CN111043178A - 一种万向节外球笼及加工工艺 - Google Patents

一种万向节外球笼及加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种万向节外球笼及加工工艺，主要内容为：包括钟罩段、第一过渡段、第二过渡段、外螺纹段、花键段和圆柱段，外螺纹段右侧面中心处设有中心孔，圆柱面上沿圆周方向均匀分布有六个矩形凹槽。所述外球笼的材料包括下组份：Fe：54％～60％，Cr：12％～15％，Ni：11％～12％，C：11.2％～13.5％，Si:1.4％～1.8％，Mn：0.1％～0.5％，S：≤0.015％，余量杂质；其中外球笼的坯料是由Fe，C，N预制的混合基体上在拉拔和热锻压的同时添加C，Si，Mn，S粉末制备而成。本发明结构简单，硬度大，强度高，同时具有自润滑性及耐磨性，采用成形磨大大提高了球面的加工精度，从而提高了其运转精度，而且通过坯料拉拔锻压成型技术及热处理大大提高了其使用寿命。

Description

一种万向节外球笼及加工工艺
技术领域
本发明涉及汽车零件夹具技术领域，具体涉及一种万向节外球笼及加工工艺。
背景技术
现有的万向节外球笼一般都需要加工切槽，而切槽工序是为了螺帽装上以后，将螺帽口部打扁，将扁的部份卡在槽中，防止螺帽后退，从而使得工艺路线变长，提高了工艺成本，另一方面大大提高了加工时间，从而降低了加工效率；另外现有的万向节外球笼基本上都是采用精车，从而现有的万向节外球笼内球面精度相对来说不高，因而其运转精度差，进而影响到其使用寿命和使用效果，同时材料没有自润滑性能，容易不良润滑条件下很快会发热软化、磨损失效，因此还需要提升材料的硬度，强度，润滑性以及耐磨性能指标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种万向节外球笼及加工工艺，其结构简单，硬度大，强度高，同时具有自润滑性及耐磨性，采用成形磨大大提高了球面的加工精度，从而提高了其运转精度，而且通过坯料拉拔锻压成型技术及热处理大大提高了其使用寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括钟罩段、第一过渡段、第二过渡段、外螺纹段、花键段和圆柱段，所述外螺纹段右侧面中心处设有中心孔，所述圆柱面上沿圆周方向均匀分布有六个矩形凹槽。所述外球笼的材料包括下组份：Fe：54％～68％，Cr：12％～15％，Ni：11％～12％，C：11.2％～13.5％，Si:1.4％～1.8％，Mn：0.1％～0.5％，S：≤0.015％，余量杂质；其中外球笼的坯料是由Fe，C，N预制的混合基体上在拉拔和热锻压的同时添加C，Si，Mn，S粉末制备而成。
本发明主要通过Cr、Ni混合在Fe中增强了金属硬度和强度，同时通过拉拔和热锻压的同时添加C，Si，Mn，S粉末使得C，Si，Mn，S均匀固溶在基体表面中，稳定的整体结构，提升了其耐磨性和自润滑性能。
进一步的是：拉拔和热锻压温度控制在950℃～1050℃，同时空冷至室温，使得硬度达到HRC55，抗拉强度达到780MPa。
进一步的是：所述钟罩段右端面处设有圆柱段且钟罩段与圆柱段连接处采用圆弧过渡，所述圆柱段右端面处设有第一过渡段且圆柱段与第一过渡段连接处设有倒角，所述第一过渡段右端面处设有花键段且花键段右端面处设有倒角，所述花键段右端面处设有第二过渡段，所述第二过渡段右端面处设有外螺纹段且外螺纹段右侧设有圆柱面，所述钟罩段外表面从左到右依次由第一圆柱面、第二圆柱面、第五圆柱面、第一圆锥面、第四圆柱面、第二圆锥面和第三圆柱面组成，所述第一圆柱面左侧设有圆角，所述第一圆柱面与第二圆柱面连接处设有倒角，所述第二圆柱面与第五圆柱面之间的连接处设有圆角，所述第一圆锥面与第四圆柱面之间的连接处设有圆角，所述第二圆锥面与第三圆柱面之间的连接处设有圆角，所述第三圆柱面右侧设有倒角。
进一步的是：所述钟罩段内壁从左到右依次由内球面和内圆锥面组成，所述内球面与内圆锥面之间的连接处为圆角。
进一步的是：所述钟罩段内壁处的内球面表面喷涂有含有平均粒径为0.8μm～1.5μm百分比为5.5～6wt％二氧化硅颗粒以及平均粒径为0.5μm～0.8μm百分比为2.2～2.5wt％碳化钛颗粒，厚度为0.5mm～0.8mm的耐磨耐高温涂层；后通过淬火温度为870～890℃，回火温度为180～200℃的热处理工艺。
通过内壁处喷涂耐磨耐高温材料并热处理后，使得内壁表面以分子力附着薄薄一层耐磨耐高温涂层，大大提升的产品的使用性能和寿命。
进一步的是：所述花键段采用渗碳处理，渗碳深度为1.2～2.1mm且渗碳后的硬度为HRC58～62。
一种万向节外球笼的加工工艺，包含以下步骤：
步骤一：根据万向节外球笼外形尺寸进行棒料下料，所述棒料是由Fe，C，N预制的混合基体；
步骤二：棒料通过拉拔以及锻造模具热锻造出万向节外球笼毛坯，在拉拔和热锻压的同时添加C，Si，Mn，S粉末；拉拔和热锻压温度控制在810℃～830℃，同时空冷至室温，使得硬度达到HRC55，抗拉强度达到780MPa。
步骤三：通过卡盘夹取毛坯左端，采用数控车床粗车外径并在外螺纹段右端面中心处钻孔；
步骤四：掉头通过卡盘夹取毛坯右端，采用数控车床粗车外径和内径；
步骤五：向内球面表面喷涂耐磨耐高温涂层；之后对万向节外球笼进行渗碳淬火处理，淬火温度为870～890℃，时间为1～1.5h，淬火后进行回火处理，回火温度为180～200℃，时间为5～6h；
步骤六：通过卡盘夹取万向节外球笼左端且顶尖顶在万向节外球笼右端中心孔里，采用数控车床精车外径且加工万向节外球笼右端的六个矩形凹槽；
步骤七：掉头通过卡盘夹取万向节外球笼右端，采用数控车床精车外径和内径；
步骤八：通过卡盘夹取万向节外球笼左端且顶尖顶在万向节外球笼右端中心孔里，采用滚齿机对万向节外球笼进行滚花键；
步骤九：通过卡盘夹取万向节外球笼左端且顶尖顶在万向节外球笼右端中心孔里，对万向节外球笼进行滚螺纹；
步骤十：掉头通过卡盘夹取万向节外球笼左端且以万向节外球笼中的钟罩段右端面B为基准，采用成形磨床磨削内球面；
步骤十一：清洁万向节外球笼，并进行尺寸检查和填写自检卡片，涂防锈油后入库存放。
进一步的是：所述万向节外球笼经过回火后的硬度为HRC58～62。
进一步的是：所述万向节外球笼精车时必须使用切屑液。
进一步的是：所述万向节外球笼中内球面加工成形磨床采用金刚笔对砂轮进行修形。
本发明中通过取消切槽后将减少工厂一道生产工序，同时将此螺帽更换成自锁螺帽，因而减少不必要的工序，缩短了加工路线，从而大大降低了工艺成本；花键段方便了其安装和连接；万向节外球笼采用渗碳且通过淬火和回火，大大提高了材料的性能，从而提高了其工作性能和使用寿命。内球面内喷涂平均粒径0.8μm～1.5μm二氧化硅颗粒和平均粒径为0.5μm～0.8μm碳化钛颗粒混合物均具有高强度和耐磨的性能，同时粒径较小保证了表面光滑度，涂层厚度适中使得热处理后具有一定的加工性能又保证涂层可以以分子力粘接与沟道表面渗入内部组织，同时内球面采用成形磨大大提高了其加工精度，使其配合更加精准，从而使得其运转更加顺畅且工作可靠稳定。通过Cr、Ni混合在Fe中增强了金属硬度和强度，同时通过拉拔和热锻压的同时添加C，Si，Mn，S粉末使得C，Si，Mn，S均匀固溶在基体表面中，稳定的整体结构，提升了其耐磨性和自润滑性能。
本发明的有益效果如下：结构简单，采用成形磨大大提高了球面的加工精度，从而提高了其运转精度，而且通过热处理大大提高了其使用寿命；通过取消切槽后将减少工厂一道生产工序，同时将此螺帽更换成自锁螺帽，因而减少不必要的工序，减少了了工艺路线，节省了加工时间。本产品硬度大，强度高，同时具有自润滑性及耐磨性，通过坯料拉拔锻压成型技术及热处理大大提高了其使用寿命。
附图说明
图1为本发明的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明的一种具体实施方式的结构左视图。
附图标记说明：
1：钟罩段，2：第一过渡段，3：第二过渡段，4：外螺纹段，5：花键段，6：圆柱段；
11：第一圆柱面，12：第二圆柱面，13：第一圆锥面，14：第二圆锥面，15：第三圆柱面，16：第四圆柱面，17：第五圆柱面，18：内圆锥面，19：内球面。
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：
实施例一
图1和图2示出了本发明的具体实施方式，一种万向节外球笼，包括钟罩段1、第一过渡段2、第二过渡段3、外螺纹段4、花键段5和圆柱段6，所述钟罩段1右端面处设有圆柱段6且钟罩段1与圆柱段6连接处采用圆弧过渡，所述圆柱段6右端面处设有第一过渡段2且圆柱段6与第一过渡段2连接处设有倒角，所述第一过渡段2右端面处设有花键段5且花键段5右端面处设有倒角，所述花键段5右端面处设有第二过渡段3，所述第二过渡段3右端面处设有外螺纹段4且外螺纹段4右侧设有圆柱面，所述外螺纹段4右侧面中心处设有中心孔，所述圆柱面上沿圆周方向均匀分布有六个矩形凹槽。
优选地：外球笼的材料包括下组份：Fe：54％～68％，Cr：12％～15％，Ni：11％～12％，C：11.2％～13.5％，Si:1.4％～1.8％，Mn：0.1％～0.5％，S：≤0.015％，余量杂质；其中外球笼的坯料是由Fe，C，N预制的混合基体上在拉拔和热锻压的同时添加C，Si，Mn，S粉末制备而成。
本发明主要通过Cr、Ni混合在Fe中增强了金属硬度和强度，同时通过拉拔和热锻压的同时添加C，Si，Mn，S粉末使得C，Si，Mn，S均匀固溶在基体表面中，稳定的整体结构，提升了其耐磨性和自润滑性能。
优选地：拉拔和热锻压温度控制在950℃～1050℃，同时空冷至室温，使得硬度达到HRC55，抗拉强度达到780MPa。
优选地：所述钟罩段1外表面从左到右依次由第一圆柱面11、第二圆柱面12、第五圆柱面17、第一圆锥面13、第四圆柱面16、第二圆锥面14和第三圆柱面15组成，所述第一圆柱面11左侧设有圆角，所述第一圆柱面11与第二圆柱面12连接处设有倒角，所述第二圆柱面12与第五圆柱面17之间的连接处设有圆角，所述第一圆锥面13与第四圆柱面16之间的连接处设有圆角，所述第二圆锥面14与第三圆柱面15之间的连接处设有圆角，所述第三圆柱面15右侧设有倒角。
优选地：所述钟罩段1内壁从左到右依次由内球面19和内圆锥面18组成，所述内球面19与内圆锥面18之间的连接处为圆角。
优选地：所述钟罩段1内壁处的内球面表面喷涂有含有平均粒径为0.8μm～1.5μm百分比为5.5～6wt％二氧化硅颗粒以及平均粒径为0.5μm～0.8μm百分比为2.2～2.5wt％碳化钛颗粒，厚度为0.5mm～0.8mm的耐磨耐高温涂层；后通过淬火温度为870～890℃，回火温度为180～200℃的热处理工艺。
优选地：所述花键段5采用渗碳处理，渗碳深度为1.2～2.1mm且渗碳后的硬度为HRC58～62。
实施例二
一种万向节外球笼的加工工艺，包含以下步骤：
步骤一：根据万向节外球笼外形尺寸进行棒料下料，所述棒料是由Fe：54％～68％，Cr：12％～15％，Ni：11％～12％，余量杂质，预制的混合基体；
步骤二：棒料通过拉拔以及锻造模具热锻造出万向节外球笼毛坯，在拉拔和热锻压的同时添加占重量为C：11.2％～13.5％，Si:1.4％～1.8％，Mn：0.1％～0.5％，S：≤0.015％的粉末；拉拔和热锻压温度控制在810℃～830℃，同时空冷至室温，使得硬度达到HRC55，抗拉强度达到780MPa。
步骤三：通过卡盘夹取毛坯左端，采用数控车床粗车外径并在外螺纹段4右端面中心处钻孔；
步骤四：掉头通过卡盘夹取毛坯右端，采用数控车床粗车外径和内径；
步骤五：向内球面19表面喷涂耐磨耐高温涂层；之后对万向节外球笼进行渗碳淬火处理，淬火温度为870～890℃，时间为1～1.5h，淬火后进行回火处理，回火温度为180～200℃，时间为5～6h；
步骤六：通过卡盘夹取万向节外球笼左端且顶尖顶在万向节外球笼右端中心孔里，采用数控车床精车外径且加工万向节外球笼右端的六个矩形凹槽；
步骤七：掉头通过卡盘夹取万向节外球笼右端，采用数控车床精车外径和内径；
步骤八：通过卡盘夹取万向节外球笼左端基准A且顶尖顶在万向节外球笼右端中心孔里，采用滚齿机对万向节外球笼进行滚花键；
步骤九：通过卡盘夹取万向节外球笼左端基准A且顶尖顶在万向节外球笼右端中心孔里，对万向节外球笼进行滚螺纹；
步骤十：掉头通过卡盘夹取万向节外球笼左端基准A且以万向节外球笼中的钟罩段右端面B为基准，采用成形磨床磨削内球面；
步骤十一：清洁万向节外球笼，并进行尺寸检查和填写自检卡片，涂防锈油后入库存放。
优选地：所述万向节外球笼经过回火后的硬度为HRC58～62。
优选地：所述万向节外球笼精车时必须使用切屑液。
优选地：所述万向节外球笼中内球面加工成形磨床采用金刚笔对砂轮进行修形。
上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种万向节外球笼，其特征在于：包括钟罩段、第一过渡段、第二过渡段、外螺纹段、花键段和圆柱段，所述外螺纹段右侧面中心处设有中心孔，所述圆柱面上沿圆周方向均匀分布有六个矩形凹槽。所述外球笼的材料包括下组份：Fe：54％～68％，Cr：12％～15％，Ni：11％～12％，C：11.2％～13.5％，Si:1.4％～1.8％，Mn：0.1％～0.5％，S：≤0.015％，余量杂质；其中外球笼的坯料是由Fe，C，N预制的混合基体上在拉拔和热锻压的同时添加C，Si，Mn，S粉末制备而成。
2.如权利要求1所述的一种万向节外球笼，其特征在于：拉拔和热锻压温度控制在950℃～1050℃，同时空冷至室温，使得硬度达到HRC55，抗拉强度达到780MPa。
3.如权利要求2所述的一种万向节外球笼，其特征在于：所述钟罩段右端面处设有圆柱段且钟罩段与圆柱段连接处采用圆弧过渡，所述圆柱段右端面处设有第一过渡段且圆柱段与第一过渡段连接处设有倒角，所述第一过渡段右端面处设有花键段且花键段右端面处设有倒角，所述花键段右端面处设有第二过渡段，所述第二过渡段右端面处设有外螺纹段且外螺纹段右侧设有圆柱面，所述钟罩段外表面从左到右依次由第一圆柱面、第二圆柱面、第五圆柱面、第一圆锥面、第四圆柱面、第二圆锥面和第三圆柱面组成，所述第一圆柱面左侧设有圆角，所述第一圆柱面与第二圆柱面连接处设有倒角，所述第二圆柱面与第五圆柱面之间的连接处设有圆角，所述第一圆锥面与第四圆柱面之间的连接处设有圆角，所述第二圆锥面与第三圆柱面之间的连接处设有圆角，所述第三圆柱面右侧设有倒角。
4.如权利要求1-3所述的一种万向节外球笼，其特征在于：所述钟罩段内壁从左到右依次由内球面和内圆锥面组成，所述内球面与内圆锥面之间的连接处为圆角。
5.如权利要求4所述的一种万向节外球笼，其特征在于：所述钟罩段内壁处的内球面表面喷涂有含有平均粒径为0.8μm～1.5μm百分比为5.5～6wt％二氧化硅颗粒以及平均粒径为0.5μm～0.8μm百分比为2.2～2.5wt％碳化钛颗粒，厚度为0.5mm～0.8mm的耐磨耐高温涂层；后通过淬火温度为870～890℃，回火温度为180～200℃的热处理工艺。
6.如权利要求7所述的一种万向节外球笼，其特征在于：所述花键段采用渗碳处理，渗碳深度为1.2～2.1mm且渗碳后的硬度为HRC58～62。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述万向节外球笼的加工工艺，其特征在于：包含以下步骤：
步骤一：根据万向节外球笼外形尺寸进行棒料下料，所述棒料是由Fe，C，N预制的混合基体；
步骤二：棒料通过拉拔以及锻造模具热锻造出万向节外球笼毛坯，在拉拔和热锻压的同时添加C，Si，Mn，S粉末；拉拔和热锻压温度控制在810℃～830℃，同时空冷至室温，使得硬度达到HRC55，抗拉强度达到780MPa。。
步骤三：通过卡盘夹取毛坯左端，采用数控车床粗车外径并在外螺纹段右端面中心处钻孔；
步骤四：掉头通过卡盘夹取毛坯右端，采用数控车床粗车外径和内径；
步骤五：向内球面表面喷涂耐磨耐高温涂层；之后对万向节外球笼进行渗碳淬火处理，淬火温度为870～890℃，时间为1～1.5h，淬火后进行回火处理，回火温度为180～200℃，时间为5～6h；
步骤六：通过卡盘夹取万向节外球笼左端且顶尖顶在万向节外球笼右端中心孔里，采用数控车床精车外径且加工万向节外球笼右端的六个矩形凹槽；
步骤七：掉头通过卡盘夹取万向节外球笼右端，采用数控车床精车外径和内径；
步骤八：通过卡盘夹取万向节外球笼左端且顶尖顶在万向节外球笼右端中心孔里，采用滚齿机对万向节外球笼进行滚花键；
步骤九：通过卡盘夹取万向节外球笼左端且顶尖顶在万向节外球笼右端中心孔里，对万向节外球笼进行滚螺纹；
步骤十：掉头通过卡盘夹取万向节外球笼左端基准A且以万向节外球笼中的钟罩段右端面B为基准，采用成形磨床磨削内球面；
步骤十一：清洁万向节外球笼，并进行尺寸检查和填写自检卡片，涂防锈油后入库存放。
8.如权利要求6所述的一种万向节外球笼的加工工艺，其特征在于：所述万向节外球笼经过回火后的硬度为HRC58～62。
9.如权利要求6所述的一种万向节外球笼的加工工艺，其特征在于：所述万向节外球笼精车时必须使用切屑液。
10.如权利要求6所述的一种万向节外球笼的加工工艺，其特征在于：所述万向节外球笼中内球面加工成形磨床采用金刚笔对砂轮进行修形。
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