CN113245787B - 一种管叉的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种管叉的加工工艺，涉及锻件加工的技术领域，其包括下料、加热、锻压成型、机加工等步骤，在机加工步骤中，先对坯料的端面进行加工，之后以坯料的端面为基准对坯料的外周面进行加工，之后以坯料的端面和坯料的外周面为基准对侧孔进行加工。本申请能够提高管叉的加工精度，进而提高管叉的使用寿命。

Description

一种管叉的加工工艺

技术领域

本申请涉及锻件加工的领域，尤其是涉及一种管叉的加工工艺。

背景技术

管叉，又可以称之为凸缘叉，凸缘叉是万向轴上的重要部件，两个凸缘叉之间通过十字轴进行连接，如此便形成一个万向节。万向节是汽车上的关键部件，其需要承受高速传动和大扭矩；因此其结构和加工工艺直接影响零件的性能，进而影响整车动力传递的效果。

目前，公开日为2020年08月18日，公开号为CN111545696A的中国发明专利申请提出了一种法兰管叉锻造成型工艺及使用该工艺成型的法兰管叉；其中法兰管叉锻造成型工艺包括S1：下料，S2：加热，S3：锻压成型，S4：冲中孔、切边，S5：风冷，S6：抛丸，S7：车端面、钻安装孔，S8：管叉臂侧孔成型，S9：防锈处理等步骤。

针对上述中的相关技术，发明人认为，在进行S8：管叉臂侧孔成型步骤时，只以管叉的端面为基准不易对管叉臂的侧孔进行定位，进而降低了管叉臂的加工精度。

发明内容

为了提高管叉臂的加工精度，本申请提供一种管叉的加工工艺。

本申请提供的一种管叉的加工工艺，采用如下的技术方案：

一种管叉的加工工艺，包括以下步骤；

下料，根据管叉的尺寸，切割的材作为原料；

加热，将原料进行加热至锻造温度；

锻压成型，将原料锻造成管叉坯料；

机加工，先对坯料的端面、外周面进行加工，之后对侧孔进行加工。

通过采用上述技术方案，在对坯料的侧孔进行加工进行加工之前，先对坯料的端面、外周面进行加工，之后以坯料的端面、外周面为基准对坯料的侧孔进行加工，提高了侧孔的加工精度，进而提高了管叉传递动力时的效果。

可选的，在机加工步骤中，先对坯料的端面进行加工，之后以坯料的端面为基准对坯料的外周面进行加工。

通过采用上述技术方案，以坯料的端面为基准加工坯料的外周面时，外周面与端面之间的垂直度更高，如此在对侧孔进行加工时，能够进一步提升侧孔的加工精度。

可选的，在机加工步骤中使用车床对坯料的端面、外周面进行加工，所述车床包括床身、主轴以及车削机构，所述主轴转动连接在所述床身上，所述主轴上设置有用于夹持坯料外周面的第一夹持机构，所述床身上设置有用于夹持坯料端面的第二夹持机构，所述车削机构设置在所述床身上。

通过采用上述技术方案，在加工坯料的端面时，先使用第一夹持机构夹持坯料的外周面，此时车削机构便可以对坯料的端面进行车削；之后第二夹持机构夹持坯料的两端面，第一夹持机构从坯料的外周面上脱离，如此车削机构便可以对坯料的外周面进行车削。

可选的，所述第一夹持机构包括卡盘壳、转盘、端盖以及至少三个夹爪，所述卡盘壳设置在所述主轴上，所述端盖固定连接在所述卡盘壳上，所述转盘设置在卡盘壳与所述端盖之间，所述转盘与所述卡盘壳同轴转动连接，所述夹爪沿所述卡盘壳的径向与所述卡盘壳滑移连接，所述转盘上开设有螺旋槽，所述夹爪上设置有导向块，所述导向块穿过所述卡盘壳后设置在所述螺旋槽中。

通过采用上述技术方案，在加工坯料的端面时，转动转盘即可使夹爪沿卡盘壳的径向发生滑移，进而使夹爪夹持在坯料的外端面上。

可选的，所述第二夹持机构包括尾架、支撑板以及多个第一定位销，所述尾架设置在所述床身上，所述支撑板转动连接在所述尾架上，所述第一定位销设置在所述尾架上，所述第二夹持机构还包括多个第二定位销，所述第二定位销设置在所述主轴上，所述第一定位销与所述第二定位销相对设置。

通过采用上述技术方案，在加工坯料的外周面时，第一定位销与第二定位销分别夹持坯料的两个端面，当第一定位销与第二定位销完成对坯料的夹持后，第一夹持机构从坯料的外周面上脱离，进而便于车削机构车削坯料的外周面。

可选的，所述第一夹持机构还包括滑移组件，所述卡盘壳沿所述主轴的轴向与所述主轴滑移连接。

通过采用上述技术方案，在加工坯料的外周面时，卡盘壳按主轴的轴向朝远离尾架的方向滑移，如此夹爪便可以不再罩设在坯料的外周面上，降低了夹爪与车削机构发生干涉的概率，提高了安全性。

可选的，所述第二夹持机构还包括支撑杆，所述支撑杆设置在所述主轴上，所述第二定位销与所述支撑杆滑移连接，所述第一定位销与所述支撑板滑移连接。

通过采用上述技术方案，在加工坯料的端面时，第二定位销与坯料远离尾架的一端面抵接，在坯料的端面加工完成后，调整尾架与第一定位销，使第一定位销与坯料靠近尾架的端面抵接，之后再使第一夹持机构从坯料的外周面上脱离，如此在变换夹持机构时，坯料可与车削机构保持相对静止，提高了加工完毕后坯料端面与周面的垂直度。

可选的，所述滑移组件包括电磁铁与压缩弹簧，所述电磁铁固定连接在所述床身上，所述压缩弹簧套设在所述主轴上，所述压缩弹簧的一端与所述电磁铁连接，所述压缩弹簧的另一端与所述端盖抵接。

通过采用上述技术方案，当需要使用第一夹持机构夹持坯料的外周面时，电磁铁失电，此时在压缩弹簧的作用下卡盘壳朝尾架的方向滑移；当需要使用第二夹持机构夹持坯料的端面时，电磁铁得电，此时在电磁铁的磁力作用下，卡盘壳朝远离尾架的方向滑移；在加工坯料的端面还是周面时，卡盘壳都不会发生移动，提高了安全性。

可选的，所述滑移组件还包括限位套，所述限位套同轴固定连接在所述主轴上，所述卡盘壳同轴套设在所述限位套上，所述卡盘壳上设置有第一限位块，所述端盖上设置有第二限位块，所述第一限位块与所述第二限位块分别设置在所述限位套轴向的两端。

通过采用上述技术方案，当卡盘壳沿主轴的轴向发生滑移时，在第一限位块与第二限位块的限制作用下，既不易使卡盘壳从主轴上脱落，而且不易过度的压迫弹簧，减小了弹簧与卡盘壳之间的摩擦力。

可选的，所述限位套的外周面上开设有滑槽，所述滑槽的长度方向与所述主轴的轴向平行，所述卡盘壳的内周面上设置有滑块，所述滑块设置在滑槽中。

通过采用上述技术方案，在滑块与滑槽的导向作用下，卡盘可不易与主轴发生相对转动，如此便于车削机构对坯料进行车削。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过第一夹持机构与第二夹持机构的设置，使车床既可以对坯料的端面进行车削，而且可以对坯料的外周面进行车削，进而便于后续加工管叉的侧孔。

2.通过第一定位销与第二定位销的设置，在完成坯料端面的车削后，可以在不移动坯料的情况下对坯料的外周面进行车削，提高了坯料端面与外周面之间的垂直度，提高了后续加工管叉的精度。

3.通过滑移机构的设置，使得卡盘壳可以与主轴发生相对移动，在对坯料的外周面进行车削时，卡盘壳不易与车削机构发生相对干涉，提高了加工时的安全性。

附图说明

图1是本申请实施例的流程示意图；

图2是本申请实施例车床的整体结构示意图；

图3是本申请实施例主轴上零件的爆炸示意图；

图4是本申请实施夹爪的整体结构示意图；

图5是本申请实施例尾架上零件的爆炸示意图；

图6是图5中B部分的放大示意图；

图7是图3中A部分的放大示意图；

图8是本申请实施例卡盘壳与端盖的剖视示意图。

附图标记说明：100、床身；110、主轴；120、车削机构；200、第一夹持机构；210、卡盘壳；211、滑块；220、转盘；221、螺旋槽；230、端盖；240、锥齿轮；250、夹爪；251、导向块；300、滑移组件；310、电磁铁；320、压缩弹簧；330、推力轴承；340、限位套；341、滑槽；350、第一限位块；360、第二限位块；400、第二夹持机构；410、尾架；420、支撑板；412、第一定位销孔；430、第一定位销；431、第一防转动槽；440、第一调节螺母；450、第二调节螺母；460、第一防转动块；510、支撑杆；511、外杆；512、内杆；513、锁定螺栓；514、第二定位销孔；520、第二定位销；521、第二防转动槽；530、第三调节螺母；540、第四调节螺母；550、第二防转动块。

具体实施方式

以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种管叉的加工工艺。参照图1，管叉的加工工艺包括以下步骤：

S1：下料，根据管叉的尺寸，切割的材作为原料；

S2：加热，将原料进行加热至锻造温度；

S3：锻压成型，先采用模锻对原料进行锻压，使原料的外轮廓与管叉的外轮廓相似；之后使用锻压机对原料进行冲中孔和切边，使原料的底盘成型底环，并完成原料的整形，此时原料形成坯料；

S4：冷却，采用风冷对坯料进行冷却，使坯料降至常温；

S5：抛丸，对冷却后的坯料进行抛丸处理，消除其毛刺；

S6：机加工，使用车床对坯料的表面进行加工，先夹持坯料的外周面，对坯料的底端面进行车削，之后以坯料的底端面为基准对坯料的外周面进行车削，之后通过钻床以坯料的底端面与外周面为基准对坯料的侧孔进行加工。

由于管叉的中孔不呈圆形设置，加工难度大，以中孔为定位基准时的定位精度低，因此在S6：机加工步骤中旋转以坯料的外周面为基准。

参照图2，其中S6：机加工中的车床包括起支撑作用的床身100、用于对工件进行车削的车削机构120、用于夹持工件外周面的第一夹持机构200以及用于夹持工件端面的第二夹持机构400。

参照图2及图3，床身100上转动连接有主轴110，第一夹持机构200设置在主轴110上。第一夹持机构200包括卡盘壳210、转盘220、端盖230以及多个夹爪250，端盖230通过螺栓固定连接在卡盘壳210的一端，转盘220设置在卡盘壳210与夹爪250之间，且转盘220与卡盘壳210同轴转动连接。

参照图3及图4，夹爪250沿卡盘壳210的径向与卡盘壳210滑移连接，转盘220远离端盖230的一端面上开设有螺旋槽221，夹爪250的一端一体成型有导向块251，夹爪250设置有导向块251的一端穿过卡盘壳210后，使导向块251卡接在螺旋槽221中。如此转动转盘220即可使夹爪250沿卡盘壳210的径向滑移，且每个夹爪250的滑移距离相同。

参照图3，本申请实施例中夹爪250的数量设置有四个，四个夹爪250呈两两相对设置，且相邻的两个夹爪250之间的夹角不为90度，相邻的两个夹爪250之间的角度可视管叉外周面的弧长确定。

参照图3，第一夹持机构200还包括多个用于驱动转盘220转动的锥齿轮240，锥齿轮240转动连接在卡盘壳210上，且锥齿轮240的轴心与卡盘壳210的轴心垂直。转盘220靠近端盖230的一端面上开设有齿牙，锥齿轮240与转盘220啮合，如此转动锥齿轮240即可转动转盘220。

在安装卡盘壳210时，将卡盘壳210同轴套设在主轴110上；在需要车削坯件的端面时，调整第一夹持机构200使夹爪250夹持在坯件的外周面上，此时坯件的端面处于裸露状态，如此便可使用车削机构120对坯件的端面进行车削。

参照图5级图6，第二夹持机构400包括滑移连接在床身100上的尾架410以及转动连接在尾架410上的支撑板420，支撑板420的轴心与主轴110的轴心同轴。支撑板420上设置有多个第一定位销430，本申请实施例中，第一定位销430的数量设置有三个，第一定位销430通过第一调节螺母440与第二调节螺母450固定在支撑板420上。

参照图5及图6，支撑板420上沿自身的周向均布开设有三个第一定位销孔412，一个第一定位销430对应穿设在一个第一定位销孔412中。第一定位销430的外周面上开设有外螺纹，第一调节螺母440与第二调节螺母450均螺纹连接在第一定位销430上。且第一调节螺母440与第二调节螺母450分别抵接在支撑板420的两个端面上，如此即可完成第一定位销430的固定。

参照图5及图6，为了便于调整第一定位销430，同时降低第一定位销430上的外螺纹被挤压变形的概率，第一定位销430的外周面上沿第一定位销430的轴向开设有第一防转动槽431，第一定位销孔412的内周面上设置有第一防转动块460，第一防转动块460与支撑板420一体成型，且第一防转动块460沿第一防转动槽431的长度方向在第一防转动槽431中滑动。

如此在转动第一调节螺母440与第二调节螺母450时，第一定位销430不易与支撑板420发生相对转动，进而便于调节第一定位销430，同时第一定位销430上的外螺纹不与第一定位销孔412的内周面直接接触，降低了第一定位销430上的外螺纹发生变形的概率。

参照图3及图7，第二夹持机构400还包括设置在主轴110上的支撑杆510以及设置在支撑杆510上的第二定位销520，支撑杆510包括外杆511、两个内杆512以及两个锁紧内杆512的锁定螺栓513。外杆511的中部焊接或者通过螺栓固定连接在主轴110上，并且外杆511的轴心与主轴110的轴心垂直。内杆512从外杆511的一端穿设在外杆511中，且内杆512沿外杆511的长度方向与外杆511滑移连接。锁定螺栓513螺纹连接在外杆511上，且锁定螺栓513远离自身螺栓头的一端穿过外杆511后与内杆512的外周面抵接。

参照图3及图7，内杆512远离外杆511的一端开设有第二定位销孔514，第二定位销520穿设在第二定位销孔514内，且第二定位销520通过第三调节螺母530与第四调节螺母540固定在内杆512上。第二定位销520上开设有外螺纹，第三调节螺母530与第四调节螺母540均螺纹连接在第二定位销520上，且第三调节螺母530与第四调节螺母540分别设置在内杆512厚度方向的两端。

第一定位销430与第二定位销520分别抵接在坯件的两个端面上，如此即可完成坯件的夹持，同时使坯件的外周面裸露在外，便于车削机构120车削坯件的外周面。通过调节内杆512从外杆511中伸出的长度即可调节第二定位销520的位置，如此便可使第二定位销520夹持直径不同的坯件。

参照图3及图7，为了便于调整第二定位销520，同时降低第二定位销520上的外螺纹被挤压变形的概率，第二定位销520的外周面上沿第二定位销520的轴向开设有第二防转动槽521，第二定位销孔514的内周面上设置有第二防转动块550，第一防转动块460与内杆512一体成型，且第二防转动块550沿第二防转动槽521的长度方向在第二防转动槽521中滑动。

如此在转动第三调节螺母530与第四调节螺母540时，第二定位销520不易与支撑板420发生相对转动，进而便于调节第二定位销520，同时第二定位销520上的外螺纹不与第二定位销孔514的内周面直接接触，降低了第二定位销520上的外螺纹发生变形的概率。

参照图3及图8，为了在车削坯件的外周面时，降低卡盘壳210与车削机构120发生干涉的概率，第一夹持机构200还包括滑移组件300，卡盘壳210通过滑移组件300与主轴110滑移连接。滑移组件300包括限位套340，限位套340同轴套设在主轴110上，且限位套340通过紧固螺钉固定连接在主轴110上。卡盘壳210同轴套设在限位套340上，限位套340的外周面上开设有滑槽341，滑槽341的长度方向与主轴110的轴向平行，卡盘壳210的内周面上设置有滑块211，滑块211沿滑槽341的长度方向在滑槽341中滑动。如此卡盘壳210便可沿主轴110的轴向与主轴110发生相对滑动，且卡盘壳210不易与主轴110发生相对转动。

参照图3及图8，滑移组件300还包括用于驱动卡盘壳210滑移的电磁铁310以及压缩弹簧320，电磁铁310通过螺栓固定连接在床身100上，且电磁铁310套设在主轴110上。压缩弹簧320套设在主轴110上，压缩弹簧320的一端与电磁铁310抵接，压缩弹簧320的另一端与端盖230抵接。在主轴110转动时，为了降低端盖230与压缩弹簧320之间的摩擦力，端面与压缩弹簧320之间还设置有推力轴承330，推力轴承330套设在主轴110上，推力轴承330的一端与端盖230抵接，推力轴承330的另一端与压缩弹簧320抵接。

当电磁铁310得电时，卡盘壳210便会朝电磁铁310滑移，此时卡爪不再罩设在坯件的外周面上，降低了车削机构120与夹爪250干涉的概率，提高了安全性；当电磁铁310失电使，卡盘壳210在压缩弹簧320的作用下复位，进而便于夹爪250夹持坯料的外周面。

参照图3及图8，为了限制卡盘壳210的滑移距离，降低卡盘壳210与支撑杆510发生干涉的概率，卡盘壳210远离端盖230的一端的内周面上一体成型有第一限位块350，端盖230的内周面上一体成型有第二限位块360，第一限位块350与第二限位块360分别设置在限位套340轴向的两端。当第一限位块350与限位套340抵接时，卡盘壳210便无法继续朝电磁铁310移动，当第二限位块360与限位套340抵接时，靠岸可便无法继续朝远离电磁铁310的方向移动。

本申请实施例一种管叉的加工工艺的实施原理为：

加工坯料时，先以坯料的外周面为基准加工坯料的端面；再以坯料的端面为基准加工坯料的外周面。最终以坯料的外周面与端面为基准，加工坯料的侧孔。

在加工坯料的端面时，夹爪250夹持坯料的外周面，同时调整第二定位销520，使第二定位销520抵接在坯件靠近卡盘壳210的一端面上，如此即可完成坯料的定位，且坯料的底端面裸露在外；当坯料的底端面加工完毕后，先移动尾架410与第一定位销430，使第一定位销430与第二定位销520完成坯料两端面的夹持后再送个夹爪250，如此可在不移动坯料的情况下更换第一夹持机构200与第二夹持机构400，提高了加工的精度。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种管叉的加工工艺，其特征在于；包括以下步骤：

下料，根据管叉的尺寸，切割的材作为原料；

加热，将原料进行加热至锻造温度；

锻压成型，将原料锻造成管叉坯料；

机加工，先对坯料的端面、外周面进行加工，之后对侧孔进行加工；

在机加工步骤中，先对坯料的端面进行加工，之后以坯料的端面为基准对坯料的外周面进行加工；

在机加工步骤中使用车床对坯料的端面、外周面进行加工，所述车床包括床身（100）、主轴（110）以及车削机构（120），所述主轴（110）转动连接在所述床身（100）上，所述主轴（110）上设置有用于夹持坯料外周面的第一夹持机构（200），所述床身（100）上设置有用于夹持坯料端面的第二夹持机构（400），所述车削机构（120）设置在所述床身（100）上；

所述第一夹持机构（200）包括卡盘壳（210）、转盘（220）、端盖（230）以及至少三个夹爪（250），所述卡盘壳（210）设置在所述主轴（110）上，所述端盖（230）固定连接在所述卡盘壳（210）上，所述转盘（220）设置在卡盘壳（210）与所述端盖（230）之间，所述转盘（220）与所述卡盘壳（210）同轴转动连接，所述夹爪（250）沿所述卡盘壳（210）的径向与所述卡盘壳（210）滑移连接，所述转盘（220）上开设有螺旋槽（221），所述夹爪（250）上设置有导向块（251），所述导向块（251）穿过所述卡盘壳（210）后设置在所述螺旋槽（221）中；

所述第二夹持机构（400）包括尾架（410）、支撑板（420）以及多个第一定位销（430），所述尾架（410）设置在所述床身（100）上，所述支撑板（420）转动连接在所述尾架（410）上，所述第一定位销（430）设置在所述尾架（410）上，所述第二夹持机构（400）还包括多个第二定位销（520），所述第二定位销（520）设置在所述主轴（110）上，所述第一定位销（430）与所述第二定位销（520）相对设置；

所述第一夹持机构（200）还包括滑移组件（300），所述卡盘壳（210）沿所述主轴（110）的轴向与所述主轴（110）滑移连接；

所述第二夹持机构（400）还包括支撑杆（510），所述支撑杆（510）设置在所述主轴（110）上，所述第二定位销（520）与所述支撑杆（510）滑移连接，所述第一定位销（430）与所述支撑板（420）滑移连接；

所述滑移组件（300）包括电磁铁（310）与压缩弹簧（320），所述电磁铁（310）固定连接在所述床身（100）上，所述压缩弹簧（320）套设在所述主轴（110）上，所述压缩弹簧（320）的一端与所述电磁铁（310）连接，所述压缩弹簧（320）的另一端与所述端盖（230）抵接。

2.根据权利要求1所述的一种管叉的加工工艺，其特征在于：所述滑移组件（300）还包括限位套（340），所述限位套（340）同轴固定连接在所述主轴（110）上，所述卡盘壳（210）同轴套设在所述限位套（340）上，所述卡盘壳（210）上设置有第一限位块（350），所述端盖（230）上设置有第二限位块（360），所述第一限位块（350）与所述第二限位块（360）分别设置在所述限位套（340）轴向的两端。

3.根据权利要求2所述的一种管叉的加工工艺，其特征在于：所述限位套（340）的外周面上开设有滑槽（341），所述滑槽（341）的长度方向与所述主轴（110）的轴向平行，所述卡盘壳（210）的内周面上设置有滑块（211），所述滑块（211）设置在滑槽（341）中。

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