CN109501543A - 一种压配组合式空心球销轴及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压配组合式空心球销轴及制造方法，特别是汽车悬架用推力杆的球销轴，压配组合式空心球销轴由内部的轴管和包裹在轴管中部的球壳构成，球壳中空，球壳紧密压配在管状轴表面的台阶上。压配组合式空心球销轴的制造方法，以无缝管材下料为轴管毛坯管件，以无缝管材下料为球壳毛坯管件，通过轴管毛坯管件成形为轴管，在把球壳毛坯管件压缩收口成形为球壳，保证球壳口部与轴管上的台阶紧密压配，从而获得压配组合式空心球销轴成品；并可进行后继热处理强化处理。本发明提供的空心球销轴相比实心结构球销轴具有较好的轻量化效果，其结构可以在普通压力机上通过模具成形，制造方法简单，降低了制造成本，提高了材料利用率。

Description

一种压配组合式空心球销轴及制造方法

技术领域

本发明涉及汽车悬架用球铰的金属球销轴，特别涉及商用车平衡悬架推力杆球销轴。

背景技术

推力杆应用在具有平衡悬架的各类商用车、工程车以及专用车辆上，分为上推力杆和下推力杆，主要承受平衡双桥与车架之间因牵引、制动的推拉力，以及因转向和路面起伏导致的车桥空间位置变化而导致的附加拉、压载荷以及扭转力矩，从而约束车桥的极限位置，保证车辆行驶时车轮在正确的轨迹。推力杆由杆身、杆头以及压配在杆头内部关键的推力杆球铰或称推力杆接头构成。推力杆球铰或者接头由中间的金属球销和包裹在外面的弹性体材料以及两侧的端盖构成，一般分为：关节轴承式球铰和包裹橡胶或聚氨酯弹性体类的接头类球铰，前者靠球销的球面与碗状关节轴承配合而允许在一定范围内自由转动，后者靠橡胶或聚氨酯弹性体类材料的弹性变形允许一定的扭摆转动。推力杆球铰或者接头内部的金属球销和包裹在球销或球碗上弹性体的强度及耐疲劳性能。传统的球销制造方法一般为锻造，为整体实心结构，难以满足汽车轻量化越来越高的要求。

发明内容

空心球销轴有较好的减重效果，但是空心结构带来制造困难，本发明公开一种压配组合式空心球销轴及制造方法，可以达到很好的轻量化效果，降低零件的成本。

本发明压配组合式空心球销轴的技术方案为：由内部的轴管和包裹在轴管中部的球壳构成，轴管的中部比两边粗，形成两个台阶，轴管的两端有扁尾；球壳中空，球壳紧密压配在管状轴表面的台阶上。

进一步地，所述球壳为无缝管两端收口而成球状。

进一步地，球壳和轴管均经过热处理强化处理。

上述一种压配组合式空心球销轴的制造方法，具体步骤如下：

（1）以无缝管材下料为轴管毛坯管件，对轴管毛坯管件通过轴向加压缩径预成形和轴端挤扁成形两道工序后、使无缝管两端缩径，中间形成定位台阶成形为带台阶、带扁部的轴管，并在轴管的两端扁部钻孔或冲孔加工出螺栓安装孔；

（2）以无缝管材下料为球壳毛坯管件；将已经成形好的轴管放入模具中定位，将球壳毛坯管件放入模具定位，使球壳毛坯管件压缩收口成形为球壳，保证球壳口部与轴管上的台阶紧密压配，获得压配组合式空心球销轴成品。

由于有些型号球销轴的扁尾宽度大于球销轴颈部直径，导致球壳成形存在障碍，可以将扁尾部分的挤扁成形放在压配之后进行，一种压配组合式空心球销轴的另一种制造方法，具体步骤如下：

（1）以无缝管材下料为轴管毛坯管件，对轴管毛坯管件通过轴向加压缩径成形工序后，使无缝管两端缩径，中间形成定位台阶，将轴端挤扁成形形成扁部，并在轴管的两端扁部钻孔或冲孔加工出螺栓安装孔，成形为轴管半成品；

（2）对轴管半成品进行热处理强化；

（3）以无缝管材下料为球壳毛坯管件，并进行加热；

（4）将轴管半成品放入模具中定位，将加热后的球壳毛坯管件放入模具，压缩球壳毛坯管件收口，模内冷却保压淬火，获得压配组合式空心球销轴成品；

此外，为了进一步提高球壳和轴管的结合强度，可以在结合部位的外缘进行焊接熔合。或者采用可淬火材料制作球壳毛坯，将毛坯加热后进行缩口压配，同时完成模内淬火，利用热胀冷缩进一步提高球壳和轴管的结合强度，同时完成了球壳的热处理强化过程，当然轴管可以预先热处理强化，可以避免后续热处理对球壳强度的影响。

有益效果：本发明提供的空心球销轴结构相比实心结构球销轴具有较好的轻量化效果，空心管件可以在普通压力机上通过模具成形，降低了制造成本，提高了材料利用率；相对于传统锻造制造球销轴，本发明提供的方法具有原材料节省效果显著，工序短，能量消耗少，易于实现自动化批量生产的显著优点。

附图说明

图1 为本发明的压配组合式空心球销轴实施例的剖视示意图。

图2 为本发明的压配组合式空心球销轴实施例的另一剖视示意图。

图3 为本发明的压配组合式空心球销轴的一种制造方法的工艺流程示意图。

图4 为本发明的压配组合式空心球销轴的一种制造方法的工序间制件形态变化示意图。

图5为本发明的压配组合式空心球销轴的一种制造方法的工艺流程示意图。

图6为本发明的压配组合式空心球销轴的一种制造方法的工序间制件形态变化示意图。

图中所示：1、轴管，2、球壳。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

从图1和图2中可以看出压配组合式空心球销轴由内部的轴管和包裹其中部的球壳2构成，轴管的中部比两边粗，形成两个台阶，轴管的两端有扁部；球壳中空，球壳紧密压配在管状轴表面的台阶上；轴管为中空结构，可以采用无缝管成形，一般为挤压制造；球壳2为球状，内部中空，口部分别与轴管1的台阶处配合，由于台阶的阻挡，约束球壳2避免其脱出，可以很好地将轴管1和球壳2组合成为整体。

由于球销轴在使用中需要承受很大的载荷，为了进一步提高轴管1和球壳2之间的结合强度，可以采取焊接的方法在球壳2口部将二者熔合在一起。

轴管1和球壳2的成形要求其材料具有比较好的塑性，可以采用45钢或40Cr或42CrMo材料，经过适当预热处理，获得比较好的组织状态，降低屈服强度，提高塑性，以有利于成形；在成形后进行热处理强化，可以提高其强度，满足产品强度的要求。

如图3所示，并结合图4所示，压配组合式空心球销轴内部的轴管和包裹在其外侧中部的球壳均采用无缝管下料成形，可以进行适当的预热处理，以提高其塑性，轴管毛坯管件通过轴向加压缩径预成形和轴端挤扁成形两道工序后，成形为带台阶、带扁部的轴管；之后将球壳毛坯管件和已经成形的轴管半成品放入模具中进行压配，使其在台阶处紧密过盈配合，再对两端扁尾部分进行钻孔或冲孔，最终通过整体热处理获得比较高强度的压配组合式空心球销轴成品；其工序件依次为：无缝管材原始毛坯、缩径后管件、挤扁整形后管状轴、管状轴和球壳毛坯的定位组合、压配后的空心球销轴半成品、钻（冲）孔后的压配组合式空心球销轴。由于有些型号球销轴的扁尾宽度大于球销轴颈部直径，导致球壳成形存在障碍，可以将扁尾部分的挤扁成形放在压配之后进行。

通过以上工序获得的压配组合式空心球销轴，可以在球壳与轴管结合处进一步焊接为一体。

图3所示获得的压配组合式空心球销轴，可以进行热处理强化，整体淬火或者表面淬火。

进一步地，可以采用轴管先热处理强化，然后再压配的工艺顺序，并且采用可模内淬火强化材料做球壳，并在压配时完成模内淬火，其工艺流程如附图5所示。球壳可以选用含硼或者含铌的具有比较高淬透性的微合金钢，加热到奥氏体化温度，球壳缩口后模内保压，淬火强化，可以得到高强度的马氏体组织，从而使使压配之后的球壳具有高强度

如附图6所示的工序件依次为：无缝管材原始毛坯、缩径后管件、挤扁整形后的管状轴、钻（冲）孔且热处理后的轴管，球壳毛坯的定位组合、模内热冲压缩口淬火强化的压配组合式空心球销轴。

相对于传统锻造制造球销轴，本发明提供的方法具有原材料节省效果显著，工序短，能量消耗少，易于实现自动化批量生产的显著优点。

以上给出了一种压配组合式空心球销轴及制造方法，本领域技术人员可以理解的是，管材挤压、热处理等工艺方法，本发明具体实施例不可能对此进行全部罗列，并且具体的实施工艺及参数并不影响本发明实施例的实现，因此本发明实施例对此不予限定，以上优选实现方式的举例也不应理解为对本发明实施例的唯一性限定。

Claims (5)

1.一种压配组合式空心球销轴，其特征是：由内部的轴管和包裹在轴管中部的球壳构成，轴管的中部比两边粗，形成两个台阶，轴管的两端有扁尾；球壳中空，球壳紧密压配在管状轴表面的台阶上。

2.根据权利要求1所述的一种压配组合式空心球销轴，其特征是：所述球壳为无缝管两端收口而成球状。

3.根据权利要求2所述一种压配组合式空心球销轴的制造方法，其特征是，具体步骤如下：

（1）以无缝管材下料为轴管毛坯管件，对轴管毛坯管件通过轴向加压缩径预成形和轴端挤扁成形两道工序后、使无缝管两端缩径，中间形成定位台阶，成形为带台阶、带扁部的轴管，并在轴管的两端扁部钻孔或冲孔加工出螺栓安装孔；

（2）以无缝管材下料为球壳毛坯管件；将已经成形好的轴管放入模具中定位，将球壳毛坯管件放入模具定位，使球壳毛坯管件压缩收口成形为球壳，保证球壳口部与轴管上的台阶紧密压配，获得压配组合式空心球销轴成品。

4.根据权利要求3所述一种压配组合式空心球销轴的制造方法，其特征是，针对压配组合式空心球销轴成品，在球壳与轴管结合面处进一步焊接固定。

5.根据权利要求2所述一种压配组合式空心球销轴的制造方法，其特征是，具体步骤如下：

（1）以无缝管材下料为轴管毛坯管件，对轴管毛坯管件通过轴向加压缩径成形工序后，使无缝管两端缩径，中间形成定位台阶，将轴端挤扁成形形成扁部，并在轴管的两端扁部钻孔或冲孔加工出螺栓安装孔，成形为轴管半成品；

（2）对轴管半成品进行热处理强化；

（3）以无缝管材下料为球壳毛坯管件，并进行加热；

（4）将轴管半成品放入模具中定位，将加热后的球壳毛坯管件放入模具，压缩球壳毛坯管件收口，模内冷却保压淬火，获得压配组合式空心球销轴成品。