CN112045143B - 一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺，属于锻造技术领域，一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺，通过在带有法兰结构的锻件粗料的挤压区域设置的预剪切球网，在反挤成筒处理结束后，预剪切球网刚好位于余料块与带有法兰结构的锻件粗料的接触处附近，配合加热升温和急降温的操作，使得预剪切球网在内部汽化的水急剧增大的膨胀挤压力的作用，预剪切球网能够裂解，从而使得余料块与带有法兰结构的锻件粗料的连接处产生多个孔洞，从而降低二者连接强度，配合单侧敲击的操作，可以在反挤成筒后实现余料块的半自脱落，一方面降低后期对余料块进行处理的工作量，另一方面可显著降低材料的浪费。

Description

一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺
技术领域
本发明涉及锻造技术领域，更具体地说，涉及一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺。
背景技术
在汽车生产中，为了等速传递动力，需要用到等速万向节，滑套是等速万向节上滑移端的一个重要构件，其用于连接汽车变速箱与等速驱动轴。等速万向节是当主、从动轴有角位移时，能够传递运动和转矩的机构。现有技术中的等速万向节法兰，包括壳体和壳体上的法兰部，它的内部由内球面和球形面上纵向均匀分布的球沟道组成，球沟道中心与内球面成双偏心结构。法兰式等速万向节是一种采用带螺栓孔的法兰盘安装的等速万向节，能够将轴间有夹角或相互位置有变化的两轴连接起来，并使两轴以相同的角速度传递动力。万向节作为汽车传动系统中传递扭矩的重要元件，其制造工艺与产品质量在一定程度上影响了传动系统总成的可靠性与稳定性；同时法兰式等速万向节沟道及法兰边部分常承受高速的冲击性载荷，因此需要通过合理的生产制造工艺来提高零件的整体性能与使用寿命。
锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。
现有的法兰式万向节滑套在成锻造成型时，得到的成品，底部总是带有余料块，余料块不仅会造成材料的浪费，在成型后，还需要对余料块进行切割打磨，无形中增加了工作人员的工作量，使得法兰式万向节滑套整体的制造效率较低。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺，它通过在带有法兰结构的锻件粗料的挤压区域设置的预剪切球网(1)，在反挤成筒处理结束后，预剪切球网(1)刚好位于余料块与带有法兰结构的锻件粗料的接触处附近，配合加热升温和急降温的操作，使得预剪切球网(1)在内部汽化的水急剧增大的膨胀挤压力的作用，预剪切球网(1)能够裂解，从而使得余料块与带有法兰结构的锻件粗料的连接处产生多个孔洞，从而降低二者连接强度，配合单侧敲击的操作，可以在反挤成筒后实现余料块的半自脱落，一方面降低后期对余料块进行处理的工作量，另一方面可显著降低材料的浪费。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺，包括以下步骤：
S1、根据所需要的法兰式万向节滑套尺寸进行下料，得到锻件粗料；
S2、对锻件粗料先进行退火再进行镦粗处理，之后再进行抛丸磷皂化处理，使得锻件粗料带有法兰结构；
S3、将带有法兰结构的锻件粗料进行反挤成筒处理，使得带有法兰结构的锻件粗料中心的挤压区域反向挤出形成余料块，同时会使其内部的预剪切球网随之向外移动，并最终位于余料块与带有法兰结构的锻件粗料的接触处附近；
S4、对余料块进行加热，之后进行急降温处理，并多次重复该步骤，使得预剪切球网在余料块内部附近裂解，从而在余料块和带有法兰结构的锻件粗料之间形成多个孔洞，使得连接强度降低；
S5、此时控制预断球对余料块进行单侧撞击，直至余料块半自脱落，得到没有余料块的法兰式万向节滑套成品。
通过在带有法兰结构的锻件粗料的挤压区域设置的预剪切球网，在反挤成筒处理结束后，预剪切球网刚好位于余料块与带有法兰结构的锻件粗料的接触处附近，配合加热升温和急降温的操作，使得预剪切球网在内部汽化的水急剧增大的膨胀挤压力的作用，预剪切球网能够裂解，从而使得余料块与带有法兰结构的锻件粗料的连接处产生多个孔洞，从而降低二者连接强度，配合单侧敲击的操作，可以在反挤成筒后实现余料块的半自脱落，一方面降低后期对余料块进行处理的工作量，另一方面可显著降低材料的浪费。
进一步的，所述退火处理后的锻件粗料硬度为HB180-260，晶粒度为5-8级。
进一步的，所述法兰式万向节滑套成品的内滚道在全长范围内锥度不大于0.1。
进一步的，所述S4中对余料块的加热点位于余料块中线靠近带有法兰结构的锻件粗料的一侧，使得在对余料块进行加热时，内部的预剪切球网能够更快的受热，使得升温更快，从而有效加速预剪切球网在余料块和法兰式万向节滑套之间的裂解速度，从而有效加快法兰式万向节滑套成品的制备效率。
进一步的，所述S4中温度升高到180-200℃后，再进行急降温，从而可以在短时间内急剧增大预剪切球网的温差，在不断重复升温和降温的过程中，使得预剪切球网不断冷热交替，从而在不断地热胀冷缩的作用下，可以加速预剪切球网的裂解，从而加快余料块的半自脱落，提高法兰式万向节滑套成品的制备效率，所述急降温的时间维持在5-8s，使得在极短的时间内，使得预剪切球网存在极大温差，便于预剪切球网的裂解。
进一步的，所述预剪切球网包括多个均匀分别对双向预解球以及多个连接在相邻两个双向预解球之间的连通汽杆。
进一步的，所述双向预解球和连通汽杆均为空心结构，且二者相通，使得水在100℃以上汽化时，汽化的水能够充整个预剪切球网，便于预剪切球网整理均匀的裂解，从而降低S5中对于余料块单侧敲击时，余料块的半自脱落难度，所述双向预解球内部填充有水，在S4步骤中进行加热升温时，在温度180-200℃下，水会快速汽化，1L液态水完全汽化后的体积为(1000/18)x224＝1244.44L所以水100度汽化后膨胀了约1244.44倍，从而使得在加热时温度超过100℃后，预剪切球网内的水汽化体积急剧增大，从而使得汽化的水对于双向预解球能够产生极大的向外膨胀挤压力，从而使得多个双向预解球能够被破坏裂解开，从而有效降低余料块在法兰式万向节滑套成品上的连接密度，便于余料块的半自脱落，且水在双向预解球内填充度为20-30％，水过少，其在受热汽化后的对于双向预解球的膨胀挤压效果不明显，不利于双向预解球的裂解，水过多，膨胀挤压力过大，可能导致双向预解球裂解时的冲击力过大，导致余料块直接飞溅掉落的情况，存在较大的安全隐患，不利于工作人员的安全健康。
进一步的，所述双向预解球的内壁和外壁均开凿有多个均匀分布的双向预裂解槽，且外壁上的多个双向预裂解槽与内壁的多个双向预裂解槽相间分布，多个相间双向预裂解槽的存在，使得双向预裂解槽在受到内部汽化水的挤压膨胀力时，能够有效辅助双向预解球的裂解，从而加速余料块的半自脱落，使得制备效率提高。
进一步的，内壁和外壁上的多个所述双向预裂解槽的深度均在双向预解球厚度的1/2-2/3之间，双向预裂解槽深度过浅，导致其对于双向预解球的裂解的辅助作用不明显，双向预裂解槽深度过深，导致双向预解球整体较为脆弱，使其在制备过程中极易在S4之前的操作步骤中就裂解，造成挤压区域的强度不够，导致反向挤出成筒时，筒体壁厚的不均匀，得到的法兰式万向节滑套成品过低的情况。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过在带有法兰结构的锻件粗料的挤压区域设置的预剪切球网，在反挤成筒处理结束后，预剪切球网刚好位于余料块与带有法兰结构的锻件粗料的接触处附近，配合加热升温和急降温的操作，使得预剪切球网在内部汽化的水急剧增大的膨胀挤压力的作用，预剪切球网能够裂解，从而使得余料块与带有法兰结构的锻件粗料的连接处产生多个孔洞，从而降低二者连接强度，配合单侧敲击的操作，可以在反挤成筒后实现余料块的半自脱落，一方面降低后期对余料块进行处理的工作量，另一方面可显著降低材料的浪费。
(2)退火处理后的锻件粗料硬度为HB180-260，晶粒度为5-8级。
(3)法兰式万向节滑套成品的内滚道在全长范围内锥度不大于0.1。
(4)S4中对余料块的加热点位于余料块中线靠近带有法兰结构的锻件粗料的一侧，使得在对余料块进行加热时，内部的预剪切球网能够更快的受热，使得升温更快，从而有效加速预剪切球网在余料块和法兰式万向节滑套之间的裂解速度，从而有效加快法兰式万向节滑套成品的制备效率。
(5)S4中温度升高到180-200℃后，再进行急降温，从而可以在短时间内急剧增大预剪切球网的温差，在不断重复升温和降温的过程中，使得预剪切球网不断冷热交替，从而在不断地热胀冷缩的作用下，可以加速预剪切球网的裂解，从而加快余料块的半自脱落，提高法兰式万向节滑套成品的制备效率，急降温的时间维持在5-8s，使得在极短的时间内，使得预剪切球网存在极大温差，便于预剪切球网的裂解。
(6)预剪切球网包括多个均匀分别对双向预解球以及多个连接在相邻两个双向预解球之间的连通汽杆。
(7)双向预解球和连通汽杆均为空心结构，且二者相通，使得水在100℃以上汽化时，汽化的水能够充整个预剪切球网，便于预剪切球网整理均匀的裂解，从而降低S5中对于余料块单侧敲击时，余料块的半自脱落难度，双向预解球内部填充有水，在S4步骤中进行加热升温时，在温度180-200℃下，水会快速汽化，1L液态水完全汽化后的体积为(1000/18)x224＝1244.44L所以水100度汽化后膨胀了约1244.44倍，从而使得在加热时温度超过100℃后，预剪切球网内的水汽化体积急剧增大，从而使得汽化的水对于双向预解球能够产生极大的向外膨胀挤压力，从而使得多个双向预解球能够被破坏裂解开，从而有效降低余料块在法兰式万向节滑套成品上的连接密度，便于余料块的半自脱落，且水在双向预解球内填充度为20-30％，水过少，其在受热汽化后的对于双向预解球的膨胀挤压效果不明显，不利于双向预解球的裂解，水过多，膨胀挤压力过大，可能导致双向预解球裂解时的冲击力过大，导致余料块直接飞溅掉落的情况，存在较大的安全隐患，不利于工作人员的安全健康。
(8)双向预解球的内壁和外壁均开凿有多个均匀分布的双向预裂解槽，且外壁上的多个双向预裂解槽与内壁的多个双向预裂解槽相间分布，多个相间双向预裂解槽的存在，使得双向预裂解槽在受到内部汽化水的挤压膨胀力时，能够有效辅助双向预解球的裂解，从而加速余料块的半自脱落，使得制备效率提高。
(9)内壁和外壁上的多个双向预裂解槽的深度均在双向预解球厚度的1/2-2/3之间，双向预裂解槽深度过浅，导致其对于双向预解球的裂解的辅助作用不明显，双向预裂解槽深度过深，导致双向预解球整体较为脆弱，使其在制备过程中极易在S4之前的操作步骤中就裂解，造成挤压区域的强度不够，导致反向挤出成筒时，筒体壁厚的不均匀，得到的法兰式万向节滑套成品过低的情况。
附图说明
图1为本发明的主要的流程框图；
图2为本发明的法兰式万向节滑套成品的结构示意图；
图3为本发明的带有法兰结构的锻件粗料在反挤成筒之前的结构示意图；
图4为本发明的带有法兰结构的锻件粗料的预剪切球网处截面的结构示意图；
图5为本发明的双向预解球截面的结构示意图；
图6为本发明的对余料块进行单侧敲击时的结构示意图。
图中标号说明：
1预剪切球网、11双向预解球、12连通汽杆、2双向预裂解槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；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他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺，包括以下步骤：
S1、根据所需要的法兰式万向节滑套尺寸进行下料，得到锻件粗料；
S2、对锻件粗料先进行退火再进行镦粗处理，之后再进行抛丸磷皂化处理，使得锻件粗料带有法兰结构；
S3、请参阅图3，图中b表示带有法兰结构的锻件粗料，将带有法兰结构的锻件粗料进行反挤成筒处理，使得带有法兰结构的锻件粗料中心的挤压区域反向挤出形成余料块，同时会使其内部的预剪切球网1随之向外移动，并最终位于余料块与带有法兰结构的锻件粗料的接触处附近；
S4、对余料块进行加热，之后进行急降温处理，并多次重复该步骤，使得预剪切球网1在余料块内部附近裂解，从而在余料块和带有法兰结构的锻件粗料之间形成多个孔洞，使得连接强度降低；
S5、请参阅图6，图中c表示余料块，此时控制预断球对余料块进行单侧撞击，直至余料块半自脱落，请参阅图2，图中a表示法兰式万向节滑套成品，得到没有余料块的法兰式万向节滑套成品。
多次试验在反向挤压成筒后余料块向带有法兰结构的锻件粗料外凸处的长度和位置，从而分析得到预剪切球网1在带有法兰结构的锻件粗料上挤压区域的位置，使得预剪切球网1在反向挤压成筒后刚好能够位于最终位于余料块与带有法兰结构的锻件粗料的接触处，使得在进行预剪切球网1在裂解后能够刚好位于该处，从而使得余料块半自脱落后得到的法兰式万向节滑套成品上残留的余料块较少，降低后期抛光打磨的难度。
退火处理后的锻件粗料硬度为HB180-260，晶粒度为5-8级，法兰式万向节滑套成品的内滚道在全长范围内锥度不大于0.1，S4中对余料块的加热点位于余料块中线靠近带有法兰结构的锻件粗料的一侧，使得在对余料块进行加热时，内部的预剪切球网1能够更快的受热，使得升温更快，从而有效加速预剪切球网1在余料块和法兰式万向节滑套之间的裂解速度，从而有效加快法兰式万向节滑套成品的制备效率，S4中温度升高到180-200℃后，再进行急降温，从而可以在短时间内急剧增大预剪切球网1的温差，在不断重复升温和降温的过程中，使得预剪切球网1不断冷热交替，从而在不断地热胀冷缩的作用下，可以加速预剪切球网1的裂解，从而加快余料块的半自脱落，提高法兰式万向节滑套成品的制备效率，急降温的时间维持在5-8s，使得在极短的时间内，使得预剪切球网1存在极大温差，便于预剪切球网1的裂解。
请参阅图4-5，预剪切球网1包括多个均匀分别对双向预解球11以及多个连接在相邻两个双向预解球11之间的连通汽杆12，双向预解球11和连通汽杆12均为空心结构，且二者相通，使得水在100℃以上汽化时，汽化的水能够充整个预剪切球网1，便于预剪切球网1整理均匀的裂解，从而降低S5中对于余料块单侧敲击时，余料块的半自脱落难度，双向预解球11内部填充有水，在S4步骤中进行加热升温时，在温度180-200℃下，水会快速汽化，1L液态水完全汽化后的体积为(1000/18)x224＝1244.44L所以水100度汽化后膨胀了约1244.44倍，从而使得在加热时温度超过100℃后，预剪切球网1内的水汽化体积急剧增大，从而使得汽化的水对于双向预解球11能够产生极大的向外膨胀挤压力，从而使得多个双向预解球11能够被破坏裂解开，从而有效降低余料块在法兰式万向节滑套成品上的连接密度，便于余料块的半自脱落，且水在双向预解球11内填充度为20-30％，水过少，其在受热汽化后的对于双向预解球11的膨胀挤压效果不明显，不利于双向预解球11的裂解，水过多，膨胀挤压力过大，可能导致双向预解球11裂解时的冲击力过大，导致余料块直接飞溅掉落的情况，存在较大的安全隐患，不利于工作人员的安全健康。
双向预解球11的内壁和外壁均开凿有多个均匀分布的双向预裂解槽2，且外壁上的多个双向预裂解槽2与内壁的多个双向预裂解槽2相间分布，多个相间双向预裂解槽2的存在，使得双向预裂解槽2在受到内部汽化水的挤压膨胀力时，能够有效辅助双向预解球11的裂解，从而加速余料块的半自脱落，使得制备效率提高，内壁和外壁上的多个双向预裂解槽2的深度均在双向预解球11厚度的1/2-2/3之间，双向预裂解槽2深度过浅，导致其对于双向预解球11的裂解的辅助作用不明显，双向预裂解槽2深度过深，导致双向预解球11整体较为脆弱，使其在制备过程中极易在S4之前的操作步骤中就裂解，造成挤压区域的强度不够，导致反向挤出成筒时，筒体壁厚的不均匀，得到的法兰式万向节滑套成品过低的情况。
通过在带有法兰结构的锻件粗料的挤压区域设置的预剪切球网1，在反挤成筒处理结束后，预剪切球网1刚好位于余料块与带有法兰结构的锻件粗料的接触处附近，配合加热升温和急降温的操作，使得预剪切球网1在内部汽化的水急剧增大的膨胀挤压力的作用，预剪切球网1能够裂解，从而使得余料块与带有法兰结构的锻件粗料的连接处产生多个孔洞，从而降低二者连接强度，配合单侧敲击的操作，可以在反挤成筒后实现余料块的半自脱落，一方面降低后期对余料块进行处理的工作量，另一方面可显著降低材料的浪费。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、根据所需要的法兰式万向节滑套尺寸进行下料，得到锻件粗料；
S2、对锻件粗料先进行退火再进行镦粗处理，之后再进行抛丸磷皂化处理，使得锻件粗料带有法兰结构；
S3、将带有法兰结构的锻件粗料进行反挤出成筒处理，使得带有法兰结构的锻件粗料中心的挤压区域反向挤出形成余料块，同时会使其内部的预剪切球网(1)随之向外移动，并最终位于余料块与带有法兰结构的锻件粗料的接触处附近；所述预剪切球网(1)包括多个双向预解球(11)以及多个连接在相邻两个双向预解球(11)之间的连通汽杆(12)；所述双向预解球(11)和连通汽杆(12)均为空心结构，且二者相通，所述双向预解球(11)内部填充有水，且水在双向预解球(11)内填充度为20-30％；
S4、对余料块进行加热，之后进行急降温处理，并多次重复该步骤，使得预剪切球网(1)在余料块内部附近裂解，从而在余料块和带有法兰结构的锻件粗料之间形成多个孔洞，使得连接强度降低；
S5、此时控制预断球对余料块进行单侧撞击，直至余料块半自脱落，得到没有余料块的法兰式万向节滑套成品。
2.根据权利要求1所述的一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺，其特征在于：所述退火后的锻件粗料硬度为HB180-260，晶粒度为5-8级。
3.根据权利要求2所述的一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺，其特征在于：所述法兰式万向节滑套成品的内滚道在全长范围内锥度不大于0.1。
4.根据权利要求3所述的一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺，其特征在于：所述S4中对余料块的加热点位于余料块中线靠近带有法兰结构的锻件粗料的一侧。
5.根据权利要求4所述的一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺，其特征在于：所述S4中温度升高到180-200℃后，再进行急降温，所述急降温的时间维持在5-8s。
6.根据权利要求5所述的一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺，其特征在于：所述双向预解球(11)的内壁和外壁均开凿有多个均匀分布的双向预裂解槽(2)，且外壁上的多个双向预裂解槽(2)与内壁的多个双向预裂解槽(2)相间分布。
7.根据权利要求6所述的一种车用法兰式万向节滑套毛坯锻造成型工艺，其特征在于：内壁和外壁上的多个所述双向预裂解槽(2)的深度均在双向预解球(11)厚度的1/2-2/3之间。
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