CN111347004A - 一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺，属于汽车零部件技术领域。它解决了现有产品合格率低的问题。本汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺，具体包括以下步骤：切割圆形棒料、退火、抛丸、磷皂化处理、液压锻造处理、修整、淬火、喷砂、防锈和磨耳孔，油压机由主体和模具组件组成，模具组件分为上下两部分，模具上部由模板、凸模垫块、固定套和凸模组成，模具下部由压板、凹模、垫板、支撑、模座和卸料顶杆组成。本发明具有合格率高的优点。

Description

一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺
技术领域
本发明属于汽车零部件技术领域，涉及一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺。
背景技术
目前，汽车转向柱轴叉通常都是由花键轴、花键套以及万向节叉组成。传统的加工方法为：首先，分别加工花键轴、花键套以及万向节叉；其次，将加工好的花键轴、花键套以及万向节叉分别进行焊接后成型。然而，在所述花键轴、花键套以及万向节叉等零件的焊接过程中，容易造成零件之间的应力变形、假焊、漏焊，从而导致焊接不牢等缺陷，留下安全隐患。此外，万向节叉的挤压通常采用加热挤压的工艺，然而此工艺是对万向节叉加热后分次进行挤压抽齿，导致材料表面粗糙，精度降低；加热过后多次挤压对产品内部分子结构造成变化，形成隐形断裂面，裂痕废品率高，产品合格率低。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种整体挤压压制成型且合格率高的成型工艺。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺，具体包括以下步骤：
步骤 1、切割圆形棒料，同时将圆形棒料割切成所述需要的尺寸；
步骤 2、将切割后的圆形棒料进行球化退火制胚；退火过程中，将切割后的圆形棒料放入退火炉加热至 800度，然后保温 2小时后，随着退火炉冷却至 550度时出炉，然后空冷冷却至室温；
步骤 3、在退火步骤后和制胚过程前，将经过退火后的圆形棒料放入抛丸机进行抛丸，在抛丸过程中，选用 80号钢砂进行抛丸 15-20分钟，通过抛丸去掉圆形棒料表面氧化层及少量的毛刺；
步骤 4、在完成抛丸后和制胚过程前，对圆形棒料进行磷皂化处理，而磷皂化分为以下两步：（1）首先将抛丸后圆形棒料通过水洗干燥后放入 70-80摄氏度的磷化液中磷化 30-40分钟，（2）将磷化液中磷化处理后的圆形棒料拿出，并对其通过水洗和干燥，再将其放入皂化池中于 75-85摄氏度皂化处理 10-25分钟，完成皂化处理后将圆形棒料提出并对其水洗和干燥；
步骤 5、完成磷皂化处理后，就可以对圆形棒料放入油压机中进行进行液压锻造处理，液压锻造的步骤如下：
a、油压机由主体和模具组件组成，根据圆柱棒料的加工选择不同的模具组件，模具组件分为上下两部分，模具上部由模板、凸模垫块、固定套和凸模组成，模具下部由压板、凹模、垫板、支撑、模座和卸料顶杆组成；
b、将圆形棒料放入凹模型腔中，使圆形棒料通过正挤压使圆柱棒料的上部镦粗变形，圆柱棒料的下部形成中空的杆部；
c、镦粗变形后，更换凸模，使圆柱棒料的上部通过反挤压填充形成叉形；
步骤 6、完成液压锻造处理后，对成型后的圆形棒料进行修整，切掉圆形棒料中节叉上的多余材料后，冲切形成圆弧；然后对节叉去毛刺，再依次对花键部份进行车加工和钻孔；
步骤 7、将车加工和钻孔后的圆形棒料进行球化退火制胚；退火过程中，将圆形棒料放入退火炉加热至 800 度，然后保温 2小时后，随着退火炉冷却至 550度时出炉，然后空冷冷却至室温；
步骤 8、在完成退火后，对圆形棒料进行磷皂化处理，而磷皂化分为以下两步：（1）首先将圆形棒料通过水洗干燥后放入70-80摄氏度的磷化液中磷化30-40分钟，（2）将磷化液中磷化处理后的圆形棒料拿出，并对其通过水洗和干燥，再将其放入皂化池中于 75-85摄氏度皂化处理 10-25分钟，完成皂化处理后将圆形棒料提出并对其水洗和干燥；
步骤 9、将磷皂化处理后的圆形棒料放入抛丸机进行抛丸，在抛丸过程中，选用 80号钢砂进行抛丸 15-20分钟，通过抛丸去掉圆形棒料表面氧化层及少量的毛刺；
步骤 10、完成上述步骤后，对圆形棒料进行防锈处理；
步骤 11、完成防锈处理后，对圆形棒料中的杆部通过冷挤压形成内花键。
步骤 12、对防锈处理后的圆形棒料中的节叉部分进行精加工。
在上述的一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺中，还包括步骤 13、对成品进行硬度、表面粗糙度、裂痕、隐形裂痕、尺寸、扭力测试、疲劳测试，当上述检测合格后，才能包装出厂。
在上述的一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺中，油压机的挤压速度为100mm/s，剪切摩擦的摩擦因数为 0.12，热传道系数为 5，初始温度为 20摄氏度，正挤压时，挤压行程为26.2mm，反挤压时，挤压行程为 14.8mm，挤内花键时，挤压行程为 18.2mm。在上述的一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺中，所述的圆形棒料为塑性体，材料为 35钢，凹模和凸模为刚性体。
在上述的一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺中，所述的皂化池中的皂化液由料液质量 1：15-20，将皂粉、润滑剂加入 40-50摄氏度的温水中，搅拌至溶解，所述的皂化液油度不小于2.2，酸碱度PH7.5-8.5。
与现有技术相比，本汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺具有以下优点：
1、本发明采用冷压压制成型工艺，冷压是对物料在结晶温度以下的成型加工，是在回复温度以下进行的锻造，表面质量好，尺寸精度高，使金属强化，有效的保护了材料本身的分子结构，提高零件的强度，提高产量，冷压可以多段多次加工保护了材料的组织结构发生变化，且多段液压过后产品内部纹路清晰，未形成断列痕迹，使产品使用寿命提高；
2、冷压前进行退火处理，使材料更容易成型且不易变形；硬度过高会导致冷压时产品拉伸不到需要的尺寸，硬度过低会容易形成圆孔收缩及产品变形；冷压后进行热加工处理，能够使产品的硬度达到 HRB90-105，提高了产品的硬度及韧性，降低了产品表面的脱碳的情况；
3、加工处理后对工件表面进行喷砂处理，不仅能够使工件表面的清洁等级达到 Sa2.5级，还能够提高工件的抗疲劳性及耐久性；
4、退火后的产品进行磷皂化处理，通过磷化处理起到防锈的作用，通过皂化处理增加工件表面润滑性能，让接下来的工序加工更顺畅，表面更光洁。
附图说明
图 1是本汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺中的主视结构示意图。 图 2是本汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺中模具组件的部分剖视结构示意图。
图 3是本汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺中圆形棒料成形过程示意图。
图中，1、主体；2、模具组件；3、模板； 5、固定套；6、凸模；7、压板；8、凹模；9、垫板；10、支撑；11、模座；12、卸料顶杆。
具体实施方式 以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图 1、图 2、图 3所示，本汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺，具体包括以下步骤： 步骤 1、切割圆形棒料，同时将圆形棒料割切成所述需要的尺寸；
步骤 2、将切割后的圆形棒料进行球化退火制胚；退火过程中，将切割后的圆形棒料放入退火炉加热至 800度，然后保温 2小时后，随着退火炉冷却至 550度时出炉，然后空冷冷却至室温；
步骤 3、在退火步骤后和制胚过程前，将经过退火后的圆形棒料放入抛丸机进行抛丸，在抛丸过程中，选用 80号钢砂进行抛丸 15-20分钟，通过抛丸去掉圆形棒料表面氧化层及少量的毛刺；
步骤 4、在完成抛丸后和制胚过程前，对圆形棒料进行磷皂化处理，而磷皂化分为以下两步：（1）首先将抛丸后圆形棒料通过水洗干燥后放入 70-80摄氏度的磷化液中磷化 30-40分钟，（2）将磷化液中磷化处理后的圆形棒料拿出，并对其通过水洗和干燥，再将其放入皂化池中于 75-85摄氏度皂化处理 10-25分钟，完成皂化处理后将圆形棒料提出并对其水洗和干燥；
步骤 5、完成磷皂化处理后，就可以对圆形棒料放入油压机中进行进行液压锻造处理，液压锻造的步骤如下：
a、油压机由主体和模具组件组成，根据圆柱棒料的加工选择不同的模具组件，模具组件分为上下两部分，模具上部由模板、凸模垫块、固定套和凸模组成，模具下部由压板、凹模、垫板、支撑、模座和卸料顶杆组成；
b、将圆形棒料放入凹模型腔中，使圆形棒料通过正挤压使圆柱棒料的上部镦粗变形，圆柱棒料的下部形成中空的杆部；
c、镦粗变形后，更换凸模，使圆柱棒料的上部通过反挤压填充形成叉形；
步骤 6、完成液压锻造处理后，对成型后的圆形棒料进行修整，切掉圆形棒料中节叉上的多余材料后，冲切形成圆弧；然后对节叉去毛刺，再依次对花键部份进行车加工和钻孔；
步骤 7、采用多用炉对圆形棒料进行淬火，将修整后的圆形棒料加热到 840-900摄氏度渗碳保温 5-10小时；然后冷却至70-100 度后，回火至150-240摄氏度，保温1.5-2.5小时，然后出炉；
步骤 8、在完成退火后，对圆形棒料进行磷皂化处理，而磷皂化分为以下两步：（1）首先将圆形棒料通过水洗干燥后放入70-80摄氏度的磷化液中磷化30-40分钟，（2）将磷化液中磷化处理后的圆形棒料拿出，并对其通过水洗和干燥，再将其放入皂化池中于 75-85摄氏度皂化处理 10-25分钟，完成皂化处理后将圆形棒料提出并对其水洗和干燥；
步骤 9、将磷皂化处理后的圆形棒料放入抛丸机进行抛丸，在抛丸过程中，选用 80号钢砂进行抛丸 15-20分钟，通过抛丸去掉圆形棒料表面氧化层及少量的毛刺；
步骤 10、完成上述步骤后，对圆形棒料进行防锈处理；
步骤 11、完成防锈处理后，对圆形棒料中的杆部通过冷挤压形成内花键；
步骤 12、对防锈处理后的圆形棒料中的节叉部分进行精加工。
步骤 13、对成品进行硬度、表面粗糙度、裂痕、隐形裂痕、尺寸、扭力测试、疲劳测试，当上述检测合格后，才能包装出厂。
作为优选结构，油压机的挤压速度为 100mm/s，剪切摩擦的摩擦因数为 0.12，热传道系数为5，初始温度为 20摄氏度，正挤压时，挤压行程为26.2mm，反挤压时，挤压行程为14.8mm，挤内花键时，挤压行程为 18.2mm。工件形成过程中，温度分布十分不均匀，昀低温度为 20摄氏度左右，昀高为 715摄氏度左右，温度的变化由塑性变形和摩擦引起。
作为优选结构，圆形棒料为塑性体，材料为 35钢，凹模和凸模为刚性体。
作为优选结构，皂化池中的皂化液由料液质量1：15-20，将皂粉、润滑剂加入40-50摄氏度的温水中，搅拌至溶解，所述的皂化液油度不小于2.2，酸碱度PH7.5-8.5。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺，具体包括以下步骤：
步骤 1、切割圆形棒料，同时将圆形棒料割切成所述需要的尺寸；
步骤 2、将切割后的圆形棒料进行球化退火制胚；退火过程中，将切割后的圆形棒料放入退火炉加热至 800 度，然后保温 2小时后，随着退火炉冷却至 550度时出炉，然后空冷冷却至室温；
步骤 3、在退火步骤后和制胚过程前，将经过退火后的圆形棒料放入抛丸机进行抛丸，在抛丸过程中，选用 80号钢砂进行抛丸 15-20分钟，通过抛丸去掉圆形棒料表面氧化层及少量的毛刺；
步骤 4、在完成抛丸后和制胚过程前，对圆形棒料进行磷皂化处理，而磷皂化分为以下两步：（1）首先将抛丸后圆形棒料通过水洗干燥后放入70-80摄氏度的磷化液中磷化30-40分钟，（2）将磷化液中磷化处理后的圆形棒料拿出，并对其通过水洗和干燥，再将其放入皂化池中于 75-85摄氏度皂化处理 10-25分钟，完成皂化处理后将圆形棒料提出并对其水洗和干燥；
步骤 5、完成磷皂化处理后，就可以对圆形棒料放入油压机中进行进行液压锻造处理，液压锻造的步骤如下：
a、油压机由主体（1）和模具组件（2）组成，根据圆柱棒料的加工选择不同的模具组件（2），模具组件（2）分为上下两部分，模具上部由模板（3）、凸模垫块、固定套（5）和凸模（6）组成，模具下部由压板（7）、凹模（8）、垫板（9）、支撑（10）、模座（11）和卸料顶杆（12）组成；
b、将圆形棒料放入凹模（8）型腔中，使圆形棒料通过正挤压使圆柱棒料的上部镦粗变形，圆柱棒料的下部形成中空的杆部；
c、镦粗变形后，更换凸模（6），使圆柱棒料的上部通过反挤压填充形成叉形；
步骤 6、完成液压锻造处理后，对成型后的圆形棒料进行修整，切掉圆形棒料中节叉上的多余材料后，冲切形成圆弧；然后对节叉去毛刺，再依次对花键部份进行车加工和钻孔；
步骤 7、将车加工和钻孔后的圆形棒料进行球化退火制胚；退火过程中，将圆形棒料放入退火炉加热至 800 度，然后保温 2小时后，随着退火炉冷却至 550度时出炉，然后空冷冷却至室温；
步骤 8、在完成退火后，对圆形棒料进行磷皂化处理，而磷皂化分为以下两步：（1）首先将圆形棒料通过水洗干燥后放入70-80摄氏度的磷化液中磷化30-40分钟，（2）将磷化液中磷化处理后的圆形棒料拿出，并对其通过水洗和干燥，再将其放入皂化池中于 75-85摄氏度皂化处理 10-25分钟，完成皂化处理后将圆形棒料提出并对其水洗和干燥；
步骤 9、将磷皂化处理后的圆形棒料放入抛丸机进行抛丸，在抛丸过程中，选用 80号钢砂进行抛丸 15-20分钟，通过抛丸去掉圆形棒料表面氧化层及少量的毛刺；
步骤 10、完成上述步骤后，对圆形棒料进行防锈处理；
步骤 11、完成防锈处理后，对圆形棒料中的杆部通过冷挤压形成内花键；
步骤 12、对防锈处理后的圆形棒料中的节叉部分进行精加工。
2.根据权利要求 1所述的一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺，其特征在于，还包括步骤 13、对成品进行硬度、表面粗糙度、裂痕、隐形裂痕、尺寸、扭力测试、疲劳测试，当上述检测合格后，才能包装出厂。
3.根据权利要求 1所述的一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺，其特征在于，油压机的挤压速度为100mm/s，剪切摩擦的摩擦因数为 0.12，热传道系数为 5，初始温度为 20摄氏度，正挤压时，挤压行程为 26.2mm，反挤压时，挤压行程为 14.8mm，挤内花键时，挤压行程为 18.2mm。
4.根据权利要求 1所述的一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺，其特征在于，所述的圆形棒料为塑性体，材料为 35钢，凹模（8）和凸模（6）为刚性体。
5.根据权利要求 1所述的一种汽车万向节叉整体件冷挤压压制成型工艺，其特征在于，所述的皂化池中的皂化液由料液质量 1：15-20，将皂粉、润滑剂加入 40-50摄氏度的温水中，搅拌至溶解，所述的皂化液油度不小于 2.2，酸碱度 PH7.5-8.5。
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