CN109058310A - 汽车万向节外星轮及其制造工艺和冷精整模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车万向节外星轮，包括中空圆柱形本体，中空圆柱形本体的内表面上设有外斜球道，外斜球道沿中空圆柱形本体的内表面周向均匀分布，相邻的两个外斜球道轴对称设置，中空圆柱形本体为整体结构锻造而成。采用温冷联合锻造方法，先温锻再利用冷精整模具冷锻,替代切削加工，生产效率高，成本低，周期短，金属流线不被切断，内部组织密度高，内腔强度高抗冲击，节省原材料，能够满足汽车零部件配套生产要求。
Description
技术领域
本发明涉及汽车万向节，尤其涉及一种外星轮的生产。
背景技术
在汽车传动系统及其他系统中，为了实现一些轴线不重合的两根转轴之间的动力传递，必须采用万向节传动装置。万向节传动装置一般由万向节和传动轴组成，有时还包括中间支承，所述万向节是汽车传动系统中万向节传动装置的“关节”部位，可允许被连接的零件之间的夹角在一定范围内变化，并允许被连接的零件之间有一定范围的相对伸缩运动。国家知识产权局公开了一种可伸缩式球笼等速万向节（CN201410129701.5）包括设有内腔的外星轮、以及位于内腔中的内星轮，所述外星轮和内星轮之间设有一球笼，所述外星轮的内表面上开设有多个外球道，内星轮的外表面上开设有多个和外球道相对设置的内球道，所述球笼的周面上开设有多个与外球道、内球道连通的球笼窗口，每个球笼窗口中均设有一滚动体，该滚 动体的内外两端分别位于内球道和外球道中，所述外球道包括三个沿外星轮周向均匀分布的外斜球道，相邻的两个外斜球道之间设有外直球道，所述外斜球道的中心线和外星轮的轴线成锐角α，所述外直球道的中心线和外星轮的轴线平行，所述内球道包括内斜球道和内直球 道，所述内斜球道和外斜球道镜像对称设置，所述内直球道和外直球道镜像对称设置；三个外斜球道的中心线和三个内斜球道中心线相交得到三个交点，由这三个交点确定一角平分面，且该角平分面平分由外星轮的轴线和内星轮的轴线所形成的夹角γ，多个滚动体的中心均位于该角平分面内。现有工艺：棒料加热，压力机锻打圆环形，然后内腔切削加工初成形、磨加工精成形。金属流线被切断，材料内部组织疏松致密性不好，机械性能差，生产效率低，材料利用率低，生产周期长，加工成本高，难以满足汽车零部件配套质量要求。
发明内容
本发明提供一种采用温冷联合锻造方法，替代切削加工，生产效率高，成本低，周期短，金属流线不被切断，内部组织密度高，内腔强度高抗冲击，节省原材料，能够满足汽车零部件配套要求的汽车万向节外星轮及其制造工艺。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
汽车万向节外星轮，包括中空圆柱形本体，所述的中空圆柱形本体的内表面上设有外斜球道，所述的外斜球道沿中空圆柱形本体的内表面周向均匀分布，相邻的两个外斜球道轴对称设置，所述的中空圆柱形本体为整体结构锻造而成。
所述的中空圆柱形本体的内表面周向均匀分布有六个外斜球道。
所述的外斜球道为圆弧形凹槽或椭圆形凹槽。
其制造工艺包括如下步骤：①下料、抛丸：选择棒材直径，按图纸尺寸截取所需棒材长度；将制坯后的坯料送入抛丸机内作喷砂处理，增加表面Ra值；②镦粗；③温锻：将坯料加热至200℃-240℃自动涂层，再加热至960℃-1000℃反挤压形成带底部的锥台形结构的预成型体，所述的的预成型体的内腔为喇叭形结构，内壁上设有斜形球道；④退火处理：将温锻后的坯料送入井式炉内进行退火处理，加热至670℃-690℃保温3小时，然后缓冷至330℃-370℃出炉，去除产品内部应力；⑤抛丸、润滑处理：将退火处理后的坯料抛丸处理，去除表面氧化物后再进行表面润滑处理；⑥冷精锻：采用冷锻挤压机床，将抛丸、润滑处理后的坯料放入冷精整模具中常温条件下进行冷锻成形，形成带底部的中空圆柱形本体，提高产品内腔球道尺寸精度；⑦切削加工：切削加工去除底部；⑧热处理：对切削加工后的产品进行表面高频淬火处理，高频淬火后表面硬化层为0.8-1.2mm,表面硬度为58-61HRC；⑨清洗涂油：对热处理后的产品表面清洗并涂油防锈。
所述的冷精整模具的凸模包括上模板、固定组件、立柱和冲头，立柱通过固定组件固定在上模板上，所述的立柱为锥形立柱，其顶端呈锥形收缩，壁上均布有六个装配凹槽；所述的冲头由六个带有凸体的模瓣组成，由模瓣组成的冲头整体外观结构为带中心孔洞的圆柱形结构且圆柱壁上均布有六个凸体，相邻的两个凸体轴对称设置，所述的凸体与外斜球道相匹配，中心孔洞的型腔与立柱的锥形收缩面相匹配,所述的模瓣上还设有与立柱上装配凹槽相匹配的凸筋；所述的冲头通过冲头固定组件固定在立柱上。
所述的固定组件包括固定在上模板上的螺栓支承座、立柱固定块、固定螺母、立柱固定螺栓，立柱固定块由螺栓支承座和固定螺母固定设置，立柱设置有中心通孔，立柱固定螺栓的一端为圆形平头，其螺杆贯穿中心孔和中心通孔由螺母固定在立柱固定块上，立柱固定螺栓的圆形平头与立柱以及冲头顶端相接触；冲头固定组件为橡胶圈，模瓣上设置有模座，橡胶圈套装在模座上。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
本发明采用温冷联合锻造方法，替代切削加工，生产效率高，成本低，周期短，金属流线不被切断，内部组织密度高，内腔强度高抗冲击，节省原材料，能够满足汽车零部件配套要求。
附图说明
图1是本发明实施例中汽车万向节外星轮剖视图的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明实施例中立柱的结构示意俯视图；
图4是图3的A-A剖视图；
图5是本发明实施例中冲头的结构示意俯视图；
图6是图5的B-B剖视图；
图7是本发明实施例中立柱固定螺栓的结构示意图；
图8是图7的俯视图；
图9是本发明实施例坯料变形工艺流程图；
图10是本发明实施例中冷精整模具的结构示意图。
图中序号：1、中空圆柱形本体，2、外斜球道，3、预成型体，4、上模板，5、立柱，6、冲头，7、装配凹槽，8、凸体，9、模瓣，10、中心孔洞，11、凸筋，12、冲头固定组件，13、螺栓支承座，14、立柱固定块，15、固定螺母，16、立柱固定螺栓，17、中心通孔，18、模座。
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：参见图1和图2所示，一种汽车万向节外星轮，包括中空圆柱形本体1，中空圆柱形本体1的内表面上周向均匀设有六个外斜球道2，外斜球道2为椭圆形凹槽结构，外斜球道2的中心线和外星轮的轴线成锐角α，相邻的两个外斜球道2轴对称设置，中空圆柱形本体1为整体结构锻造而成。
参见图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，其制造工艺包括如下步骤：①下料、抛丸：选择棒材直径，按图纸尺寸截取所需棒材长度；将制坯后的坯料送入抛丸机内作喷砂处理，增加表面Ra值；②镦粗；③温锻：将坯料加热至200℃-240℃自动涂层，再加热至960℃-1000℃反挤压形成带底部的锥台形结构的预成型体3，预成型体的内腔为喇叭形结构，内壁上设有斜形球道；④退火处理：将温锻后的坯料送入井式炉内进行退火处理，加热至670℃-690℃保温3小时，然后缓冷至330℃-370℃出炉，去除产品内部应力；⑤抛丸、润滑处理：将退火处理后的坯料抛丸处理，去除表面氧化物后再进行表面润滑处理；⑥冷精锻：采用冷锻挤压机床，将抛丸、润滑处理后的坯料放入冷精整模具中常温条件下进行冷锻成形，形成带底部的中空圆柱形本体1，提高产品内腔球道尺寸精度；所述的冷精整模具的凸模包括上模板4、固定组件、立柱5和冲头6，立柱5通过固定组件固定在上模板4上，所述的立柱5为锥形立柱，其顶端呈锥形收缩，锥形壁为收缩的六边形结构，壁上均布有六个装配凹槽7，所述的固定组件包括固定在上模板4上的螺栓支承座13、立柱固定块14、固定螺母15、立柱固定螺栓16，立柱固定块14由螺栓支承座13和固定螺母15固定设置，立柱5设置有中心通孔17；所述的冲头6由六个带有凸体8的模瓣9组成，由模瓣9组成的冲头6整体外观结构为带中心孔洞10的圆柱形结构且圆柱壁上均布有六个凸体8，相邻的两个凸体8轴对称设置，所述的凸体8与外斜球道2相匹配，中心孔洞10的型腔与立柱5的锥形收缩面相匹配,所述的模瓣9上还设有与立柱5上装配凹槽7相匹配的凸筋11；所述的冲头5通过冲头固定组件12固定在立柱5上，冲头固定组件12为橡胶圈，模瓣9上设置有模座18，橡胶圈套装在模座18上；立柱固定螺栓16的一端为圆形平头，其螺杆贯穿中心孔10和中心通孔17由螺母固定在立柱固定块14上，立柱固定螺栓16的圆形平头与立柱5以及冲头6顶端相接触；⑦切削加工：切削加工去除底部；⑧热处理：对切削加工后的产品进行表面高频淬火处理，高频淬火后表面硬化层为0.8-1.2mm,表面硬度为58-61HRC；⑨清洗涂油：对热处理后的产品表面清洗并涂油防锈。
由于汽车万向节外星轮内表面上周向均匀设有六个外斜球道, 挤压模具的冲头必须带有凸体,锻压生产该外星轮挤压冲头无法脱模,本发明先温锻挤压形成带底部的锥台形结构的预成型体，预成型体的内腔为喇叭形结构，以上结构为预成型体温锻挤压脱模创造了条件,再利用冷精整模具冷锻提高产品内腔球道尺寸精度,而冷精整冲头由多个模瓣组成,由模瓣在立柱的锥形收缩面上往复运动来实现冷精整脱模。
实施例只是为了便于理解本发明的技术方案，并不构成对本发明保护范围的限制，凡是未脱离本发明技术方案的内容或依据本发明的技术实质对以上方案所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明保护范围之内。
Claims (6)
1.汽车万向节外星轮，包括中空圆柱形本体⑴，所述的中空圆柱形本体的内表面上设有外斜球道⑵，其特征在于: 所述的外斜球道⑵沿中空圆柱形本体⑴的内表面周向均匀分布，相邻的两个外斜球道⑵轴对称设置，中空圆柱形本体⑴为整体结构锻造而成。
2.根据权利要求1所述的汽车万向节外星轮，其特征在于: 所述的中空圆柱形本体⑴的内表面周向均匀分布有六个外斜球道⑵。
3.根据权利要求2所述的汽车万向节外星轮，其特征在于:所述的外斜球道为圆弧形凹槽或椭圆形凹槽。
4.根据权利要求1、2或3所述的汽车万向节外星轮，其特征在于:其制造工艺包括如下步骤：①下料、抛丸：选择棒材直径，按图纸尺寸截取所需棒材长度；将制坯后的坯料送入抛丸机内作喷砂处理，；②镦粗；③温锻：将坯料加热至200℃-240℃自动涂层，再加热至960℃-1000℃反挤压形成带底部的锥台形结构的预成型体⑶，预成型体的内腔为喇叭形结构，内壁上设有斜形球道；④退火处理：将温锻后的坯料送入井式炉内进行退火处理，加热至670℃-690℃保温3小时，然后缓冷至330℃-370℃出炉；⑤抛丸、润滑处理：将退火处理后的坯料抛丸处理，去除表面氧化物后再进行表面润滑处理；⑥冷精锻：采用冷锻挤压机床，将抛丸、润滑处理后的坯料放入冷精整模具中常温条件下进行冷锻成形，形成带底部的中空圆柱形本体⑴；⑦切削加工：切削加工去除底部；⑧热处理：对切削加工后的产品进行表面高频淬火处理，高频淬火后表面硬化层为0.8-1.2mm,表面硬度为58-61HRC；⑨清洗涂油：对热处理后的产品表面清洗并涂油防锈。
5.根据权利要求4所述的汽车万向节外星轮，其特征在于: 所述的冷精整模具的凸模包括上模板⑷、固定组件、立柱⑸和冲头⑹，立柱⑸通过固定组件固定在上模板⑷上，所述的立柱⑸为锥形立柱，其顶端呈锥形收缩，壁上均布有六个装配凹槽⑺；所述的冲头⑹由六个带有凸体⑻的模瓣⑼组成，由模瓣⑼组成的冲头⑹整体外观结构为带中心孔洞⑽的圆柱形结构且圆柱壁上均布有六个凸体⑻，相邻的两个凸体⑻轴对称设置，所述的凸体⑻与外斜球道⑵相匹配，中心孔洞⑽的型腔与立柱⑸的锥形收缩面相匹配,所述的模瓣⑼上还设有与立柱⑸上装配凹槽⑺相匹配的凸筋⑾；所述的冲头⑸通过冲头固定组件⑿固定在立柱⑸上。
6.根据权利要求5所述的汽车万向节外星轮，其特征在于:所述的固定组件包括固定在上模板⑷上的螺栓支承座⒀、立柱固定块⒁、固定螺母⒂、立柱固定螺栓⒃，立柱固定块⒁由螺栓支承座⒀和固定螺母⒂固定设置，立柱⑸设置有中心通孔⒄，立柱固定螺栓⒃的一端为圆形平头，其螺杆贯穿中心孔⑽和中心通孔⒄由螺母固定在立柱固定块⒁上，立柱固定螺栓⒃的圆形平头与立柱⑸以及冲头⑹顶端相接触；冲头固定组件⑿为橡胶圈，模瓣⑼上设置有模座⒅，橡胶圈套装在模座⒅上。
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