CN111480016A - 铝部件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供能够防止花键形状发生碎裂的铝部件及其制造方法。铝部件的制造方法包括:成形步骤,该成形步骤获取具有在轴向方向上延伸并且在周向上连续形成的突出形状(f)的铝铸件产品;以及切削步骤,在该切削步骤中,通过沿着规定的机加工直径(D)切削在所述成形步骤中形成的所述突出形状(f)的远端侧而获得规定尺寸的花键形状(S),其中,所述突出形状(f)构造成使得其横向侧面(fa)从近端侧朝远端侧倾斜成锥形,并且远端侧的横向侧面(fa)在切削步骤中被切削成具有斜面(fb),该斜面(fb)的倾斜角小于近端侧的横向侧面的倾斜角。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有在轴向方向上延伸并且在周向上连续布置的突出部的铝部件及制造该铝部件的方法。
背景技术
安装在例如汽车中的典型的多盘离合器装置包括通过将金属材料形成为圆筒形而获得的离合器壳体。离合器壳体具有花键,离合器片或离合器盘可以在其内周表面或外周表面上装配至花键。具有花键的离合器壳体例如通过成形步骤和切削步骤而获得。在成形步骤中,将铝材料铸造成铝铸件,该铝铸件具有在轴向方向上延伸并且在周向上连续布置的突出部。在切削步骤中,沿着具有预定加工直径的加工线切削(更具体地,用数控车床加工)在成形步骤中形成的突出部的突出端,以形成预定尺寸的花键。该现有技术不涉及文献公知的发明,因此,这里没有引用的现有技术文献的信息。
发明内容
技术问题
不幸的是,根据上述现有技术,当通过使用数控车床切削突出部的突出端而形成预定尺寸的花键时,存在当切削工具经过时突出部的一部分将会碎裂的风险。更具体地,参考图22的(a),当用切削工具T沿着具有预定加工直径D的加工线切削突出部f的突出端时,存在这样的风险:当切削工具T经过突出部f时,突出部f的一部分(拐角部分)将会掉落,从而在花键上留下碎裂部分d(如图22的(b)中所示)。具有碎裂部分d的花键会引起以下问题:当将离合器片或离合器盘装配至花键以提供离合器的功能时,不能实现令人满意的动力传递。
鉴于上述情况做出了本发明,并且本发明提供了一种能够借以减少花键碎裂的发生的铝部件和铝部件的制造方法。
解决问题的方案
根据第一方面的本发明,一种铝部件的制造方法包括:成形步骤,该成形步骤具有在轴向方向上延伸并且在周向上连续布置的突出部的铝铸件;以及切削步骤,该切削步骤沿着具有预定加工直径的加工线切削在所述成形步骤中形成的所述突出部的突出端部,从而获得预定尺寸的花键。每个突出部均形成为使得其侧表面在从基端到突出端的方向上倾斜成锥形,并且使得每个侧表面的与所述突出端相邻并且在所述切削步骤中被切削的部分是倾斜表面或倒圆部分,所述倾斜表面的倾斜角小于所述侧表面的与所述基端相邻的部分的倾斜角。
根据第二方面的本发明,在根据第一方面所述的铝部件的制造方法中,将每个突出部的所述倾斜表面相对于所述突出部的突出端面的倾斜角设定在约10°至约50°的范围内。
根据第三方面的本发明,在根据第一或第二方面所述的铝部件的制造方法中,每个突出部均形成为使得其突出端面相对于所述轴向方向倾斜,并且所述倾斜表面或所述倒圆部分的宽度在所述突出端面较高的区域中比在所述突出端面较低的区域中大。
根据第四方面的本发明,在根据第一至第三方面中的任一项所述的铝部件的制造方法中,所述花键构造为允许将多个离合器片或离合器盘装配并组装到其上。
根据第五方面的本发明,一种由铝铸件形成的铝部件,所述铝铸件具有在轴向方向上延伸并且在周向上连续布置的突出部,所述突出部包括待沿具有预定加工直径的加工线切削以获得预定尺寸的花键的突出端部。每个突出部均形成为使得其侧表面在从基端到突出端的方向上倾斜成锥形,并且使得每个侧表面的与所述突出端相邻并且在所述切削步骤中被切削的部分是倾斜表面或倒圆部分,所述倾斜表面的倾斜角小于所述侧表面的与所述基端相邻的部分的倾斜角。
根据第六方面的本发明,在第五方面所述的铝部件中,每个突出部的所述倾斜表面相对于所述突出部的突出端面的所述倾斜角被设定在约10°至约50°的范围内
根据第七方面的本发明,在根据第五或第六方面所述的铝部件中,每个突出部均形成为使得其突出端面相对于所述轴向方向倾斜,并且所述倾斜表面或所述倒圆部分的宽度在所述突出端面较高的区域中比在所述突出端面较低的区域中大。
根据第八方面的本发明,在根据第五至第七方面中的任一项所述的铝部件中,所述花键构造成允许多个离合器片或离合器盘装配并组装到其上。
发明的有益效果
根据第一和第五方面的本发明,每个突出部均形成为使得其侧表面在从基端到突出端的方向上倾斜成锥形,并且使得每个侧表面的与所述突出端相邻并且在所述切削步骤中被切削的部分是倾斜表面或倒圆部分,所述倾斜表面的倾斜角小于所述侧表面的与所述基端相邻的部分的倾斜角。因此,能够减少花键碎裂的发生。
根据第二和第六方面的本发明,每个突出部的所述倾斜表面相对于所述突出部的突出端面的所述倾斜角被设定在约10°至约50°的范围内。因此,能够更有效地减少花键破裂的发生。
根据第三和第七方面的本发明,每个突出部均形成为使得其突出端面相对于所述轴向方向倾斜,并且所述倾斜表面或所述倒圆部分的宽度在所述突出端面较高的区域中比在所述突出端面较低的区域中大。因此,即使当每个突出部均具有拔模角时,也能够根据取决于拔模角发生碎裂的容易程度来增大倾斜表面或倒圆部分的宽度。因此,能够更有效地减少花键碎裂的发生。
根据第四和第八方面的本发明,花键构造成允许将多个离合器片或离合器盘装配并组装到其上。因此,当离合器片或离合器盘可靠地装配至花键以提供多盘离合器的功能时,能够可靠地传递或阻挡力。
附图说明
[图1]根据本发明的一个实施方式的铝铸件的立体图。
[图2]铝铸件的立体图。
[图3]铝铸件的三视图。
[图4]沿着图3中的线IV-IV剖切的剖面图。
[图5]沿着图3中的线V-V剖切的剖面图。
[图6]沿着图3中的线VI-VI剖切的剖面图。
[图7]示出铝铸件的突出部的示意图(侧视图)。
[图8]示出突出部的示意图(从突出端面侧观察)。
[图9]示出突出部(剖面形状)的示意图。
[图10]示出切削之前的突出部(剖面形状)的示意图。
[图11]示出切削之后的突出部(剖面形状)的示意图。
[图12]通过切削铝铸件获得的铝部件的立体图。
[图13]铝部件的立体图。
[图14]铝部件的三视图。
[图15]沿着图14中的线X-X剖切的剖面图。
[图16]示出铝部件的花键的示意图(侧视图)。
[图17]示出铝部件的示意图(从突出端面侧观察)。
[图18]示出铝部件的制造步骤的流程图。
[图19]示出根据本实施方式的不具有倾斜表面的铝铸件的激冷层的显微图。
[图20]示出根据本实施方式的具有倾斜表面的铝铸件的激冷层的显微图。
[图21]示出根据本发明的另一实施方式的铝铸件的突出部的示意图。
[图22]图22的(a)示出根据现有技术的铝铸件的突出部在切削之前的示意图,图22的(b)示出在切削之后突出部的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明的实施方式。
根据本实施方式的铝部件由安装在例如车辆中的多盘离合器装置的离合器壳体组成。参考图1至图6,通过切削一体形成有第一圆筒形部分1a和第二圆筒形部分1b的铝铸件1来获得铝部件。更具体地,如图18中所示,通过成形步骤S1和切削步骤S2获得根据本实施方式的铝部件(离合器壳体)。在成形步骤S1中,获得铝铸件1,该铝铸件1具有在轴向方向X上延伸并且在周向上连续布置的突出部f。在切削步骤S2中,沿着具有预定加工直径D的加工线切削(用车床加工)在成形步骤S1中形成的突出部f的突出端部,以形成预定尺寸的花键S。
现在将描述在成形步骤S1中获得的铝铸件1。
铝铸件1是通过将熔融状态的铝材料以高压和高速度引入铸模的型腔中,然后冷却并固化该材料而获得的。在本实施方式中,铝材料是含有预定量的硅(Si)的铝(Al)的熔融金属。铝铸件1与第一圆筒形部分1a和第二圆筒形部分1b一体地形成。
沿轴向方向X延伸的突出部f在第一圆筒形部分1a和第二圆筒形部分1b的周向Y上的整个区域上连续地布置在第一圆筒形部分1a的内外周表面以及第二圆筒形部分1b的内周表面上。如图7至图9中所示,突出部f均具有这样的突出形状,该突出形状包括一对侧表面fa和突出端面fd,并且在高度方向Z上突出。在彼此相邻的突出部f之间形成有凹部g,从而突凹图案在周向Y上连续地延伸。
如图9中所示,每个突出部f均形成为使得其侧表面fa(基部侧表面fc和倾斜表面fb)在从基端(与凹部g相邻的端部)到突出端(与突出端面fd相邻的端部)的方向上倾斜成锥形。沿着具有预定加工直径D的加工线切削每个突出部f的突出端部(在本实施方式中为倾斜表面fb),以形成具有预定尺寸的花键S(例如,参见图11)。
如图9至图11中所示,根据本实施方式的每个突出部f均形成为使得其每个侧表面fa均包括与基端相邻的基部侧表面fc和与突出端相邻的倾斜表面fb,并且使得每个侧表面的与突出端相邻并且在切削步骤中被切削的部分(倾斜表面fb)的倾斜角小于侧表面的与基端相邻的部分(基部侧表面fc)的倾斜角。更具体地,倾斜表面fb相对于突出部f的突出端面fd具有倾斜角α,该倾斜角α小于基部侧表面fc相对于突出端面fd的倾斜角β。特别地,倾斜表面fb的倾斜角α优选在大约10°至大约50°的范围内。
另外,如图7和图8中所示,根据本实施方式的每个突出部f均形成为使得其突出端面fd相对于轴向方向X倾斜(在图7和图8中,在从顶部到底部的方向向上倾斜),并且使得每个倾斜表面fb的宽度在突出端面fd较高的区域(图7和图8中的下部区域)中比在突出端面fd较低的区域(图7和图8中的上部区域)中大。换句话说,如图8中所示,假设每个倾斜表面fb均在突出部f在高度方向Z上的尺寸较大的那一侧具有宽度H1,并且在突出部f在高度方向Z上的尺寸较小的那一侧具有宽度H2,H1大于H2。
通过在切削步骤S2中切削突出部f,上述铝铸件1形成离合器壳体2(铝部件)。如图12至图15中所示,离合器壳体2一体形成有第一圆筒形部分2a和第二圆筒形部分2b。通过切削突出部f而获得的花键S形成在第一圆筒形部分2a的内周和外周表面上以及第二圆筒形部分2b的内周表面上。
形成在第一圆筒形部分2a和第二圆筒形部分2b上的花键S允许多个离合器片装配和组装到其上。组装至离合器壳体2的离合器片和装配至离合器构件(未示出)的离合器盘交替地堆叠以用作安装在例如汽车等车辆中的离合器装置(多盘离合器)。在这种情况下,离合器盘和离合器片彼此压接触以使得能够传递车辆的驱动力,并且从压接触状态被释放以阻止车辆的驱动力的传递。
第一圆筒形部分2a的内周和外周表面以及第二圆筒形部分2b的内周表面均具有沿周向Y延伸成与花键S交叉的附接槽e。附接槽e形成在第一圆筒部分2a和第二圆筒部分2b的开口端附近,并且附接槽e上可附接防止装配至花键S的离合器盘被移除的弹性挡圈。尽管根据本实施方式的花键S构造成允许离合器片装配和组装到其上,但是花键S可替代地构造成允许多个离合器盘装配到其上以提供多盘离合器,在多盘离合器中,装配至离合器构件(未示出)的离合器盘和离合器片交替堆叠。
在根据本实施方式的切削步骤S2中,如图10和图11中所示,通过使用切削工具T沿着具有预定加工直径D的加工线切削(用车床加工)在成形步骤S1中形成的每个突出部f的突出端部(倾斜表面fb)以形成预定尺寸(成品部件的所需尺寸)的花键S。更具体地,当车床的切削工具T沿着具有预定加工直径D的加工线旋转时(实际上,铝铸件1相对于沿轴向方向移动的切削工具T旋转),切削工具T与每个突出部f的其中一个侧表面fa的倾斜表面fb接触,然后经过另一个侧表面fa的倾斜表面fb(参见图11)。
根据本实施方式的每个突出部f均形成为使得每个侧表面fa的与突出端相邻并且在切削步骤S2中被切削的部分是倾斜表面fb,该倾斜表面fb的倾斜角小于侧表面的与基端相邻的部分(基部侧表面fc)的倾斜角。因此,如图11中所示,当切削工具T经过倾斜表面fb时(当切削工具T离开突出部f时),由切削工具T施加至突出部f的力a产生并且在用于去除突出部f的表面的方向上作用的力b可以被减小。因此,当切削突出部f时,能够减少碎裂的发生。
如图16和图17中所示,在花键S的在轴向方向X上的整个区域(排除形成附接槽e的区域的整个区域)上,通过切削加工而获得的每个花键S在高度方向Z上的突出距离由加工直径D限定。每个花键S均包括侧表面Sa和突出端面Sd。突出端面Sd是作为使用切削工具T的切削加工的结果而形成的表面。侧表面Sa包括:基部侧表面Sc,该基部侧表面Sc是相应的突出部f的未底切的基部侧表面fc;以及倾斜表面Sb,该倾斜表面Sb是倾斜表面fb的一部分(倾斜表面fb的与基部侧表面fc连接且未被切除的部分)。因此,根据本实施方式的每个花键S在与突出端面Sd相邻的区域中包括倾斜表面Sb,该倾斜表面Sb是倾斜表面fb的未被切除的部分。因此,离合器片或离合器盘通过由倾斜表面Sb引导而能够平滑地装配至花键S。
根据本实施方式的每个突出部f均形成为使得其突出端面fd相对于轴向方向X倾斜并且每个倾斜表面fb的宽度在突出端面fd较高的区域中均比在突出端面fd较低的区域中大。因此,即使在成形步骤S1中形成的突出部f均具有拔模角(朝开口端向下倾斜的表面),也能够有效地减少切削加工S2中碎裂的发生。更具体地,在突出端面fd倾斜的情况下,当切削工具T切削突出部f的端部时,在突出端面fd较高的区域中比在突出端面fd较低的区域中更容易发生碎裂。因此,通过将每个倾斜表面fb形成为使得在容易发生碎裂的区域中的宽度大于在不容易发生碎裂的区域中的宽度,能够更有效地减少花键S碎裂的发生。
如上所述,根据本实施方式的每个突出部f均形成为使得每个侧表面fa的与突出端相邻并且在切削步骤S2中被切削的部分是倾斜表面fb,该倾斜表面fb的倾斜角小于侧表面的与基端相邻的部分(基部侧表面fc)的倾斜角。另选地,参考图21,可以替代地形成突出部h,每个突出部h均形成为使得其每个侧表面fa的与突出端相邻并且在切削步骤S2中被切削的部分是倒圆部分ha。在这种情况下,类似于上述实施方式,优选地,每个突出部h均具有相对于轴向方向X倾斜的突出端面hb,并且每个倒圆部分ha的宽度在突出端面hb较高的区域中均比在突出端面hb较低的区域中大。
在本实施方式中,每个侧表面fa的与突出端相邻并且在切削步骤S2中被切削的部分是倾斜表面fb,该倾斜表面fb的倾斜角小于与该侧表面的与基端相邻的部分(基部侧表面fc)的倾斜角。另选地,每个侧表面fa的与突出端相邻并且在切削步骤S2中被切削的部分是倒圆的部分ha。因此,减小了在成形步骤S1中使用的模具(铸模)与铝材料(熔融金属)之间的接触面积。
因此,降低了在铸造加工中冷却熔融金属的冷却速度,并且所产生的金属结构在铸件的内部区域和表面层之间的硬度是均匀的,从而能够减小形成在铸件的表面上的激冷层(当熔融铝与模具接触并突然冷却时形成的显微结构)。激冷层比铸件的内部结构硬,但易碎,并且在切削过程中容易碎裂。因此,能够通过减小激冷层的形成来减少切削步骤S2中碎裂的发生。
特别地,在本实施方式中,引入到铸模中的铝材料(熔融金属)含重量百分数为7.5至9.5的硅(Si)。更具体地,本实施方式的成形步骤S1中使用的铝材料(熔融金属)的组分如下:重量百分数为7.5至9.5的硅(Si);重量百分数为2.00以下的铁(Fe);重量百分数为3.00至4.00的铜(Cu);重量百分数为0.50以下的锰(Mn);重量百分数为0.10以下的镁(Mg);重量百分数为3.00以下的锌(Zn);重量百分数为0.35以下的锡(Sn);重量百分数为0.50以下的杂质;以及所余量的铝(Al)。通过调节硅(Si)的含量能够有效地减小激冷层。
因此,不仅能够由于倾斜表面fb(或倒圆部分ha)的形状而减少激冷层,而且能够由于材料而实现激冷层的进一步减小。因此,当铸造具有上述组分的熔融金属时,能够减小形成在每个倾斜表面fb(或在每个倒圆部分ha)上的激冷层。在本实施方式中,几乎不形成激冷层。因此,能够减少切削步骤S2中碎裂的发生。参考图19,不具有倾斜表面fb的铝铸件上的激冷层的显微图表明,该激冷层具有基本均匀的厚度(约50μm)。与之相比,参考图20,如本实施方式中的具有倾斜表面fb的铝铸件上的激冷层的显微图表明,倾斜表面fb上几乎没形成激冷层。
例如,当切削(用车床加工)包括图19中所示的激冷层的铝铸件时,碎裂的发生率为9%。当在诸如馈送速度、旋转速度以及切削深度之类的相同加工条件下,切削(用车床加工)图20中所示的几乎没形成激冷层的铝铸件时,碎裂的发生率在2%以下。
根据以上实施方式,每个突出部f(h)均形成为使得其侧表面fa在从基端到突出端的方向上倾斜成锥形。另外,每个侧表面fa的与突出端相邻并在切削步骤S2中被切削的部分是倾斜表面fb,该倾斜表面fb的倾斜角小于与侧表面的与基端相邻的部分(基部侧表面fc)的倾斜角。另选地,每个侧表面fa的与突出端相邻并且在切削步骤S2中被切削的部分是倒圆部分ha。因此,能够减少形成在离合器壳体2(铝部件)上的花键S碎裂的发生。特别地,将每个突出部f的每个倾斜表面fb相对于突出部f的突出端面fd的倾斜角α设定在大约10°至大约50°的范围内。因此,能够更有效地减少花键S碎裂的发生。
另外,根据本实施方式的每个突出部f(h)均形成为使得其突出端面fd(hb)相对于轴向方向倾斜,并且每个倾斜表面fb或每个倒圆部分ha的宽度在突出端面fd(hb)较高的区域中比在突出端面fd(hb)较低的区域中大。因此,即使当每个突出部f(h)均具有拔模角时,也能够根据取决于拔模角发生碎裂的容易程度来增大每个倾斜表面fb或每个倒圆部分ha的宽度。因此,能够更有效地减少花键S碎裂的发生。
另外,根据本实施方式的花键S构造成允许将多个离合器片或离合器盘装配并组装到其上。因此,当离合器片或离合器盘可靠地装配至花键S以提供多盘离合器的功能时,能够可靠地传递或阻挡力。
尽管已经描述了本实施方式,但是本发明不限于此。例如,包括第一圆筒形部分(1a,2a)和第二圆筒形部分(1b,2b)的铝铸件1或离合器壳体2可以由包括一个或三个或更多的具有突出部f(h)或花键S的圆筒形部分的铝铸件或离合器壳体代替。另外,尽管在本实施方式中铝部件是离合器壳体2,但是铝部件也可以由另一部件(包括除离合器的部件以外的部件)代替,只要沿周向上布置有花键S即可。
另外,尽管根据本实施方式的每个突出部f的每个倾斜表面fb相对于突出部f的突出端面fd的倾斜角α设置在大约10°至大约50°的范围内,但是倾斜表面fb可以具有另一倾斜角,只要该倾斜角小于侧表面的与基端相邻的部分(基部侧表面fc)的倾斜角即可。另外,尽管根据本实施方式的每个突出部f(h)均形成为使得其突出端面fd(hb)相对于轴向方向X倾斜,但是每个突出部f(h)均可以代替地形成为使得其突出端面fd(hb)不倾斜(使得每个突出部f(h)在高度方向Z上的尺寸在轴向方向X上均是恒定的)。
工业实用性
铝部件和该铝部件的制造方法还可以应用于例如具有不同形状的部件或具有附加功能的部件,只要每个突出部均具有在从基端到突出端的方向上倾斜成锥形的侧表面,并且每个侧表面的与突出端相邻并且在切削步骤中被切削的部分是倾斜表面或倒圆部分,该倾斜表面的倾斜角小于侧表面的与基端相邻的部分的倾斜角。
附图标记列表
1铝铸件
1a第一圆筒形部分
1b第二圆筒形部分
2离合器壳体(铝部件)
2a第一圆筒形部分
2b第二圆筒形部分
F突出部
fa侧表面
fb倾斜表面
fc基部侧表面
fd突出端面
g凹部
h突出部
ha倒圆部分
e附接槽
S花键
X轴向方向
Y周向(宽度方向)
Z高度方向
Claims (8)
1.一种铝部件的制造方法,该方法包括:
成形步骤,该成形步骤获取具有在轴向方向上延伸并且在周向上连续布置的突出部的铝铸件;以及
切削步骤,该切削步骤沿着具有预定加工直径的加工线切削在所述成形步骤中形成的所述突出部的突出端部,从而获得预定尺寸的花键,
其中,每个突出部均形成为使得其侧表面在从基端到突出端的方向上倾斜成锥形,并且使得每个侧表面的与所述突出端相邻并且在所述切削步骤中被切削的部分是倾斜表面或倒圆部分,所述倾斜表面的倾斜角小于所述侧表面的与所述基端相邻的部分的倾斜角。
2.根据权利要求1所述的铝部件的制造方法,其中,将每个突出部的所述倾斜表面相对于所述突出部的突出端面的倾斜角设定在约10°至约50°的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的铝部件的制造方法,其中,每个突出部均形成为使得其突出端面相对于所述轴向方向倾斜,并且所述倾斜表面或所述倒圆部分的宽度在所述突出端面较高的区域中比在所述突出端面较低的区域中大。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的铝部件的制造方法,其中,所述花键构造为允许将多个离合器片或离合器盘装配并组装到其上。
5.一种由铝铸件形成的铝部件,所述铝铸件具有在轴向方向上延伸并且在周向上连续布置的突出部,所述突出部包括待沿具有预定加工直径的加工线切削以获得预定尺寸的花键的突出端部,
其中,每个突出部均形成为使得其侧表面在从基端到突出端的方向上倾斜成锥形,并且使得每个侧表面的与所述突出端相邻并且在切削步骤中被切削的部分是倾斜表面或倒圆部分,所述倾斜表面的倾斜角小于所述侧表面的与所述基端相邻的部分的倾斜角。
6.根据权利要求5所述的铝部件,其中,每个突出部的所述倾斜表面相对于所述突出部的突出端面的倾斜角被设定在约10°至约50°的范围内。
7.根据权利要求5或6所述的铝部件,其中,每个突出部均形成为使得其突出端面相对于所述轴向方向倾斜,并且所述倾斜表面或所述倒圆部分的宽度在所述突出端面较高的区域中比在所述突出端面较低的区域中大。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的铝部件,其中,所述花键构造成允许多个离合器片或离合器盘装配并组装到其上。
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