CN115229453A - 三柱槽壳加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工技术领域，具体提供一种三柱槽壳加工方法，包括：棒料下料；对棒料进行锻造，获得精锻毛坯，精锻毛坯的球道底部具有作为定位基准的定位倒角；定位精锻毛坯的球道内的定位倒角，对精锻毛坯一端进行车端面并打中心孔，车精锻毛坯外表面和端面；冷轧花键和油槽；对精锻毛坯上的花键和油槽进行中频淬火和回火；进行热处理后的硬车处理，硬车支承档外圆、油封档外圆和卡簧槽，然后刮削油封档外圆，得到三柱槽壳。根据本发明的方案，加工过程中定位基准不变，能够有效减少工艺工序，保证零件加工过程中保持金属流线，得到尺寸精准的三柱槽壳产品，成品良品率高，配合其他零件时可有效保证密封性能。

Description

三柱槽壳加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种三柱槽壳加工方法。

背景技术

现有的三柱槽壳采用毛坯整体精锻成型，再通过车加工得到成品尺寸，即先制造接近零件形状的工件毛坯，然后经过少量的车加工制成成品三柱槽壳。但是精锻加工成型的三柱槽壳的内部为实心结构，产品重量大，不利于整车轻量化， 造成整车燃油经济性低，同工件毛坯的加工成本高，开发周期长，提高了三主槽壳的加工成本，而且精锻过程中后杆部跳动大，造成车加工余量大，容易破坏零件金属流线。

不仅如此，现有的三柱槽壳没有固定的定位基准，在整个加工过程中，需要多个设备来回切换定位来加工各个部位，使得工艺工序复杂，生产成本过高，而且加工出来的三柱槽壳的精密性差，在与防尘罩等结构配合安装时会产生大量缝隙，导致密封性差。

发明内容

本发明的目的在于解决背景技术中的至少一个技术问题，提供一种三柱槽壳加工方法。

为实现上述目的，本发明提供一种三柱槽壳加工方法，包括：

根据三柱槽壳外形尺寸进行棒料下料；

对棒料进行锻造，获得精锻毛坯，精锻毛坯的球道底部具有作为定位基准的定位倒角；

采用数控加工中心定位精锻毛坯的球道内的定位倒角，对精锻毛坯一端进行车端面并打中心孔，然后粗车和精车精锻毛坯外表面和端面；

采用数控冷轧机定位精车后的精锻毛坯的球道内的定位倒角，利用数控冷轧机尾架顶尖定位精锻毛坯的中心孔，利用花键模板和油槽模板对精车后的精锻毛坯进行冷轧花键和油槽；

对精锻毛坯上的花键和油槽进行中频淬火和回火；

采用多功能加工设备定位热处理后的精锻毛坯的球道内的定位倒角，利用功能加工设备尾架顶尖定位中心孔，进行热处理后的硬车处理，硬车支承档外圆、油封档外圆和卡簧槽，然后刮削油封档外圆，得到三柱槽壳。

根据本发明的一个方面，所述硬车支承档外圆、油封档外圆和卡簧槽为：

首先硬车支承档外圆，然后硬车油封档外圆，最后硬车卡簧槽；

其中，硬车油封档外圆为连续切削，硬车设有油槽的支承档外圆为断续切削，采用外圆刀片和卡簧槽刀片硬车卡簧槽。

根据本发明的一个方面，所述刮削油封档外圆采用配备有Y轴的标准车床，采用长条形刀具，刀具的每个切削刃参与切削加工，加工外圆过程中，刀具沿Y轴方向运动。

根据本发明的一个方面，所述刀具沿Y轴方向运动为：

刀具安装在车床的回转刀塔上，刀具随回转刀塔摆动，刀具每个点到回转中心不一致，刀塔旋转同时X轴补偿。

根据本发明的一个方面，所述刀具沿Y轴方向运动为：

在刀塔上增加Y轴，刀具沿着刀塔上的Y轴方向运动。

根据本发明的一个方面，还包括：采用无损探伤和退磁复合机床对三柱槽壳进行无损探伤和退磁。

根据本发明的一个方面，还包括：采用通过式清洗机对三柱槽壳进行清洗烘干。

根据本发明的一个方面，所述三柱槽壳采用的材料包括：

C：0.45%～0.48%；Si：0.10%～0.40%；Mn：0.60%～0.80%；P：≤0.025%；S：0.010%～0.025%；Cu：≤0.25%；Pb：0.015%～0.040%；

所述三柱槽壳的低倍组织满足一般疏松≤2.5级；中心疏松≤2.5级；锭型偏析≤2.5级；中心偏析≤1.0级；一般点状偏析≤1.0级；边缘点状偏析≤1.0级；

所述三柱槽壳的非金属夹杂物满足：A类细夹杂物≤2.5；A类粗夹杂物≤1.5；B类细夹杂物≤1.5；B类粗夹杂物≤1.0；C类细夹杂物≤0.5；C类粗夹杂物≤0.5；D类细夹杂物≤1.0；D类粗夹杂物≤1.0；DS类夹杂物≤0.5级；

所述三柱槽壳的奥氏体晶粒度≥5级，末端淬透性：淬透性直径DI=35~41mm。

根据本发明的一个方面，对棒料进行锻造，获得精锻毛坯的过程包括：下料、粗抛丸、涂层并加热、温锻、控制冷却、精抛丸、磁粉探伤、磷皂化和精整形。

根据本发明的一个方面，在所述涂层并加热过程中，采用中频加热炉进行加热，加热温度为860℃±30℃。

根据本发明的一个方面，所述温锻包括预锻、正挤、镦粗、反挤和打钢印；

所述温锻过程中，冲头预热温度为100℃-150℃，凹模预热温度为150℃-200℃，模具润滑剂浓度为1.01-1.04。

根据本发明的一个方面，采用180kW网带控温炉对精锻毛坯进行冷却，冷却后出炉温度≤500℃。

根据本发明的方案，采用温锻成形的球道内定位倒角作为定位基准，使后续精加工定位基准完全统一，避免因定位基准转换引起的定位误差。三柱槽壳具有空腔球道，产品轻量化，其加工成本低，开发周期短，降低了加工成本。而且，加工过程中定位基准不变，能够有效减少工艺工序，保证零件加工过程中保持金属流线，得到尺寸精准的三柱槽壳产品，成品良品率高，配合其他零件时可有效保证密封性能。

附图说明

图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的三柱槽壳加工方法的流程图；

图2示意性表示根据本发明的三柱槽壳加工方法得到的三柱槽壳的结构图。

具体实施方式

现在将参照示例性实施例来论述本发明的内容。应当理解，论述的实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。

图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的三柱槽壳加工方法的流程图。如图1所示，根据本发明的三柱槽壳加工方法，包括以下步骤：

根据三柱槽壳外形尺寸进行棒料下料；

对棒料进行锻造，获得精锻毛坯，精锻毛坯的球道底部具有作为定位基准的定位倒角；

采用数控加工中心定位精锻毛坯的球道内的定位倒角，对精锻毛坯一端进行车端面并打中心孔，然后粗车和精车精锻毛坯外表面和端面；

采用数控冷轧机定位精车后的精锻毛坯的球道内的定位倒角，利用数控冷轧机尾架顶尖定位精锻毛坯的中心孔，利用花键模板和油槽模板对精车后的精锻毛坯进行冷轧花键和油槽；

对精锻毛坯上的花键和油槽进行中频淬火和回火；

采用多功能加工设备定位热处理后的精锻毛坯的球道内的定位倒角，利用功能加工设备尾架顶尖定位中心孔，进行热处理后的硬车处理，硬车支承档外圆、油封档外圆和卡簧槽，然后刮削油封档外圆，得到三柱槽壳。

根据本发明的一种实施方式，硬车支承档外圆、油封档外圆和卡簧槽为：先硬车支承档外圆，硬车油封档外圆，再硬车卡簧槽，其中硬车油封档外圆表面是连续切削，硬车支承档外圆表面有油槽，是断续切削，车卡簧槽是表面硬度不均匀的，因而必须选择合适的外圆刀片和卡簧槽刀片。

对油封档外圆的刮削工艺是采用配备Y轴的标准车床，刀具是长条形的，每个切削刃参与切削加工，加工外圆时，刀具是Y轴方向运动，而不是采用会有螺旋纹产生的Z轴方向运动，刀具沿Y轴方向运动采用的方法有2种，①刀具安装在回转刀塔上，刀具随回转刀塔摆动，刀具每个点到回转中心不一致，刀塔旋转同时X轴补偿。②直接在刀塔上增加Y轴，刀具沿着刀塔上的Y轴方向运动。

如上设置，采用刮削工艺具有以下有益效果：

可以产生无螺旋纹路的表面，普通硬车工艺会产生螺旋纹；

可以显著提升工艺表面质量，一般可达到Rz1～4，通过参数优化，表面质量可以达到＜Rz1；

加工节拍快，无论是相对硬车和磨削，刮削工艺效率非常快；

设备投资低，采用配备Y轴的标准车床，提升了车床的通用性和柔性，实现不同的复合加工；

绿色环保，节约成本，刮削是一种干式加工，无需切削液或切削油，绿色环保，同时还节约切削液成本以及后续处理所需时间和费用。

进一步地，根据本发明的一种实施方式，除了上述方案以外，本发明的三柱槽壳加工方法还包括：

采用无损探伤和退磁复合机床对三柱槽壳进行无损探伤和退磁。

不仅如此，还包括：采用通过式清洗机对三柱槽壳进行清洗烘干。

在本实施方式中，三柱槽壳内表面的球道及内孔表面结构特殊，最终热处理后，无法对这些表面进行机械加工，因而零件这些表面采用精密挤压成形，为了满足球道处的耐磨性和杆部的强度要求，同时便于零件加工自动化连线，采用可以实现单件流的中频热处理，材料采用优质碳素工具钢，其化学成份满足：C：0.45%～0.48%；Si：0.10%～0.40%；Mn：0.60%～0.80%；P：≤0.025%；S：0.010%～0.025%；Cu：≤0.25%；Pb：0.015%～0.040%；上述材料的百分比为质量百分比。根据淬透直径要求，可以适当加入铬、镍、钼合金元素。钢材应经精炼和真空脱气处理。低倍组织满足一般疏松≤2.5级；中心疏松≤2.5级；锭型偏析≤2.5级；中心偏析≤1.0级；一般点状偏析≤1.0级；边缘点状偏析≤1.0级。奥氏体晶粒度≥5级。非金属夹杂物满足：A类细夹杂物≤2.5；A类粗夹杂物≤1.5；B类细夹杂物≤1.5；B类粗夹杂物≤1.0；C类细夹杂物≤0.5；C类粗夹杂物≤0.5；D类细夹杂物≤1.0；D类粗夹杂物≤1.0；DS类夹杂物≤0.5级。末端淬透性按SAJ406淬透性因子计算方法计算，理想淬透性直径DI=35~41毫米。钢材表面进行超声波探伤，要求按GB/T4162标准质量等级A级检验合格。

在本实施方式中，对棒料进行锻造，获得精锻毛坯的过程包括：下料、粗抛丸、涂层并加热、温锻、控制冷却、精抛丸、磁粉探伤、磷皂化和精整形。

上述锻造的每个过程明确相应的工艺装备、工艺设备和模具，工艺特性、产品特性、过程特性、管理方法（检测方法、检测频次）以及反应计划。

具体地，精锻流程见下表1：

表1

在本实施方式中，在精锻毛坯过程中，球道内的定位倒角的形成要有温锻和精整形，而精整形成形实质是一个变薄拉伸的过程，该过程只是针对球道、内孔表面、内倒角以及它们对应的外表面，其余表面不参与变薄拉伸过程，多余金属流向定位倒角的端面处，因而定位倒角均匀一致性质不能满足后续精加工定位精度的要求，但能满足使用要求。后续精加工采用温锻成形的球道内定位倒角作为定位基准，使后续精加工定位基准完全统一，避免因定位基准转换引起的定位误差。

在本实施方式中，精加工车外表面、冷轧花键和油槽、热处理以及硬车外圆时采用精锻毛坯中的定位倒角和一端端面中心孔定位，并在定位倒角的专用顶尖安装能使工作旋转的拔针、一端端面中心孔用与中心孔定位角度一致的中心孔顶尖。采用这些部位进行定位，完全避开热处理变形对于这些定位面的精度的影响。

在本实施方式中，采用数控加工中心定位精锻毛坯的球道内的定位倒角，对精锻毛坯一端进行车端面并打中心孔，然后粗车和精车精锻毛坯外表面和端面为：

设备采用立式数控加工中心，刀架上安装铣削小端面铣刀、中心钻，粗车端面刀处和外圆刀处，精车端面刀片和外圆刀片，监控进给速度、主轴转速、工件转速、精车刀具寿命、切削液浓度，系统自动监控刀片寿命。

在本实施方式中，利用花键模板和油槽模板对精车后的精锻毛坯进行冷轧花键和油槽为：

设备采用数控冷轧机，采用专门花键模板、油槽模板，对花键、油槽一次性加工完成，花键为渐开线花键，花键模数可以为公制和英制，压力角分别为20°、30°、37.5°、45°，只有花键的模数、压力角一致，但分度圆齿厚相差0.1毫米以内，则不受花键齿数大小的影响。油槽模板的油槽为右旋，与零件旋转方向一致，系统自动监控花键模板和油槽模板寿命。

在本实施方式中，对精锻毛坯上的花键和油槽进行中频淬火和回火为：

采用中频热处理工艺和感应回火工艺，采用杆部一体式感应器完成对杆部的感应淬火，球道采用扫描式感应器，完成对球道感应淬火。回火采用感应回火，与中频淬火设备连成一体，彻底解决中频淬火后不及时回火造成表面出现裂纹缺陷，与线圈式和通道式感应回火。这些工艺设备具备过程参数的输入、监控、报警、记录的功能和监控感应器寿命。

进一步地，图2示意性表示根据本发明的三柱槽壳加工方法得到的三柱槽壳的结构图。如图2所示，三柱槽壳10包括头部101、杆部102、球道103和球道103内部的定位倒角104。其中杆部102处包括油封档1021、支承档1022和卡簧槽1023。如图2所示，三柱槽壳外表面的杆部102上的支承档1022处设计油槽10221，改善支承面的润滑条件，防止运转过程中此表面与周围部件表面的咬合，设置油槽为双数条，一般为6条，油槽旋向为右旋，油槽角度为25°-32°，油槽形状为圆弧，圆弧半径为0.4-0.6，油槽深度为0.30-0.50，油槽长度必须满足油路畅通。

在本实施方式中，三柱槽壳内表面球道形状为双圆弧，为相配零件表面采用二点接触，降低球道处的接触应力，提高零件使用寿命，圆弧半径为球环半径的1.3-1.4倍，接触线不超过球环宽度，接触角一般为8.5°-11.5°，球环与球道接触后底部间隙为0.05-0.10。

根据本发明的上述方案，三柱槽壳具有空腔球道，产品轻量化，其加工成本低，开发周期短，降低了加工成本。而且，加工过程中定位基准不变，能够有效减少工艺工序，保证零件加工过程中保持金属流线，得到尺寸精准的三柱槽壳产品，成品良品率高，配合其他零件时可有效保证密封性能。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (12)

1.三柱槽壳加工方法，其特征在于，包括：

根据三柱槽壳外形尺寸进行棒料下料；

对棒料进行锻造，获得精锻毛坯，精锻毛坯的球道底部具有作为定位基准的定位倒角；

采用数控加工中心定位精锻毛坯的球道内的定位倒角，对精锻毛坯一端进行车端面并打中心孔，然后粗车和精车精锻毛坯外表面和端面；

采用数控冷轧机定位精车后的精锻毛坯的球道内的定位倒角，利用数控冷轧机尾架顶尖定位精锻毛坯的中心孔，利用花键模板和油槽模板对精车后的精锻毛坯进行冷轧花键和油槽；

对精锻毛坯上的花键和油槽进行中频淬火和回火；

采用多功能加工设备定位热处理后的精锻毛坯的球道内的定位倒角，利用功能加工设备尾架顶尖定位中心孔，进行热处理后的硬车处理，硬车支承档外圆、油封档外圆和卡簧槽，然后刮削油封档外圆，得到三柱槽壳。

2.根据权利要求1所述的三柱槽壳加工方法，其特征在于，所述硬车支承档外圆、油封档外圆和卡簧槽为：

首先硬车支承档外圆，然后硬车油封档外圆，最后硬车卡簧槽；

其中，硬车油封档外圆为连续切削，硬车设有油槽的支承档外圆为断续切削，采用外圆刀片和卡簧槽刀片硬车卡簧槽。

3.根据权利要求1所述的三柱槽壳加工方法，其特征在于，所述刮削油封档外圆采用配备有Y轴的标准车床，采用长条形刀具，刀具的每个切削刃参与切削加工，加工外圆过程中，刀具沿Y轴方向运动。

4.根据权利要求3所述的三柱槽壳加工方法，其特征在于，所述刀具沿Y轴方向运动为：

刀具安装在车床的回转刀塔上，刀具随回转刀塔摆动，刀具每个点到回转中心不一致，刀塔旋转同时X轴补偿。

5.根据权利要求3所述的三柱槽壳加工方法，其特征在于，所述刀具沿Y轴方向运动为：

在刀塔上增加Y轴，刀具沿着刀塔上的Y轴方向运动。

6.根据权利要求1所述的三柱槽壳加工方法，其特征在于，还包括：采用无损探伤和退磁复合机床对三柱槽壳进行无损探伤和退磁。

7.根据权利要求1所述的三柱槽壳加工方法，其特征在于，还包括：采用通过式清洗机对三柱槽壳进行清洗烘干。

8.根据权利要求1所述的三柱槽壳加工方法，其特征在于，所述三柱槽壳采用的材料包括：

C：0.45%～0.48%；Si：0.10%～0.40%；Mn：0.60%～0.80%；P：≤0.025%；S：0.010%～0.025%；Cu：≤0.25%；Pb：0.015%～0.040%；

所述三柱槽壳的低倍组织满足一般疏松≤2.5级；中心疏松≤2.5级；锭型偏析≤2.5级；中心偏析≤1.0级；一般点状偏析≤1.0级；边缘点状偏析≤1.0级；

所述三柱槽壳的非金属夹杂物满足：A类细夹杂物≤2.5；A类粗夹杂物≤1.5；B类细夹杂物≤1.5；B类粗夹杂物≤1.0；C类细夹杂物≤0.5；C类粗夹杂物≤0.5；D类细夹杂物≤1.0；D类粗夹杂物≤1.0；DS类夹杂物≤0.5级；

所述三柱槽壳的奥氏体晶粒度≥5级，末端淬透性：淬透性直径DI=35~41mm。

9.根据权利要求1所述的三柱槽壳加工方法，其特征在于，对棒料进行锻造，获得精锻毛坯的过程包括：下料、粗抛丸、涂层并加热、温锻、控制冷却、精抛丸、磁粉探伤、磷皂化和精整形。

10.根据权利要求9所述的三柱槽壳加工方法，其特征在于，在所述涂层并加热过程中，采用中频加热炉进行加热，加热温度为860℃±30℃。

11.根据权利要求9所述的三柱槽壳加工方法，其特征在于，所述温锻包括预锻、正挤、镦粗、反挤和打钢印；

所述温锻过程中，冲头预热温度为100℃-150℃，凹模预热温度为150℃-200℃，模具润滑剂浓度为1.01-1.04。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的三柱槽壳加工方法，其特征在于，采用180kW网带控温炉对精锻毛坯进行冷却，冷却后出炉温度≤500℃。

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