CN112207518A - 一种长半轴摩擦焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车零部件加工领域，具体涉及一种长半轴摩擦焊接工艺。包括以下步骤：步骤1：采用Y形的型材作为加工半轴叉子的原料，将放入锻造设备的下型腔内，直到半轴叉子落在支撑件上后，将上模合模，将材料锻造成为半轴叉子；步骤2：采用杆状的材料作为杆部，将杆部的端部与半轴叉子的端部通过摩擦焊接固定，摩擦焊接时半轴叉子的转速为1500～2000n/min。本发明中的一种长半轴摩擦焊接工艺能够减小需要的锻造设备的吨位，降低上料和卸料的难度。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零部件加工领域，具体涉及一种长半轴摩擦焊接工艺。
背景技术
汽车的长半轴通常包括杆部和U形的半轴叉子，目前的长半轴在加工时，通常采用锻造的方式将杆部与半轴叉子同时锻造成型。但长半轴的总长通常大于1m，长半轴的长度较大，需要采用大型的锻造设备进行加工，一方面，大型锻造设备的造价较高、占用的场地较大，且大型锻造设备运行时的耗电量较大，导致长半轴的加工成本较高；另一方面，由于长半轴的长度较大、长半轴的重量较大，锻造时的上料和卸料的难度均较大，工人的工作量较大，不利于持续生产。
发明内容
本发明意在提供一种长半轴摩擦焊接工艺，以减小需要的锻造设备的吨位，降低上料和卸料的难度。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种长半轴摩擦焊接工艺，包括以下步骤：
步骤1：采用Y形的型材作为加工半轴叉子的原料，将放入锻造设备的下型腔内，直到半轴叉子落在支撑件上后，将上模合模，将材料锻造成为半轴叉子；
步骤2：采用杆状的材料作为杆部，将杆部的端部与半轴叉子的端部通过摩擦焊接固定，摩擦焊接时半轴叉子的转速为1500～2000n/min。
本方案的有益效果为：
1.本方案中长半轴的杆部和半轴叉子分开分别进行加工，然后通过摩擦焊接的方式进行固定，与传统的将一根完成的长半轴整体锻造成型相比，本方案中仅需要对半轴叉子进行锻造，而半轴叉子的长度远小于整根长半轴的长度，所以采用小型的锻造设备即可对半轴叉子进行加工，而小型锻造设备的造价远低于大型锻造设备，且小型锻造设备在工作时的耗电量也较小，有效降低长半轴的生产成本。
2.将杆部和半轴叉子分开分别加工时，原整根长半轴相比，半轴叉子的尺寸更小、重量更轻，所以在锻造时的上料和卸料更为方便。
进一步，步骤2摩擦焊接时半轴叉子的转动时间为1～4s。
本方案的有益效果为：摩擦焊接需要的时间较短，加工效率较高，而且可节约电能和焊接材料，进一步降低长半轴的生产成本。
进一步，将步骤2摩擦焊接后得到的工件置于常温下冷却。
本方案的有益效果为：常温下冷却时无需耗能，进一步降低成本。
进一步，步骤3的冷却在工件温度小于等于50℃时停止。
本方案的有益效果为：在工件温度小于等于50℃时不再容易烫伤工人，可进行下一步的精加工。
进一步，步骤3中采用风冷方式进行冷却。
本方案的有益效果为：风冷能够进一步提高长半轴的冷却速度，提高长半轴整体的加工效率。
进一步，步骤2的杆部采用圆钢。
本方案的有益效果为：采用圆钢时无需再对杆部的形状进行加工，进一步减少长半轴的加工工序，提高加工效率。
进一步，步骤2的杆部采用圆钢轴管。
本方案的有益效果为：与普通圆钢相比，圆钢轴管内设有空腔，能够进一步降低长半轴的重量，从而有利于降低汽车的总体重量，减少汽车行驶时的油耗。
进一步，圆钢轴管的直径为43～76mm。
本方案的有益效果为：长半轴的杆部的直径通常为43～76mm，本方案中无需再对圆钢轴管进行二次成型加工即可与长半轴的杆部的尺寸相符，进一步减少加工工序，提高加工效率。
进一步，圆钢轴管的壁厚为1.8～3mm。
本方案的有益效果为：圆钢轴管的厚度较大，保证长半轴的强度符合要求。另外，在长半轴成型后还需要进行精加工和洗花键等操作，本方案中的圆钢轴管的厚度较大可避免圆钢轴管进行洗花键加工时发生破裂。
进一步，步骤1的型材的长度为180～300mm。
本方案的有益效果为：型材的长度和外形均与半轴叉子的长度和外形相似，可减小锻造时型材的变形量，方便成型，也避免变形量过大导致需要多次反复进行锻造，提高锻造效率。
附图说明
图1为本发明实施例1～3采用的锻造设备中下模的俯视图；
图2为图1的A-A向剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：下模1、下型腔11、凸块12、支撑件2、散热槽21、连杆3、驱动件31、连接块32、条形槽33、固定部34、限位部35、套筒4、保温层41、固定环42、送气件43、上模5、上型腔51、动力件52。
实施例1
一种长半轴摩擦焊接工艺，包括以下步骤：
步骤1：将长半轴分为杆部和半轴叉子分开成型，采用长度为180～300mm的Y形的型材作为加工半轴叉子的原料，将型材放入锻造设备的下型腔内，直到半轴叉子落在支撑件上后，将上模合模，将材料锻造成为半轴叉子；半轴叉子成型后，再将上模向上推动后，将支撑件向上滑动，推出下型腔内的半轴叉子；
步骤2：采用圆钢作为杆部，将杆部的端部与半轴叉子的端部通过摩擦焊接固定，摩擦焊接时半轴叉子的转速为1500～2000n/min，转动时间为1～4s。
在实际加工时，根据长半轴的型号不同，步骤2采用的圆钢的长度与半轴叉子的长度之和等于或稍大于长半轴的总长，减小对杆部的长度的加工，具体的，本实施例中的半轴叉子的长度为220mm，圆钢的长度为825mm。
实施例2
在实施例1的基础上，步骤1将型材放入下型腔前先对型材进行加热。同时包括步骤3：将步骤2摩擦焊接后得到的工件置于常温下自然冷却，直到工件温度小于等于50℃时停止冷却。在长半轴加工过程中，停止冷却后可继续进行后续的精加工。
实施例3
在实施例2的基础上，步骤3对工件进行冷却时，采用风冷的方式提高工件的冷却速度，从而提高加工效率。
同时，步骤2采用直径为43～76mm、壁厚为1.8～3mm的圆钢轴管作为杆部，具体的，本实施例中采用的圆钢轴管的直径为76mm，壁厚为3mm。在材质、直径和长度均相同的情况下，采用圆钢轴管可降低加工得到的长半轴的重量，从而有利于减小汽车的重量。
另外，实施例1～实施例3中采用的锻造设备的具体结构如下：
如图2所示，包括上模5、下模1和动力件52，动力件52与上模5连接并用于驱动上模5竖向移动，上模5和下模1上分别设有上型腔51和下型腔11，上型腔51和下型腔11相对，上模5下方设有送气件43，送气件43位于下模1侧向并朝向下型腔11的开口处。下型腔11内滑动连接有支撑件2，且支撑件2上固定有至少两个连杆3，下模1上设有与连杆3对齐的滑动槽，连杆3与滑动槽滑动连接；两个连杆3连接有用于驱动连杆3竖向滑动的驱动件31。
具体的，本实施例中的动力件52采用液压缸，动力件52的推杆通过螺栓与上模5顶部固定。下型腔11底部设有容纳槽，容纳槽内设有支撑件2，支撑件2为块状且支撑件2的顶部与下型腔11的底部等高，如图1所示，支撑件2的侧壁与容纳槽的侧壁相贴，如图2所示，支撑件2的底部与容纳槽的底部相抵。
支撑件2底部设有散热槽21，本实施例中的散热槽21为竖向贯穿支撑件2的通槽，容纳槽的底部一体成型有位于散热槽21内的凸块12，用于封闭散热槽21。支撑件2的左右侧壁均连接有连杆3，本实施例中的连杆3包括限位部35和固定部34，固定部34与支撑件2一体成型，限位部35呈T形，限位部35的横向段为圆柱状并正对条形槽33，且限位部35的横向段靠近固定部34的一端与固定部34螺纹连接。下模1的左右侧壁设有正对固定部34的滑动槽，滑动槽沿竖向延伸，固定部34远离支撑件2的一端从滑动槽延伸至下模1的外侧。本实施例中的固定部34沿横向的截面为矩形，固定部34底部与滑动槽底部相贴、顶部与下模1顶部等高，且固定部34靠近支撑件2的端部与下型腔11的内壁平齐，故固定部34可对滑动槽进行封闭。
固定部34远离支撑件2的一端设有连接块32，连接块32上设有条形槽33，本实施例中的条形槽33为横向贯穿连接块32的通槽，固定部34端部穿过条形槽33，且固定部34顶部与条形槽33顶部之间留有缝隙，且条形槽33的宽度稍大于固定部34的宽度，保证固定部34可相对于条形槽33上下滑动即可。
限位部35的上方设有驱动件31，本实施例中的驱动件31采用液压缸，驱动件31的推杆通过螺栓与连接块32固定。
固定部34远离支撑件2的一端套设有套筒4，套筒4与连杆3之间通过花键连接，且套筒4的表面包裹有环状的保温层41，保温层41外设有环状的固定环42，固定环42内壁与保温层41相抵，送气件43胶接在固定环42上，本实施例中的送气件43为管道。
步骤1对半轴叉子尽心锻造成型时的具体操作如下：
在放入型材前，动力件52的推杆位于驱动件31内，上模5位于下模1上方；驱动件31的推杆伸出，此时支撑件2位于容纳槽内。步骤1中将型材放入下型腔11中后，人工启动动力件52，并控制动力件52的推杆伸出，使上模5向下滑动。型材受到上模5向下的压力，最后在压力作用下发生形变，然后控制动力件52的推杆缩回，使上模5向上运动，若型材尚未成型，再重复上述操作，使上模5向下滑动，对型材进行锻造。
型材最后被锻造成形成与上型腔51和下型腔11相同的形状。然后先控制上模5向上运动，再启动驱动件31，并控制驱动件31的推杆缩回，使连杆3向上滑动，带动支撑件2向上滑动，将半轴叉子向上推出下型腔11，同时从送气件43吹出气流，对半轴叉子进行降温。
当支撑件2滑动至下模1的上方后停止向上推动连杆3，当上模5向上滑至半轴叉子的上方后，人工转动支撑件2或固定部34即可使支撑件2倾斜，从而使支撑件2上的半轴叉子自动掉出，此时通过物料托盘可承接半轴叉子，从而在不需要碰触半轴叉子的情况下完成下料和半轴叉子的转移，避免工人被烫伤。
然后人工通过外接的动力件52使连杆3向下滑动，使支撑件2重新滑至容纳槽内并停止从送气件43吹出气流，当支撑件2复位后，关闭外界的动力件52即可进行下一半轴叉子的成型。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种长半轴摩擦焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：采用Y形的型材作为加工半轴叉子的原料，将放入锻造设备的下型腔内，直到半轴叉子落在支撑件上后，将上模合模，将材料锻造成为半轴叉子；
步骤2：采用杆状的材料作为杆部，将杆部的端部与半轴叉子的端部通过摩擦焊接固定，摩擦焊接时半轴叉子的转速为1500～2000n/min。
2.根据权利要求1所述的一种长半轴摩擦焊接工艺，其特征在于：步骤2摩擦焊接时半轴叉子的转动时间为1～4s。
3.根据权利要求2所述的一种长半轴摩擦焊接工艺，其特征在于：步骤1在将型材放入下型腔内前先对型材进行加热；包括步骤3，将步骤2摩擦焊接后得到的工件置于常温下冷却。
4.根据权利要求3所述的一种长半轴摩擦焊接工艺，其特征在于：步骤3的冷却在工件温度小于等于50℃时停止。
5.根据权利要求4所述的一种长半轴摩擦焊接工艺，其特征在于：步骤3中采用风冷方式进行冷却。
6.根据权利要求1所述的一种长半轴摩擦焊接工艺，其特征在于：步骤2的杆部采用圆钢。
7.根据权利要求6所述的一种长半轴摩擦焊接工艺，其特征在于：步骤2的杆部采用圆钢轴管。
8.根据权利要求7所述的一种长半轴摩擦焊接工艺，其特征在于：圆钢轴管的直径为43～76mm。
9.根据权利要求8所述的一种长半轴摩擦焊接工艺，其特征在于：圆钢轴管的壁厚为1.8～3mm。
10.根据权利要求9所述的一种长半轴摩擦焊接工艺，其特征在于：步骤1的型材的长度为180～300mm。
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