件。中国专利公开一种轮毂轴承单元（授权公告号：CN201671960U），其包括法兰盘、内圈、外圈、滚珠、内保持架、外保持架，内圈安装在法兰盘外面的端部；外圈安装在法兰盘外面的根部，外圈与法兰盘及内圈之间设有环状的第一沟道及第二沟道，第一沟道在法兰盘端部一侧，第二沟道在法兰盘根部一侧，在第一沟道及第二沟道内设有滚珠，外圈与法兰盘及内圈通过的两排滚珠滚动连接，内保持架安装在第一沟道内，外保持架安装在第二沟道内，第二沟道的直径大于第一沟道的直径，第二沟道内的滚珠多于第一沟道内的滚珠；法兰盘端部设有与法兰盘一体的卷边，卷边紧贴所述内圈的一端；第一沟道内装有18颗滚珠，第二沟道内装有20颗滚珠；内圈外还设有速度感应器，速度感应器包括磁感应头及合金环状齿圈。中国专利还公开了一种汽车轮毂轴承单元（授权公告号：CN201401445），其包括法兰盘内圈、法兰盘外圈、内套圈、滚珠和保持架，法兰盘外圈内表面上设有两个外滚道，法兰盘内圈和内套圈外表面上各设有与外滚道相对应的内滚道，滚珠安置在保持架内切位于内滚道和外滚道之间，法兰盘内圈外表面上具有环形凹槽和台阶面，凹槽内设有环形挡圈，内套圈一端面抵靠在环形挡圈上，另一端面抵靠在台阶面上。但是加工这些汽车轮毂单元的法兰盘时，由于热处理的过程的温度是直接上升，从而导致毛坯的变形过大，使得后续锻造的精度较差，并且由于第三代圆锥法兰盘外径较大，一般的挡边磨床专磨小内圈，行程小，不能磨法兰上的挡边，需要二次装夹进行磨削，从而使得加工效率较低。

发明内容

本发明是提供一种第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法，其主要是解决现有技术所存在的加工汽车轮毂单元的法兰盘时，由于热处理的过程的温度是直接上升，从而导致毛坯的变形过大，使得后续锻造的精度较差，并且由于第三代圆锥法兰盘外径较大，一般的挡边磨床专磨小内圈，行程小，不能磨法兰上的挡边，需要二次装夹进行磨削，从而使得加工效率较低等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法，其特征在于所述的方法包括：

a．将轴承钢棒料作为制备原料，根据法兰盘的形状计算所需原料的质量，然后使用锯切机把棒料切段形成毛坯；

b．将毛坯放入中频感应加热炉内加热进行热处理，所述的热处理是先将温度提升到800-850℃，升温速度为2-3℃/秒，然后降温到700-750℃，保温20-30min；再将温度提升到900-950℃，升温速度为3-4℃/秒，然后降温到800-850℃，保温20-30min；最后将温度升到980-1020℃，升温速度为3-4℃/秒，热处理30-40 min即可出炉，进行去氧化皮喷砂处理；

c．将热处理好的毛坯放入下模中，利用液压机推动上模向下进行闭式模锻，然后再进行喷涂、冷却和锻件脱模；

d．对毛坯进行余温正火，正火的温度为600-650℃，保温25-30 min，再进行低温回火，回火的温度为120-140℃，保温3-3.5小时，然后冷却至室温，得到法兰盘锻件；

e．将法兰盘锻件放入到法兰盘夹具中固定，然后启动磨床的磨削机构对法兰盘锻件进行磨削，磨削出设置为圆柱面的第一滚道、间隔边、设置成锥面的第二滚道以及挡边，其中第二滚道与水平面的夹角为15-18°，挡边与垂面的夹角为16-19°；

f．采用钻床加工法兰盘孔，然后再加工出沟槽，最后出第三代圆锥法兰盘成品。

本发明在热处理时采用了三次急速升温，并且在间隔两次升温之间设置了两次降温，这样在毛坯进行加热处理时，毛坯不会因为温度直接上升到最高位置点而使得其外形变化过大，从而保证每个毛坯在加热到一定程度时降温到一个较低的保温点进行处理，这样能够保证每一个毛坯的内外温度都能保证一致，从而避免了其发生不可控的形变，使得后续的加工工序都能较为精确。第一滚道、间隔边、第二滚道以及挡边都是通过磨削机构一次性磨削成型，这样能够保证加工效率。法兰盘夹具连接驱动机构，这样法兰盘锻件固定在法兰盘夹具中后，可以进行旋转。

作为优选，所述的法兰盘夹具包括有底板，底板上分布有3个以上弧形槽，弧形槽内活动连接有定位柱，定位柱上设有锁紧螺母，底板的边缘铰接有C字形型的锁紧座，锁紧座上部设有一平面，平面上设有长槽，长槽的内侧设有轨道，轨道上设有滑块，滑块连接驱动气缸，滑块上固定有定位液压缸，定位液压缸下端连接有压块。定位柱可以在弧形槽内滑动，从而调整其位置，使得定位柱能够适应法兰盘锻件上的螺孔，然后通过锁紧螺母锁紧。锁紧座可以打开或者闭合，闭合后，驱动气缸可以驱动滑块到达指定位置，然后由定位液压缸将整个法兰盘锻件定位住。

作为优选，所述的压块的下表面设有嵌槽，嵌槽的断面为T字形，嵌槽内嵌装有缓冲件，缓冲件的外表面凸出压块的外表面，并且缓冲件上开有若干空腔，空腔开口的宽度小于其内部宽度。利用缓冲件可以保证压块在定位时损伤法兰盘锻件外表面，同时能够起到吸能的作用，防止法兰盘锻件在加工时进行晃动。

作为优选，所述的定位柱上设有3条以上的梯形槽，梯形槽内设有弹簧，弹簧连接有定位块。采用涨紧式的方法定位，一方面可以节约空间，另一方面可以定位不通孔径的螺孔，适用范围较广。

作为优选，所述的中频感应加热炉包括有炉体，炉体的内壁上设有若干加热凸棱，加热凸棱由水平设置与倾斜设置相互间隔排列而成。利用水平设置与倾斜设置的加热凸棱可以将热风向前向斜下方引导，这样可以使得热风形成旋流，加速对毛坯进行热处理，处理效率较高。

作为优选，所述的磨削机构包括有砂轮本体，砂轮本体上设有成阶梯设置的第一滚道磨削层、间隔边磨削层，间隔边磨削层的外端设有成角度设置的第二滚道磨削层与挡边磨削层，第二滚道磨削层与水平面的夹角为15-18°，挡边磨削层与垂面的夹角为16-19°，第二滚道磨削层与挡边磨削层之间设有倒角。本发明采用磨滚道的数控磨床行程大，砂轮大，并且定制相应金刚滚轮。滚轮磨削面与轴心成一定角度。同时扳动数控磨床工件轴的角度到适合位置，大于挡边角度，以避免干涉。调节数控系统快速趋近到待磨削区域，然后同时对滚道及挡边进行磨削。一次成型，提高产品质量以及生产效率。第二滚道的直径：φ62.67±0.015。设置倒角可以有效地避免了磨削机构在同时磨削第二滚道以及挡边时互相干涉。

作为优选，所述的第一滚道磨削层、间隔边磨削层、第二滚道磨削层与挡边磨削层的外表面都设有金刚石层；其中第二滚道磨削层与挡边磨削层上的金刚石层为阵列排列的块状，相邻排的块状金刚石层互相间隔设置，并且块状的金刚石层在磨削方向上的端部为收口型。金刚石层的宽度大于相邻金刚石层组成的间隙宽度。

因此，本发明加工汽车轮毂单元的法兰盘时，在热处理过程中通过三次急速升温以及两次低温保温，避免了毛坯的变形过大，使得后续锻造的精度较高，并且通过定制相应金刚滚轮，滚轮磨削面与轴心成一定角度，以避免磨削时相互干涉，调节数控系统快速趋近到待磨削区域，然后同时对滚道及挡边进行磨削，一次成型，提高了加工效率，节约了生产成本。

附图说明

附图1是本发明法兰盘的一种结构示意图；

附图2是本发明法兰盘夹具的一种结构示意图；

附图3是图2的俯视结构示意图；

附图4是本发明定位柱的一种结构示意图；

附图5是本发明中频感应加热炉的一种结构示意图；

附图6是本发明磨削机构的一种结构示意图；

附图7是本发明金刚石层的结构示意图。

图中零部件、部位及编号：法兰盘锻件1、第一滚道2、间隔边3、第二滚道4、挡边5、底板6、弧形槽7、定位柱8、锁紧螺母9、锁紧座10、长槽11、轨道12、滑块13、驱动气缸14、定位液压缸15、压块16、嵌槽17、缓冲件18、空腔19、炉体20、加热凸棱21、梯形槽22、弹簧23、定位块24、砂轮本体25、第一滚道磨削层26、间隔边磨削层27、第二滚道磨削层28、挡边磨削层29、倒角30、金刚石层31。

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：本例的第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法，其步骤为：

a．将轴承钢棒料作为制备原料，根据法兰盘的形状计算所需原料的质量，然后使用锯切机把棒料切段形成毛坯；

b．将毛坯放入中频感应加热炉内加热进行热处理，热处理是先将温度提升到820℃，升温速度为3℃/秒，然后降温到720℃，保温30min；再将温度提升到930℃，升温速度为4℃/秒，然后降温到840℃，保温30min；最后将温度升到1000℃，升温速度为4℃/秒，热处理40min即可出炉，进行去氧化皮喷砂处理；如图5，中频感应加热炉包括有炉体20，炉体的内壁上设有若干加热凸棱21，加热凸棱由水平设置与倾斜设置相互间隔排列而成；

c．将热处理好的毛坯放入下模中，利用液压机推动上模向下进行闭式模锻，然后再进行喷涂、冷却和锻件脱模；

d．对毛坯进行余温正火，正火的温度为620℃，保温30 min，再进行低温回火，回火的温度为130℃，保温3小时，然后冷却至室温，得到法兰盘锻件；

e．将法兰盘锻件放入到法兰盘夹具中固定，然后启动磨床的磨削机构对法兰盘锻件1进行磨削，磨削出如图1所示的设置为圆柱面的第一滚道2、间隔边3、设置成锥面的第二滚道4以及挡边5，其中第二滚道与水平面的夹角为17°，挡边与垂面的夹角为17°30′；如图2、图3，法兰盘夹具包括有底板6，底板上分布有4个弧形槽7，弧形槽内活动连接有定位柱8，定位柱上设有锁紧螺母9，底板的边缘铰接有C字形型的锁紧座10，锁紧座上部设有一平面，平面上设有长槽11，长槽的内侧设有轨道12，轨道上设有滑块13，滑块连接驱动气缸14，滑块上固定有定位液压缸15，定位液压缸下端连接有压块16。压块的下表面设有嵌槽17，嵌槽的断面为T字形，嵌槽内嵌装有缓冲件18，缓冲件的外表面凸出压块的外表面，并且缓冲件上开有若干空腔19，空腔开口的宽度小于其内部宽度。如图4，定位柱8上设有3条梯形槽22，梯形槽内设有弹簧23，弹簧连接有定位块24；如图6，磨削机构包括有砂轮本体25，砂轮本体上设有成阶梯设置的第一滚道磨削层26、间隔边磨削层27，间隔边磨削层的外端设有成角度设置的第二滚道磨削层28与挡边磨削层29，加工时，第二滚道磨削层与水平面的夹角为17°，挡边磨削层与垂面的夹角为17°30′，第二滚道磨削层与挡边磨削层之间设有倒角30；如图7，第一滚道磨削层26、间隔边磨削层27、第二滚道磨削层28与挡边磨削层29的外表面都设有金刚石层31；其中第二滚道磨削层与挡边磨削层上的金刚石层为阵列排列的块状，相邻排的块状金刚石层互相间隔设置，并且块状的金刚石层在磨削方向上的端部为收口型。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (7)

1.一种第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法，其特征在于所述的方法包括：

a．将轴承钢棒料作为制备原料，根据法兰盘的形状计算所需原料的质量，然后使用锯切机把棒料切段形成毛坯；

b．将毛坯放入中频感应加热炉内加热进行热处理，所述的热处理是先将温度提升到800-850℃，升温速度为2-3℃/秒，然后降温到700-750℃，保温20-30min；再将温度提升到900-950℃，升温速度为3-4℃/秒，然后降温到800-850℃，保温20-30min；最后将温度升到980-1020℃，升温速度为3-4℃/秒，热处理30-40 min即可出炉，进行去氧化皮喷砂处理；

c．将热处理好的毛坯放入下模中，利用液压机推动上模向下进行闭式模锻，然后再进行喷涂、冷却和锻件脱模；

d．对毛坯进行余温正火，正火的温度为600-650℃，保温25-30 min，再进行低温回火，回火的温度为120-140℃，保温3-3.5小时，然后冷却至室温，得到法兰盘锻件；

e．将法兰盘锻件放入到法兰盘夹具中固定，然后启动磨床的磨削机构对法兰盘锻件（1）进行磨削，磨削出设置为圆柱面的第一滚道（2）、间隔边（3）、设置成锥面的第二滚道（4）以及挡边（5），其中第二滚道与水平面的夹角为15-18°，挡边与垂面的夹角为16-19°；

f．采用钻床加工法兰盘孔，然后再加工出沟槽，最后出第三代圆锥法兰盘成品。

2.根据权利要求1所述的第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法，其特征在于所述的法兰盘夹具包括有底板（6），底板上分布有3个以上的弧形槽（7），弧形槽内活动连接有定位柱（8），定位柱上设有锁紧螺母（9），底板的边缘铰接有C字形型的锁紧座（10），锁紧座上部设有一平面，平面上设有长槽（11），长槽的内侧设有轨道（12），轨道上设有滑块（13），滑块连接驱动气缸（14），滑块上固定有定位液压缸（15），定位液压缸下端连接有压块（16）。

3.根据权利要求2所述的第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法，其特征在于所述的压块（16）的下表面设有嵌槽（17），嵌槽的断面为T字形，嵌槽内嵌装有缓冲件（18），缓冲件的外表面凸出压块的外表面，并且缓冲件上开有若干空腔（19），空腔开口的宽度小于其内部宽度。

4.根据权利要求2或3所述的第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法，其特征在于所述的定位柱（8）上设有3条以上的梯形槽（22），梯形槽内设有弹簧（23），弹簧连接有定位块（24）。

5.根据权利要求1所述的第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法，其特征在于所述的中频感应加热炉包括有炉体（20），炉体的内壁上设有若干加热凸棱（21），加热凸棱由水平设置与倾斜设置相互间隔排列而成。

6.根据权利要求1或2或3所述的第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法，其特征在于所述的磨削机构包括有砂轮本体（25），砂轮本体上设有成阶梯设置的第一滚道磨削层（26）、间隔边磨削层（27），间隔边磨削层的外端设有成角度设置的第二滚道磨削层（28）与挡边磨削层（29），第二滚道磨削层与水平面的夹角为15-18°，挡边磨削层与垂面的夹角为16-19°，第二滚道磨削层与挡边磨削层之间设有倒角（30）。

7.根据权利要求6所述的第三代圆锥法兰盘挡边及滚道加工方法，其特征在于所述的第一滚道磨削层（26）、间隔边磨削层（27）、第二滚道磨削层（28）与挡边磨削层（29）的外表面都设有金刚石层（31）；其中第二滚道磨削层与挡边磨削层上的金刚石层为阵列排列的块状，相邻排的块状金刚石层互相间隔设置，并且块状的金刚石层在磨削方向上的端部为收口型。