CN108526828A - 一种全滚动式花键副的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种全滚动式花键副的生产方法，用于生产全滚动式花键副，所述全滚动式花键副包括花键轴、套接于所述花键轴外侧的花键套及设于所述花键轴与所述花键套间的滚珠，所述花键轴周向设有外花键齿，所述花键套内壁周向设有内花键齿，包括以下步骤;冷拔花键套及内花键齿；研磨内花键齿；冷轧花键轴；冷拔外花键齿；研磨外花键齿；过盈装配。本发明的有益效果在于：简化了内、外花键的生产方式的同时提高了其精度与质量，同时提高了生产的效率且降低了生产成本。同时，通过过盈装配的花键轴和花键套消除了装配间隙，从而使得滚珠在其工作行程中一直可以转动的形式传递力矩，避免滑动的发生，从而优化其工作表现、提高工作寿命。
Description
技术领域
本发明涉及汽车转向系统零部件生产加工方法技术领域，尤其涉及一种全滚动式花键副的生产方法。
背景技术
现有技术中，汽车转向系统中的花键副一般通过以下生产工艺制造：花键内齿采用精密钢管冷轧成型，外花键采用圆柱体原料上加工四道圆弧沟槽制成。这种加工方式中，花键内齿的冷轧成型具有加工方式过于复杂的缺点，其需要的模具成本等较高；外花键通过多道机加工工序得到所述的圆弧沟槽，加工工步过多、生产成本高、生产效率低下。且以上方法生产的花键副装配后易存在间隙，其中的滚珠的转动在长行程下易变成滑动工作，导致偏磨等易使转向系统失效的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一种全滚动式花键副的生产方法，通过该方法，减少了加工的工艺难度和工步数量，降低了生产成本，提高了产品的精度和力学性能，同时使得装配后的全滚动式花键副工作过程更为稳定、流畅。
为实现发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种全滚动式花键副的生产方法，用于生产全滚动式花键副，所述全滚动式花键副包括花键轴、套接于所述花键轴外侧的花键套及设于所述花键轴与所述花键套间的滚珠，所述花键轴周向设有外花键齿，所述花键套内壁周向设有内花键齿，包括以下步骤;
A、冷拔花键套及内花键齿；
B、研磨内花键齿；
C、冷轧花键轴；
D、冷拔外花键齿；
E、研磨外花键齿；
F、过盈装配。
步骤A冷拔成型的花键套相对现有技术的冷轧模具更为简单，生产更为简便，虽然在冷拔后还需进行额外的磨削加工，但总体加工难度和成本还是相对更低。步骤B通过磨削加工可消除步骤A中产生的误差。步骤C冷轧花键轴为将原料钢棒冷轧至需要的尺寸，在轴面加工中，冷轧具有可快速成型、可直接加工至所需的表面精度和质量的优点，加工效率更高。步骤D冷拔外花键齿相对现有技术中的机加工成型具有可快速一道工步成型的优点，且模具重复利用率高，生产效率高，成本低。步骤E通过磨削可消除步骤D中冷拔所述外花键齿的误差并提高表面精度。步骤F使得所述花键套和花键轴具有良好的装配关系，保证其组装成花键副后工作稳定，损耗小。
作为本发明的优选，所述步骤A包括以下分步：
A1：预处理步骤，钢管原料下料、退火、酸洗、磷化，形成第一胚体；
A2：冷拔成型步骤，通过冷拔机将第一胚体冷拔成具有内花键齿胚体的第二胚体；
A3：后处理步骤，通过退火、酸洗、磷化形成高表面质量的第三胚体。
所述A1步用于将钢管原料通过退火改善加工特性，通过酸洗磷化处理钢管原料的表面质量形成可直接进行下一步加工的第一胚体；所述A2步通过冷拔机的冷拔工步将钢管原料拔拉成型，同时形成包括所述花键套和其内的所述内花键齿的第二胚体；所述A3步通过再次的退火、酸洗、磷化消除拔拉产生的内应力，同时再次处理表面，使得获得的第三胚体除所述内花键齿的磨削外不需再进行额外的表面处理。
作为本发明的优选，所述步骤B研磨内花键齿为将所述第三胚体通过同步内磨达到需求的所述内花键齿等分度、光洁度。
所述同步内磨通过小型的砂轮同时磨削每一内花键齿的两侧面，同步完成研磨的方式可以提高磨削的效率，同时也使得所述花键套受力均匀，防止变型。
作为本发明的优选，所述步骤C冷轧花键轴为通过三到五次冷轧工序形成达到需求的花键轴尺寸和表面质量。
三到五次冷轧工序同时兼顾生产工步的减少与控制每次的加工量，防止依次过量加工导致花键轴发生轴线方向上的变型。
作为本发明的优选，所述步骤D冷拔外花键齿中，所述外花键齿轴向延伸于所述花键轴的全部轴向长度。
所述延伸与所述花键轴全部轴向长度的外花键齿保证了在总装后的所述花键副的整个工作行程中所述花键套和花键轴都有效接触，从而保证在力矩传递过程中不会发生所述滚珠的滑动导致偏磨。同时通过所述步骤D冷拔的所述外花键齿在轴向长度上尺寸、结构分布均匀，保证在工作行程上的所述花键副工作稳定性。
作为本发明的优选，所述步骤E研磨外花键齿为将所述外花键齿通过同步磨达到需求的等分度、光洁度。
所述同步磨通过小型的砂轮同时磨削每一外花键齿的两侧面，同步完成研磨的方式可以提高磨削的效率，同时也使得所述花键轴受力均匀，防止挠性变型。
作为本发明的优选，所述步骤F过盈装配为将所述花键套加温的同时将所述花键轴降温，通过热胀冷缩形成尺寸差后套接装配，在回复常温后即形成稳定的过盈装配。
通过热胀冷缩形成尺寸差后直接套接装配，在所述花键套和所述花键轴回复常温后，所述花键套的内孔尺寸减小为常温尺寸，所述花键轴的外界尺寸增大恢复为常温尺寸，此时两者接触部分互相挤压即形成稳定的过盈装配。此类过盈装配相对于传统直接施加较大作用力压入的装配方式不会损伤各个零件的表面，同时在过盈表面间通过挤压形成相互作用的应力，保证装配强度。
作为本发明的优选，所述花键套在步骤F时加热温度为300至350摄氏度。
300至350摄氏度的加热温度使得所述花键套内孔尺寸向外扩大，同时不会达到发生热处理状态使得金相结构改变导致所述花键套力学特性改变。
作为本发明的优选，所述花键轴在步骤F时降温温度为-100至-120摄氏度。
-100至-120摄氏度的降温温度使得所述花键轴的外部尺寸受冷向内收缩，同时不会过低以至发生表面脆化导致开裂等问题。
作为本发明的优选，所述步骤F中，所述花键轴的降温方式为液氮浸泡降温。
液氮浸泡降温使得所述花键轴可以快速的降温到需要的温度，同时，液氮在所述花键轴升起装配是会快速气化，保证所述花键轴的表面在装配时保持洁净。同时液氮浸泡的成本较低，适用于大批量生产。
本发明的有益效果在于：简化了内、外花键的生产方式的同时提高了其精度与质量，同时提高了生产的效率且降低了生产成本。同时，通过过盈装配的花键轴和花键套消除了装配间隙，从而使得滚珠在其工作行程中一直可以转动的形式传递力矩，避免滑动的发生，从而优化其工作表现、提高工作寿命。
具体实施方式
一种全滚动式花键副的生产方法，用于生产全滚动式花键副，全滚动式花键副包括花键轴、套接于花键轴外侧的花键套及设于花键轴与花键套间的滚珠，花键轴周向设有外花键齿，花键套内壁周向设有内花键齿，其特征在于，包括以下步骤;
A、冷拔花键套及内花键齿；
B、研磨内花键齿；
C、冷轧花键轴；
D、冷拔外花键齿；
E、研磨外花键齿；
F、 过盈装配；
本实施例中，步骤A包括以下分步：
A1：预处理步骤，钢管原料下料、退火、酸洗、磷化，形成第一胚体；
A2：冷拔成型步骤，通过冷拔机将第一胚体冷拔成具有内花键齿胚体的第二胚体；
A3：后处理步骤，通过退火、酸洗、磷化形成高表面质量的第三胚体。
本实施例中，步骤B研磨内花键齿为将第三胚体通过同步内磨达到需求的内花键齿等分度、光洁度。
本实施例中，步骤C冷轧花键轴为通过三到五次冷轧工序形成达到需求的花键轴尺寸和表面质量。
本实施例中，步骤D冷拔外花键齿中，外花键齿轴向延伸于花键轴的全部轴向长度。
本实施例中，步骤E研磨外花键齿为将外花键齿通过同步磨达到需求的等分度、光洁度。
本实施例中，步骤F过盈装配为将花键套加温至加热温度为300至350摄氏度即内孔内部尺寸受热增大的同时将花键轴降温至降温温度为-100至-120摄氏度使得外界尺寸受冷减小，通过热胀冷缩形成尺寸差后直接套接装配，在花键套和花键轴回复常温后，花键套的内孔尺寸减小为常温尺寸，花键轴的外界尺寸增大恢复为常温尺寸，此时两者接触部分互相挤压即形成稳定的过盈装配。此类过盈装配相对于传统直接施加较大作用力压入的装配方式不会损伤各个零件的表面，同时在过盈表面间通过挤压形成相互作用的应力，保证装配强度。
本实施例中，步骤F中，花键轴的降温方式为液氮浸泡降温。
以上实施例只是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (10)
1.一种全滚动式花键副的生产方法，用于生产全滚动式花键副，所述全滚动式花键副包括花键轴、套接于所述花键轴外侧的花键套及设于所述花键轴与所述花键套间的滚珠，所述花键轴周向设有外花键齿，所述花键套内壁周向设有内花键齿，其特征在于，包括以下步骤;
冷拔花键套及内花键齿；
研磨内花键齿；
冷轧花键轴；
冷拔外花键齿；
研磨外花键齿；
过盈装配。
2.根据权利要求1所述的一种全滚动式花键副的生产方法，其特征在于，所述步骤A包括以下分步：
A1：预处理步骤，钢管原料下料、退火、酸洗、磷化，形成第一胚体；
A2：冷拔成型步骤，通过冷拔机将第一胚体冷拔成具有内花键齿胚体的第二胚体；
A3：后处理步骤，通过退火、酸洗、磷化形成高表面质量的第三胚体。
3.根据权利要求2所述的一种全滚动式花键副的生产方法，其特征在于，所述步骤B研磨内花键齿为将所述第三胚体通过同步内磨达到需求的所述内花键齿等分度、光洁度。
4.根据权利要求1所述的一种全滚动式花键副的生产方法，其特征在于，所述步骤C冷轧花键轴为通过三到五次冷轧工序形成达到需求的花键轴尺寸和表面质量。
5.根据权利要求4所述的一种全滚动式花键副的生产方法，其特征在于，所述步骤D冷拔外花键齿中，所述外花键齿轴向延伸于所述花键轴的全部轴向长度。
6.根据权利要求5所述的一种全滚动式花键副的生产方法，其特征在于，所述步骤E研磨外花键齿为将所述外花键齿通过同步磨达到需求的等分度、光洁度。
7.根据权利要求1所述的一种全滚动式花键副的生产方法，其特征在于，所述步骤F过盈装配为将所述花键套加温的同时将所述花键轴降温，通过热胀冷缩形成尺寸差后套接装配，在回复常温后即形成稳定的过盈装配。
8.根据权利要求7所述的一种全滚动式花键副的生产方法，其特征在于，所述花键套在步骤F时加热温度为300至350摄氏度。
9.根据权利要求8所述的一种全滚动式花键副的生产方法，其特征在于，所述花键轴在步骤F时降温温度为-100至-120摄氏度。
10.根据权利要求9所述的一种全滚动式花键副的生产方法，其特征在于，所述步骤F中，所述花键轴的降温方式为液氮浸泡降温。
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