CN112959084B - 一种缓冲式安全转向连接中间轴加工工艺及加工装置 - Google Patents

一种缓冲式安全转向连接中间轴加工工艺及加工装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于汽车零配件加工领域，公开了一种缓冲式安全转向中间轴加工工艺及加工装置，转向中间轴包括直管段和至少一个波纹管段，波纹管段与直管段一体成型，波纹管段抗拉强度为200‑250Mpa，波纹管段采用500‑600℃真空退火来控制材料的机械性能，直管段通过材料冷却硬化来提高的强度和要求的机械性能。本发明加工工艺制备的转向中间轴，既有缓冲又有位移，轴上有软的波纹管段又有硬的直管段，波纹管段满足汽车碰撞时避免刺伤人体的心脏，直管段满足汽车转向时刚性和扭矩，从而达到满足汽车的安全性要求，本发明加工装置通过输送架和抬升机构可以转向中间轴的自动上料和下料，通过支撑组件和喷涂组件，可以快速完成转向中间轴表面全方位喷涂。

Description

一种缓冲式安全转向连接中间轴加工工艺及加工装置
技术领域
本发明涉及汽车零配件加工领域，具体的是一种缓冲式安全转向连接中间轴加工工艺及加工装置。
背景技术
转向中间轴是汽车转向系统的核心部件之一，其连接于转向器和转向管柱之间，用于传递转向运动和转向力，将驾驶员手力矩及助力矩通过转向器来驱动车轮左右转向，实现转向扭矩的传递，转向中间轴要具有合适的扭转间隙要求，以提高整车隔离振动、噪音的NVH性能，满足顾客舒适性要求。
目前市场上汽车转向连接中间轴都是刚性连接或伸缩位移连接中间轴，在整车的正面和正面偏置碰撞过程中，为了避免发动机舱向驾驶舱的空间入侵而造成驾驶员腿部及脚步空间受压缩时，转向连接中间轴向驾驶员胸部窜动而使其胸部受伤害或者直接造成驾驶员死亡，同时腿部空间被挤压而增加营救难度。因此，现有的汽车转向中间轴存在较大的安全隐患。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种缓冲式安全转向中间轴加工工艺及加工装置，本发明加工工艺制备的转向中间轴，既有缓冲又有位移，轴上有软的波纹管段又有硬的直管段，波纹管段满足汽车碰撞时避免刺伤人体的心脏，直管段满足汽车转向时刚性和扭矩，从而达到满足汽车的安全性要求，本发明加工装置通过输送架和抬升机构可以转向中间轴的自动上料和下料，通过支撑组件和喷涂组件，可以快速完成转向中间轴表面全方位喷涂。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种缓冲式安全转向中间轴加工工艺，转向中间轴包括直管段和至少一个波纹管段，波纹管段与直管段一体成型，波纹管段抗拉强度为200-250Mpa，波纹管段采用500-600℃真空退火来控制材料的机械性能，直管段通过材料冷却硬化来提高的强度和要求的机械性能，转向中间轴的加工工艺具体包括以下步骤：
S1、采用SPHE钢在O状态下进行焊管，再将管子进行精轧成需要的精轧管子，再将精轧管进行第一次真空退火或气体保护退火成O状态下的钢管；
S2、先用液压定位波纹间成型的所需要的距离，用液压推力产生的位移，在特制模具形腔中成形，依靠液压夹紧上下模具，钢管在X轴方向的位移成形，上下模分开，将波纹管段脱开；
S3、再第二次进行真空退火或气体保护退火，控制退火温度500-600℃，保温2-4h，以满足溃缩力要求；
S4、退火后对有机械强度要求的直管段进行冲压、缩管和冷挤，进行冷作硬化达到预期设计的机械性能要求。
进一步优选地，SPHE钢是深冲用热轧软钢板或钢带，对应的国内钢号是08AL。
进一步优选地，步骤S1中第一次真空退火或气体保护退火的退火温度为650-700℃，保温时间为2-6h。
进一步优选地，步骤S3中退火后波纹管段溃缩力在大于8000N小于15000N，静态扭矩大于100N·m。
一种缓冲式安全转向中间轴加工装置，包括底座，底座上方固定安装输送架，输送架包括支撑腿，支撑腿顶部对称固定安装横梁，横梁相对一侧边缘两端开设有安装槽a，b，安装槽a，b内固定安装传送带，传送带通过第一电机驱动，横梁中间固定安装喷漆机构，喷漆机构包括U型架，U型架内壁下侧对称固定安装支撑组件，U型架内壁上侧固定安装喷漆组件，横梁下方对应喷漆机构处设有抬升机构，抬升机构包括抬升板，抬升板顶部开设有若干放置槽，放置槽均匀等距设置，抬升板底部对称固定驱动杆，驱动杆下端与驱动组件连接，驱动组件驱动抬升板沿矩形轨迹移动。
进一步优选地，传送带顶面高度低于安装槽a，b的顶部，安装槽a靠近U型架一侧内壁开设有缓冲槽，缓冲槽的底部高度与传送带顶面齐平。
进一步优选地，支撑组件包括第一支撑杆和第二支撑杆，第一支撑杆和第二支撑杆均与U型架转动连接，第一支撑杆和第二支撑杆的间距小于待喷涂转向中间轴的直径，第一支撑杆一端与第二电机的输出轴连接，第二电机固定安装在U型架外壁，第一支撑杆与第二支撑杆之间通过齿轮啮合。
进一步优选地，喷漆组件包括丝杆，丝杆两端与U型架转动连接，丝杆一端与第三电机的输出轴连接，第三电机固定安装在U型架外壁，丝杆两侧对称设有导向杆，导向杆与U型架固定连接，导向杆上滑动设有喷漆座，喷漆座与丝杆螺纹配合，喷漆座底部铰接喷头。
进一步优选地，驱动组件包括驱动箱，驱动箱内部固定安装隔板，隔板中间固定安装驱动块，驱动块一端与隔板转动连接，驱动块的转动轴通过齿轮与第四电机处输出轴啮合，第四电机固定安装在驱动箱外壁，驱动块表面开设有第一滑槽，第一滑槽内设有第一滑块，隔板表面对应第一滑块处开设有第二滑槽，第一滑块分别与第一滑槽和第二滑槽滑动连接，第一滑块远离隔板一侧与驱动杆的下端转动连接，驱动杆上端贯穿驱动箱顶部，驱动箱顶部对应驱动杆处开设有第三滑槽，第三滑槽内设有第二滑块，第二滑块与第三滑槽滑动连接，第三滑槽上端贯穿第二滑块。
进一步优选地，第二滑槽为矩形槽，第二滑槽的长度与放置槽的槽间距相等，第二滑槽的宽度大于支撑组件和传送带顶面的高度差。
本发明的有益效果：
1、本发明缓冲式安全转向中间轴加工工艺生产的转向中间轴，中间采用波纹形结构，在波纹管的部位是软的，采用500℃-600℃真空退火来控制材料的机械性能，抗拉强度在200-250Mpa之间，当汽车碰撞时波纹收缩，从不同方向都有收缩和变形，产生位移，起到缓冲作用，直管段部位要求满足汽车转向时刚性和扭矩，从而达到满足汽车的安全性要求。
2、本发明缓冲式安全转向中间轴加工装置通过输送架进行转向中间轴的输送，通过抬升机构可以将缓冲槽上的转向中间轴移动至支撑组件处，同时可以将支撑组件处喷涂好的转向中间轴移动至安装槽b内的传送带上进行出料，实现转向中间轴的自动上料和下料，通过支撑组件对转向中间轴进行支撑同时带动转向中间轴转动，通过第二电机带动喷漆座和喷头沿转向中间轴轴向移动，快速完成转向中间轴表面全方位喷涂。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明缓冲式安全转向中间轴加工装置的整体结构示意图；
图2是本发明缓冲式安全转向中间轴加工装置的俯视图；
图3是本发明缓冲式安全转向中间轴加工装置的右视图；
图4是本发明缓冲式安全转向中间轴加工装置输送架的结构示意图；
图5是本发明缓冲式安全转向中间轴加工装置喷漆机构的结构示意图；
图6是本发明缓冲式安全转向中间轴加工装置喷漆机构的剖视图；
图7是本发明缓冲式安全转向中间轴加工装置的抬升机构的结构示意图；
图8是本发明缓冲式安全转向中间轴加工装置的驱动组件的剖视图；
图9是本发明缓冲式安全转向中间轴的成型示意图。
图中：
1-底座，2-输送架，3-支撑腿，4-横梁，5a、5b-安装槽，6-传送带，7-第一电机，8-喷气机构，9-U型架，10-支撑组件，11-喷漆组件，12-抬升机构，13-抬升板，14-放置槽，15-驱动杆，16-驱动组件，17-缓冲槽，18-第一支撑杆，19-第二支撑杆，20-第二电机，21-丝杆，22-第三电机，23-第四电机，24-导向杆，25-喷漆座，26-喷头，27-驱动箱，28-隔板，29-驱动块，30第一滑槽，31-第一滑块，32-第二滑槽，33-第三滑槽，34-第二滑块。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。
实施例1
一种缓冲式安全转向中间轴加工工艺，转向中间轴包括直管段和至少一个波纹管段，波纹管段与直管段一体成型，波纹管段抗拉强度为200-250Mpa，波纹管段采用500-600℃真空退火来控制材料的机械性能，直管段通过材料冷却硬化来提高的强度和要求的机械性能，转向中间轴的加工工艺具体包括以下步骤：
S1、采用SPHE钢在O状态下进行焊管，再将管子进行精轧成需要的精轧管子，再将精轧管进行第一次真空退火或气体保护退火成O状态下的钢管，退火温度为680℃，保温时间为3h；
S2、先用液压定位波纹间成型的所需要的距离，用液压推力产生的位移，在特制模具形腔中成形，依靠液压夹紧上下模具，钢管在X轴方向的位移成形，上下模分开，将波纹管段脱开；
S3、再第二次进行真空退火或气体保护退火，控制退火温度550℃，保温4h，以满足溃缩力小于15000N；
S4、退火后对有机械强度要求的直管段进行冲压、缩管和冷挤，进行冷作硬化达到预期设计的机械性能要求。
实施例2
一种缓冲式安全转向中间轴加工工艺，转向中间轴包括波直管段和至少一个纹管段，波纹管段与直管段一体成型，波纹管段抗拉强度为200-250Mpa，波纹管段采用500-600℃真空退火来控制材料的机械性能，直管段通过材料冷却硬化来提高的强度和要求的机械性能，转向中间轴的加工工艺具体包括以下步骤：
S1、采用SPHE钢在O状态下进行焊管，再将管子进行精轧成需要的精轧管子，再将精轧管进行第一次真空退火或气体保护退火成O状态下的钢管，退火温度为650℃，保温时间为6h；
S2、先用液压定位波纹间成型的所需要的距离，用液压推力产生的位移，在特制模具形腔中成形，依靠液压夹紧上下模具，钢管在X轴方向的位移成形，上下模分开，将波纹管段脱开；
S3、再第二次进行真空退火或气体保护退火，控制退火温度500℃，保温4h，以满足溃缩力小于15000N；
S4、退火后对有机械强度要求的直管段进行冲压、缩管和冷挤，进行冷作硬化达到预期设计的机械性能要求。
实施例3
一种缓冲式安全转向中间轴加工工艺，转向中间轴包括波直管段和至少一个纹管段，波纹管段与直管段一体成型，波纹管段抗拉强度为200-250Mpa，波纹管段采用500-600℃真空退火来控制材料的机械性能，直管段通过材料冷却硬化来提高的强度和要求的机械性能，转向中间轴的加工工艺具体包括以下步骤：
S1、采用SPHE钢在O状态下进行焊管，再将管子进行精轧成需要的精轧管子，再将精轧管进行第一次真空退火或气体保护退火成O状态下的钢管，退火温度为700℃，保温时间为2h；
S2、先用液压定位波纹间成型的所需要的距离，用液压推力产生的位移，在特制模具形腔中成形，依靠液压夹紧上下模具，钢管在X轴方向的位移成形，上下模分开，将波纹管段脱开；
S3、再第二次进行真空退火或气体保护退火，控制退火温度600℃，保温2h，以满足溃缩力小于15000N；
S4、退火后对有机械强度要求的直管段进行冲压、缩管和冷挤，进行冷作硬化达到预期设计的机械性能要求。
一种缓冲式安全转向中间轴加工装置，包括底座1，底座1上方固定安装输送架2，输送架2包括支撑腿3，支撑腿3顶部对称固定安装横梁4，横梁4相对一侧边缘两端开设有安装槽5a、5b，安装槽5a、5b内固定安装传送带6，传送带6通过第一电机7驱动，横梁4中间固定安装喷漆机构8，喷漆机构8包括U型架9，U型架9内壁下侧对称固定安装支撑组件10，U型架9内壁上侧固定安装喷漆组件11，横梁4下方对应喷漆机构8处设有抬升机构12，抬升机构12包括抬升板13，抬升板13顶部开设有若干放置槽14，放置槽14均匀等距设置，抬升板13底部对称固定驱动杆15，驱动杆15下端与驱动组件16连接，驱动组件16驱动抬升板13沿矩形轨迹移动。
传送带6顶面高度低于安装槽5a、5b的顶部，安装槽5a靠近U型架9一侧内壁开设有缓冲槽17，缓冲槽17的底部高度与传送带6顶面齐平。
支撑组件10包括第一支撑杆18和第二支撑杆19，第一支撑杆18和第二支撑杆19均与U型架9转动连接，第一支撑杆18和第二支撑杆19的间距小于待喷涂转向中间轴的直径，第一支撑杆18一端与第二电机20的输出轴连接，第二电机20固定安装在U型架9外壁，第一支撑杆18与第二支撑杆19之间通过齿轮啮合。
喷漆组件11包括丝杆21，丝杆21两端与U型架9转动连接，丝杆21一端与第三电机22的输出轴连接，第三电机22固定安装在U型架9外壁，丝杆21两侧对称设有导向杆24，导向杆24与U型架9固定连接，导向杆24上滑动设有喷漆座25，喷漆座25与丝杆21螺纹配合，喷漆座25底部铰接喷头26。
驱动组件16包括驱动箱27，驱动箱27内部固定安装隔板28，隔板28中间固定安装驱动块29，驱动块29一端与隔板28转动连接，驱动块29的转动轴通过齿轮与第四电机23处输出轴啮合，第四电机23固定安装在驱动箱27外壁，驱动块29表面开设有第一滑槽30，第一滑槽30内设有第一滑块31，隔板28表面对应第一滑块30处开设有第二滑槽32，第一滑块31分别与第一滑槽30和第二滑槽32滑动连接，第一滑块31远离隔板28一侧与驱动杆15的下端转动连接，驱动杆15上端贯穿驱动箱27顶部，驱动箱27顶部对应驱动杆15处开设有第三滑槽33，第三滑槽33内设有第二滑块34，第二滑块34与第三滑槽33滑动连接，第三滑槽33上端贯穿第二滑块34。
第二滑槽32为矩形槽，第二滑槽32的长度与放置槽14的槽间距相等，第二滑槽32的宽度大于支撑组件10和传送带6顶面的高度差。
使用本装置进行转向中间轴喷涂时，先将待喷涂的转向中间轴水平放置在安装槽5a内的传送带6上，通过传送带6将转向中间轴输送至缓冲槽17处，然后通过第四电机23带动驱动块29转动，驱动块29转动时带动第一滑块31沿第一滑槽30和第二滑槽32移动，从而驱动块29及驱动杆15沿第二滑槽32的矩形轨迹移动，驱动杆15带动抬升板13沿矩形轨迹移动，当抬升板13沿矩形宽度方向向上移动时可以顶起缓冲槽17或支撑组件10上的转向中间轴，当当抬升板13沿矩形长度方向移动时，可以将缓冲槽17上的转向中间轴移动至支撑组件10处，同时将支撑组件10处喷涂好的转向中间轴移动至安装槽5b内的传送带6上进行出料。
转向中间轴通过抬升板13由缓冲槽17输送至第一支撑杆18和第二支撑杆19之间，通过第二电机20带动第一支撑杆18和第二支撑杆19转动，从而使转向中间轴转动，通过第三电机22带动丝杆21转动，使喷漆座25沿丝杆21水平移动，喷头26喷出防锈喷漆，通过转向中间轴的转动和喷头26的水平移动完成转向中间轴表面全方位喷涂。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (4)

1.一种缓冲式安全转向中间轴加工装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)上方固定安装输送架(2)，所述输送架(2)包括支撑腿(3)，所述支撑腿(3)顶部对称固定安装横梁(4)，所述横梁(4)相对一侧边缘两端开设有安装槽(5a、5b)，所述安装槽(5a、5b)内固定安装传送带(6)，所述传送带(6)通过第一电机(7)驱动，所述横梁(4)中间固定安装喷漆机构(8)，所述喷漆机构(8)包括U型架(9)，所述U型架(9)内壁下侧对称固定安装支撑组件(10)，所述U型架(9)内壁上侧固定安装喷漆组件(11)，所述横梁(4)下方对应喷漆机构(8)处设有抬升机构(12)，所述抬升机构(12)包括抬升板(13)，所述抬升板(13)顶部开设有若干放置槽(14)，所述放置槽(14)均匀等距设置，所述抬升板(13)底部对称固定驱动杆(15)，所述驱动杆(15)下端与驱动组件(16)连接，所述驱动组件(16)驱动抬升板(13)沿矩形轨迹移动；
所述驱动组件(16)包括驱动箱(27)，所述驱动箱(27)内部固定安装隔板(28)，所述隔板(28)中间固定安装驱动块(29)，所述驱动块(29)一端与隔板(28)转动连接，所述驱动块(29)的转动轴通过齿轮与第四电机(23)处输出轴啮合，所述第四电机(23)固定安装在驱动箱(27)外壁，所述驱动块(29)表面开设有第一滑槽(30)，所述第一滑槽(30)内设有第一滑块(31)，所述隔板(28)表面对应第一滑块(30)处开设有第二滑槽(32)，所述第一滑块(31)分别与第一滑槽(30)和第二滑槽(32)滑动连接，所述第一滑块(31)远离隔板(28)一侧与驱动杆(15)的下端转动连接，所述驱动杆(15)上端贯穿驱动箱(27)顶部，所述驱动箱(27)顶部对应驱动杆(15)处开设有第三滑槽(33)，所述第三滑槽(33)内设有第二滑块(34)，所述第二滑块(34)与第三滑槽(33)滑动连接，所述第三滑槽(33)上端贯穿第二滑块(34)；
所述第二滑槽(32)为矩形槽，所述第二滑槽(32)的长度与放置槽(14)的槽间距相等，所述第二滑槽(32)的宽度大于支撑组件(10)和传送带(6)顶面的高度差。
2.根据权利要求1所述的缓冲式安全转向中间轴加工装置，其特征在于，所述传送带(6)顶面高度低于安装槽(5a、5b)的顶部，所述安装槽(5a)靠近U型架(9)一侧内壁开设有缓冲槽(17)，所述缓冲槽(17)的底部高度与传送带(6)顶面齐平。
3.根据权利要求1所述的缓冲式安全转向中间轴加工装置，其特征在于，所述支撑组件(10)包括第一支撑杆(18)和第二支撑杆(19)，所述第一支撑杆(18)和第二支撑杆(19)均与U型架(9)转动连接，所述第一支撑杆(18)和第二支撑杆(19)的间距小于待喷涂转向中间轴的直径，所述第一支撑杆(18)一端与第二电机(20)的输出轴连接，所述第二电机(20)固定安装在U型架(9)外壁，所述第一支撑杆(18)与第二支撑杆(19)之间通过齿轮啮合。
4.根据权利要求1所述的缓冲式安全转向中间轴加工装置，其特征在于，所述喷漆组件(11)包括丝杆(21)，所述丝杆(21)两端与U型架(9)转动连接，所述丝杆(21)一端与第三电机(22)的输出轴连接，所述第三电机(22)固定安装在U型架(9)外壁，所述丝杆(21)两侧对称设有导向杆(24)，所述导向杆(24)与U型架(9)固定连接，所述导向杆(24)上滑动设有喷漆座(25)，所述喷漆座(25)与丝杆(21)螺纹配合，所述喷漆座(25)底部铰接喷头(26)。
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