CN114473395A - 一种薄壁传动轴溃缩管及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄壁传动轴溃缩管及其加工方法，其中传动轴溃缩管包括右左设置的右段和左段，且右段外径大于左段外径，所述右段和左段之间设置有溃缩段，所述溃缩段包括由右到左依次设置且呈流线型过渡的第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧，所述第一圆弧和第三圆弧的圆心位于传动轴溃缩管的内侧，所述第二圆弧的圆心位于传动轴溃缩管的外侧，且第二圆弧位于第三圆弧的内侧，采用旋锻的加工方式进行加工。本发明提供的传动轴溃缩管，能承受更大的扭矩，且在一定冲击下能发生溃缩，使汽车驾驶更加安全；并且该传动轴溃缩管采用旋锻进行加工，其加工余量少，精度高，缺陷风险更低，使得产品的性能更优，溃缩性能更优秀，从而提高实用该产品的汽车安全系数。
Description
技术领域
本发明属于汽车传动技术领域，具体涉及一种薄壁传动轴溃缩管及其加工方法。
背景技术
传动轴是被大量应用于汽车行业和其他工业领域的零部件结构，同时也是汽车传动系中传递动力的重要部件，主要用于动能的传递，它的作用是与变速箱、驱动桥一起将发动机扭力通过传动轴传递给后驱系统，将发动机的动力传递给车轮，使汽车产生驱动力。这种传动轴具有质量轻、扭矩大等特点。
传动轴是由轴管、伸缩套和万向节组成，连接或装配各项配件，而又可移动或转动的圆形物体配件，一般均使用轻而抗扭性佳的合金钢管制成。对前置引擎后轮驱动的车来说是把变速器的转动传到主减速器的轴，它可以是两节或多节轴管与万向节连接。它是一个高转速、少支承的旋转体。
针对中高端车型，安全指标中要求车辆在一定速度的运动中发生碰撞时，传动轴中的轴管能实现溃缩功能，轴管溃缩后仍能保证正常的使用功能，提供更高的安全保障。在中国专利CN209130076U中公开了一种溃缩式轴管，该轴管虽然能实现溃缩，但是其不方便加工制造，并且其溃缩距离小。
发明内容
本发明拟提供一种薄壁传动轴溃缩管，在一定冲击下能发生溃缩，并且不易断裂，同时方便加工。
为此，本发明所采用的技术方案为：一种薄壁传动轴溃缩管，包括右左设置的右段和左段，且右段外径大于左段外径，所述右段和左段之间设置有溃缩段，所述溃缩段包括由右到左依次设置且呈流线型过渡的第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧，所述第一圆弧和第三圆弧的圆心位于传动轴溃缩管的内侧，所述第二圆弧的圆心位于传动轴溃缩管的外侧，且第二圆弧位于第三圆弧的内侧。
作为上述方案的优选，所述右段采用直径与壁厚之比介于42-48之间的薄壁结构，所述右段外径比左段外径大18-22mm。
同时本发明还提供一种薄壁传动轴溃缩管的加工方法，基于上述的薄壁传动轴溃缩管，其包括以下步骤：
S1：下料，选用合适外径和长度的钢管；
S2：旋锻前处理，对S1中原材料的左段做磷化、皂化处理；
S3：旋锻，对S2中经过处理后的工件的左段进行旋锻，使其形成传动轴溃缩管的溃缩段和左段；
S4：车加工，对旋锻后的工件的左右端面进行切断，保证右段和左段的长度；
S5：打磨，对切断后的断面进行打磨，去除断面毛刺，保证断面的粗糙度。
进一步优选为，在S3中包括以下步骤，
S31：上料，通过机械手将工件自动上料到夹持位置，并被夹紧；
S32：定位，工件随着夹具一起进入锻造箱内，然后右侧芯轴顶入工件将其顶紧；
S33：第一次旋锻，锤头的长度小于左段原始长度，锤头下压对左段进行旋锻，在旋锻过程中，当旋锻位置处的外径比最终成型尺寸大1mm时，工件沿进给方向以60mm/min的速度移动1mm，直至将整个左段旋锻完成，旋锻完成后，左段的外径比最终成型尺寸大1mm，左段的长度与最终成型尺寸一致，锤头停止，锤头和工件复位；
S34：第二次旋锻，锤头下压，确保旋锻位置处的外径与最终成型尺寸一致，工件沿进给方向以60mm/min的速度移动1mm，直至将整个左段旋锻完成，旋锻完成后，左段的外径与最终成型尺寸一致，左段的长度不得小于最终成型尺寸，锤头停止，然后锤头回位和工件退回；
S35：出料，在推出机构的作用下，将工件推出。
进一步优选为，所述S2中磷化处理时的总酸度40-60，游离酸度2.5-3.5，磷化时间5-6min；皂化处理时，皂化液油度≥2.5，皂化时间4-5min。
本发明的有益效果：
1)本发明在传动轴溃缩管的左右段之间，设置有由三个圆弧流线型过渡的溃缩段，使其在左右段之间形成一个向内凹陷的圆弧段，当车辆在运动过程中受到碰撞时，其内凹的圆弧段被压缩而产生溃缩，当碰撞能量过大时，溃缩段断裂，左段能顺利进入到右段内，从而吸收车辆碰撞的能量；
2)本发明中溃缩段的特殊设置，使得整个传动轴溃缩管能通过旋锻进行加工，使得整个传动轴溃缩管的精度更高，并且在旋锻中通过两次旋锻，使其不易出现加工缺陷，使得本发明的溃缩性能更优秀，从而提高其吸收碰撞能量的能力，进而提高使用本发明的汽车安全系数。
附图说明
图1为本发明中传动轴溃缩管的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种薄壁传动轴溃缩管，其主要由右左设置的右段1和左段2组成，且右段1的外径大于左段2的外径。为实现溃缩，在右段1和左段2之间设置有溃缩段3。
溃缩段3的具体结构包括由右到左依次设置且呈流线型过渡的第一圆弧4、第二圆弧5和第三圆弧6，并且第一圆弧4和第三圆弧6的圆心位于传动轴溃缩管的内侧，第二圆弧5的圆心位于传动轴溃缩管的外侧，且第二圆弧5位于第三圆弧6的内侧。
右段1采用直径与壁厚之比介于42-48之间的薄壁结构，使得整个传动轴溃缩管的强度高，能承受更大的扭矩。其中右段1外径比左段2外径大18-22mm，保证在碰撞能量过大时，此时溃缩段断裂，左段2能顺利进入右段1内。
在本实施例中，整个传动轴溃缩管的材料为E355，且右段的外径为80mm，壁厚为1.3mm，左段的外径为60mm，壁厚为1.7mm，第一圆弧4、第二圆弧5和第三圆弧6的半径依次为10mm、6mm、6mm。
基于上述的薄壁传动轴溃缩管，其加工方法，包括以下步骤，
第一步：下料，选用合适外径和长度的钢管，本实施例中，采用E355牌号且外径为80mm壁厚为1.3mm的精密冷拔焊管；
第二步：旋锻前处理，原材料的左段做磷化、皂化处理，磷化、皂化处理能减少模具在挤压时受到的阻力，从而减少模具的磨损，延长使用寿命。在磷化处理时的总酸度40-60，游离酸度2.5-3.5，磷化时间5-6min。皂化处理时，皂化液油度≥2.5，皂化时间4-5min。
第三步：旋锻，经过磷化、皂化处理后的工件的左段进行旋锻，使其形成传动轴溃缩管的溃缩段和左段。旋锻的具体过程如下，
(1)上料，通过机械手将工件自动上料到夹持位置，并被夹紧；
(2)定位，工件随着夹具一起进入锻造箱内，然后右侧芯轴顶入工件将其顶紧；
(3)第一次旋锻，锤头的长度小于左段原始长度，锤头下压对左段进行旋锻，在旋锻过程中，当旋锻位置处的外径为61mm时，工件沿进给方向以60mm/min的速度移动1mm，直至将整个左段旋锻完成，旋锻完成后，左段的外径为61mm，左段的长度与最终成型尺寸一致，锤头停止，锤头和工件复位；
(4)第二次旋锻，锤头下压，确保旋锻位置处的外径为60mm，工件沿进给方向以60mm/min的速度移动1mm，直至将整个左段旋锻完成，旋锻完成后，左段的外径为60mm，左段的长度不得小于最终成型尺寸，锤头停止，然后锤头回位和工件退回；
(5)出料，在推出机构的作用下，将工件推出。
在旋锻时，通过两次旋锻且移动速度慢，在第一次旋锻出现失误时，通过第二次旋锻改正，从而提高旋锻的精度，减少缺陷的产生。
第四步：车加工，对旋锻后的工件的左右端面进行切断，保证右段和左段的长度，使其能与传动轴的其他零部件相匹配；
第五步：打磨，对切断后的断面进行打磨，去除断面毛刺，保证断面的粗糙度。
第六步：刻码，通过刻码机，对该转向管柱刻上相应的编码。
第七步：成品包装，在包装前进行最后的检验，检验合格后，进行浸油包装。在包装前进行检验，能有效防止不合格品流出。
将采用上述加工方法加工出的产品，装入汽车进行实车碰撞试验，试验条件为汽车在40KM/H匀速行驶过程中发生正面、侧面、偏置或追尾等碰撞事故，在试验结束后，发现本产品能实现稳定的溃缩，在溃缩距离大于90mm且溃缩能量小于120KJ，本产品均无开裂，产品性能表现优良。
Claims (5)
1.一种薄壁传动轴溃缩管，包括右左设置的右段(1)和左段(2)，且右段(1)外径大于左段(2)外径，所述右段(1)和左段(2)之间设置有溃缩段(3)，其特征在于：所述溃缩段(3)包括由右到左依次设置且呈流线型过渡的第一圆弧(4)、第二圆弧(5)和第三圆弧(6)，所述第一圆弧(4)和第三圆弧(6)的圆心位于传动轴溃缩管的内侧，所述第二圆弧(5)的圆心位于传动轴溃缩管的外侧，且第二圆弧(5)位于第三圆弧(6)的内侧。
2.根据权利要求1所述的薄壁传动轴溃缩管，其特征在于：所述右段(1)采用直径与壁厚之比介于42-48之间的薄壁结构，所述右段(1)外径比左段(2)外径大18-22mm。
3.一种薄壁传动轴溃缩管的加工方法，其特征在于，基于权利要求1-2中任一所述的薄壁传动轴溃缩管，其包括以下步骤：
S1：下料，选用合适外径和长度的钢管；
S2：旋锻前处理，对S1中原材料的左段做磷化、皂化处理；
S3：旋锻，对S2中经过处理后的工件的左段进行旋锻，使其形成传动轴溃缩管的溃缩段和左段；
S4：车加工，对旋锻后的工件的左右端面进行切断，保证右段和左段的长度；
S5：打磨，对切断后的断面进行打磨，去除断面毛刺，保证断面的粗糙度。
4.根据权利要求3所述的薄壁传动轴溃缩管的加工方法，其特征在于：在S3中包括以下步骤，
S31：上料，通过机械手将工件自动上料到夹持位置，并被夹紧；
S32：定位，工件随着夹具一起进入锻造箱内，然后右侧芯轴顶入工件将其顶紧；
S33：第一次旋锻，锤头的长度小于左段原始长度，锤头下压对左段进行旋锻，在旋锻过程中，当旋锻位置处的外径比最终成型尺寸大1mm时，工件沿进给方向以60mm/min的速度移动1mm，直至将整个左段旋锻完成，旋锻完成后，左段的外径比最终成型尺寸大1mm，左段的长度与最终成型尺寸一致，锤头停止，锤头和工件复位；
S34：第二次旋锻，锤头下压，确保旋锻位置处的外径与最终成型尺寸一致，工件沿进给方向以60mm/min的速度移动1mm，直至将整个左段旋锻完成，旋锻完成后，左段的外径与最终成型尺寸一致，左段的长度不得小于最终成型尺寸，锤头停止，然后锤头回位和工件退回；
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5.根据权利要求3所述的在薄壁管上加工小模数细长外花键的方法，其特征在于：在S2中磷化处理时的总酸度40-60，游离酸度2.5-3.5，磷化时间5-6min；皂化处理时，皂化液油度≥2.5，皂化时间4-5min。
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