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CN109483188A - 一种用钢管制造带法兰盘半轴的工艺 - Google Patents

一种用钢管制造带法兰盘半轴的工艺 Download PDF

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CN109483188A
CN109483188A CN201910031881.6A CN201910031881A CN109483188A CN 109483188 A CN109483188 A CN 109483188A CN 201910031881 A CN201910031881 A CN 201910031881A CN 109483188 A CN109483188 A CN 109483188A
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China
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spline
ring flange
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CN201910031881.6A
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王艳丽
师珺草
蒋建军
郑喜平
肖软生
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Zhengzhou Business College
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Zhengzhou Business College
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/14Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass gear parts, e.g. gear wheels

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Abstract

一种用钢管制造带法兰盘半轴的工艺,包括下列步骤:(1)管下料;⑵花键墩粗;⑶摆碾法兰盘;⑷调质处理;⑸焊接堵头;⑹抛丸校正;⑺半轴粗车;⑻搓花键;⑼半轴精车;⑽法兰钻孔;⑾感应淬火:对半轴进行表面感应淬火,然后用井式炉回火;⑿抛丸校正;⒀内外探伤;⒁总检入库:对成品半轴进行检验、包装、入库。本次发明的空心半轴具有显著的经济效益,尤其适用于小客车半轴的生产制造。

Description

一种用钢管制造带法兰盘半轴的工艺
技术领域
本发明涉及汽车半轴的制造工艺领域,特别涉及一种采用钢管制作小型客车带法兰盘空心半轴的制造工艺,属于汽车制造领域。
背景技术
汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。实验证明,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%;汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3-0.6升;汽车重量降低1%,油耗可降低0.7%。当前,由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。半轴是汽车传动系统的重要组成部分,主要作用是将差速器半轴齿轮输出的动力传给驱动轮或轮边减速器。在工作过程中,半轴的花键端和半轴齿轮配合,而行星齿轮对半轴齿轮施加的径向力相互平衡,则半轴在运转过程中只传递扭矩而不受任何的弯曲力矩,所以半轴必须具备足够的机械强度和较大的扭矩承受能力。CN102672436 A、CN 103568722 A、CN 106392469 A均公布了常见半轴的加工制造工艺,这些半轴均是传统的锻造成型半轴,上述专利所述的半轴均是实心半轴,尽管能满足刚度、强度方面的相关要求,但是却不符合轻量化的发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于克服目前的汽车半轴生产制造中存在的上述问题,提供一种用钢管制造带法兰盘半轴的工艺。
为实现本发明的目的,采用了下述的技术方案: 一种用钢管制造带法兰盘半轴的工艺,包括下列步骤:
⑴钢管下料:通过计算,截取一定长度的壁厚为10-20 mm的钢管;
⑵花键墩粗:把钢管的一端在中频感应线圈中进行加热,当温度达到锻造温度时,对钢管的一端进行墩粗;
⑶摆碾法兰盘:把钢管的另一端在中频感应线圈中进行加热,当温度锻造温度,利用模具对钢管进行摆碾,摆碾成法兰盘;
⑷调质处理:对步骤(3)得到的空心毛坯半轴利用推杆炉进行调质处理;
⑸焊接堵头:制作两个尺寸小于钢管内孔直径的堵头,其长度为20-30 mm,分别焊接在半轴花键一端的内孔中和半轴法兰盘一端的内孔中;
⑹抛丸校正:对半轴进行粗抛丸并进行粗校正;
⑺半轴粗车:对半轴的花键、杆部和法兰盘部位进行粗车,劈半轴总长度,在焊接的堵头上钻并研磨中心孔;
⑻搓花键:对半轴的花键部位进搓齿;
⑼半轴精车:对半轴的花键、杆部和法兰盘部位进行精车;
⑽法兰钻孔:对法兰盘部位进行钻孔;
⑾感应淬火:对半轴进行表面感应淬火,然后用井式炉回火;
⑿抛丸校正:对半轴进行精抛丸并进行精校正;
⒀内外探伤:先进行超声波探伤,再进行磁粉探伤;
⒁总检入库:对成品半轴进行检验、包装、入库。
本发明的积极有益技术在于:通过对钢管进行中频加热并进行锻造墩粗和法兰盘头部摆碾,使钢管形成了完整的半轴外轮廓,而半轴的心部沿着轴线方向则是空心的。这种空心结构的优点主要有:第一,能满足力学结构,由于半轴主要传递扭矩,而最大的扭矩分布在半轴直径最大的横截面上,而心部的扭矩为零,因此,半轴的空心结构能满足半轴相应的静扭强度和疲劳强度的要求;第二,有利于减重,空心半轴能有效减少汽车的装配自重,降低后期在行驶过程中的油耗,提升燃油效率,降低对环境的冲击和污染。第三,降低能耗,除了减少汽车的燃油消耗之外,由于半轴重量减少,不在热处理调质的淬火、回火过程中其温度升高就需要相对较少的热量,由此可有效降低半轴生产过程中的能源消耗。第四,降低生产成本,采用空心结构,由于半轴本身的重量减轻,所需要的材质减少,另外,在热处理过程中也减少了热能的消耗,所以半轴的总生产成本明显下降。第五,提高了劳动生产率,和实心半轴相比,空心半轴由于重量减轻,在后序的探伤、检验、搬运、储存等过程中,均能显著降低劳动强度,提高劳动生产率,具有实习半轴不可比拟的优势。根据计算和实际测量,长度600-1000 mm的半轴,空心结构比实心结构轻2-3.5 kg,材料成本节约8-15元,后续热处理调质节约4-7元,每根总体成本至少可节约12-22元,这尚且不包括检验、搬运、储存等过程中的相关成本,假如某个半轴公司每年生产50万根半轴,则一年的经济效益将不少于500万元。由此可见,和实心半轴相比,本次发明的空心半轴具有显著的经济效益,尤其适用于小客车半轴的生产制造。
附图说明
图1是本发明制作的半轴示意图。
具体实施方式
附图中各标记为:1:杆部;2:花键;3:花键端的堵头;4:花键端的中心孔;5:法兰盘;6:法兰盘端的堵头;7:法兰盘端的中心孔;8:法兰盘上的孔。
实施例1:
⑴钢管下料:通过计算,在外径φ40mm,内径φ16mm,厚度12mm的40Cr钢管上,截取1090mm长的钢管对半轴进行下料。
⑵花键墩粗:把钢管的一端长度150mm,在500kW的中频感应线圈中进行加热,当温度达到900-1200℃的锻造温度时,对钢管的加热端用φ40mm×70mm模具进行墩粗,墩粗长度为70mm。
⑶摆碾法兰盘:把钢管的另一端长度240mm在功率为500kW的中频感应线圈中进行加热,当温度达到900-1200℃的锻造温度时,利用专用模具对钢管进行一次摆碾成法兰盘雏形,然后再进行二次加热,当再次加热至900-1200℃时,在专用模具中进行再次摆碾,最后摆碾的法兰盘厚度为13mm,最大外圆直径为φ172mm,这一步是空心半轴成型的关键工序。
⑷调质处理:此时对空心毛坯半轴利用推杆炉进行调质处理,加热温度为840-860℃,加热时间90-120min,冷却介质采用8%-12%的PAG溶液,回火温度520-560℃,回火时间120-150min,钢管硬度280-320HB。
⑸焊接堵头:制作两个φ15.8mm×30mm的内孔堵头,分别焊接在半轴花键一端的内孔中和半轴法兰盘一端的内孔中。
⑹抛丸校正:对半轴进行粗抛丸并进行校正,振摆百分表≤1.5mm,去除钢管调质过程中表面产生的氧化皮。
⑺半轴粗车:对半轴花键的φ39mm外圆、φ39mm杆部和法兰盘φ169mm部位进行粗车,去除半轴表面的毛坯面,劈半轴总长度820mm,在焊接的堵头上钻(并研磨)中心孔,所钻的中心孔在半轴粗车过程中可以起到很好的定位和夹持作用。
⑻搓花键:对半轴的花键部位(花键完整长度50mm)进搓齿,模数1,齿数38,压力角45°,最大圆直径φ37.3max。
⑼半轴精车:对半轴的花键、杆部和法兰盘部位进行精车,精度Ra1.6。
⑽法兰钻孔:对法兰盘φ142mm部位进行钻通孔6-φ12.5mm。
⑾感应淬火:对半轴进行表面感应淬火,中频功率100-150kw,直流电流200-225A,直流电压450-480V,中频频率1900-2000Hz,下降速度3-3.5mm/s,井式炉180℃保温150-180min回火,杆部硬度52-56HRC,淬硬层深度4-8mm。
⑿抛丸校正:对半轴进行精抛丸,提高半轴表面的抗疲劳强度,同时进行精校正,使振摆百分表≤1.1mm。
⒀内外探`伤:先进行超声波探伤,再进行磁粉探伤,二者相互配合,可以避免有缺陷的产品流入到下道工序。
⒁总检入库:对成品半轴进行尺寸(如花键、法兰盘、总长等尺)检验、审核包装、盘点入库。
实施例2
⑴钢管下料:通过计算,在外径φ60mm,内径φ22mm,厚度19 mm的42CrMo钢管上,截取1375mm长的钢管对半轴进行下料。
⑵花键墩粗:把钢管的一端长度250mm,在500kW的中频感应线圈中进行加热,当温度达到900-1150℃的锻造温度时,对钢管的加热端用φ62mm×110mm模具进行墩粗,墩粗长度为110mm。
⑶摆碾法兰盘:把钢管的另一端长度230mm在功率为500kW的中频感应线圈中进行加热,当温度达到900-1150℃的锻造温度时,利用专用模具对钢管进行一次摆碾成法兰盘雏形,然后再进行二次加热,当再次加热至900-1150℃时,在专用模具中进行再次摆碾,最后摆碾的法兰盘厚度为15mm,最大外圆直径为φ220mm,这一步是空心半轴成型的关键工序。
⑷调质处理:此时对空心毛坯半轴利用推杆炉进行调质处理,加热温度为840-860℃,加热时间90-120min,冷却介质采用8%-12%的PAG溶液,回火温度540-580℃,回火时间120-150min,钢管硬度280-320HB。
⑸焊接堵头:制作两个φ21.8mm×35mm的内孔堵头,分别焊接在半轴花键一端的内孔中和半轴法兰盘一端的内孔中。
⑹抛丸校正:对半轴进行粗抛丸并进行校正,振摆百分表≤1.5mm,去除钢管调质过程中表面产生的氧化皮。
⑺半轴粗车:对半轴花键的φ59mm外圆、φ57mm杆部和法兰盘φ216mm部位进行粗车,去除半轴表面的毛坯面,劈半轴总长度1081mm,在焊接的堵头上钻(并研磨)中心孔,所钻的中心孔在半轴粗车过程中可以起到很好的定位和夹持作用。
⑻搓花键:对半轴的花键部位(花键完整长度87mm)进搓齿,模数1.27,齿数46,压力角37.5°,最大圆直径φ59.69max。
⑼半轴精车:对半轴的花键、杆部和法兰盘部位进行精车,精度Ra1.6。
⑽法兰钻孔:对法兰盘φ184mm部位进行钻通孔10-φ16.5mm。
⑾感应淬火:对半轴进行表面感应淬火,中频功率125-175kw,直流电流225-250A,直流电压450-480V,中频频率2200-2500Hz,下降速度3-3.5mm/s,井式炉180℃保温180-210min回火,杆部硬度52-56HRC,淬硬层深度6-10mm。
⑿抛丸校正:对半轴进行精抛丸,提高半轴表面的抗疲劳强度,同时进行精校正,使振摆百分表≤1.1mm。
⒀内外探伤:先进行超声波探伤,再进行磁粉探伤,二者相互配合,可以避免有缺陷的产品流入到下道工序。
⒁总检入库:对成品半轴进行尺寸(如花键、法兰盘、总长等尺寸)检验、审核包装、盘点入库。
实施例3
⑴钢管下料:通过计算,在外径φ60mm,内径φ22mm,厚度19 mm的45MnB钢管上,截取1273mm长的钢管对半轴进行下料。
⑵花键墩粗:把钢管的一端长度240mm,在500kW的中频感应线圈中进行加热,当温度达到900-1150℃的锻造温度时,对钢管的加热端用φ60mm×110mm模具进行墩粗,墩粗长度为110mm。
⑶摆碾法兰盘:把钢管的另一端长度220mm在功率为500kW的中频感应线圈中进行加热,当温度达到900-1150℃的锻造温度时,利用专用模具对钢管进行一次摆碾成法兰盘雏形,然后再进行二次加热,当再次加热至900-1150℃时,在专用模具中进行再次摆碾,最后摆碾的法兰盘厚度为15mm,最大外圆直径为φ210mm,这一步是空心半轴成型的关键工序。
⑷调质处理:此时对空心毛坯半轴利用推杆炉进行调质处理,加热温度为840-860℃,加热时间90-120min,冷却介质采用8%-12%的PAG溶液,回火温度540-580℃,回火时间120-150min,钢管硬度280-320HB。
⑸焊接堵头:制作两个φ21.8mm×35mm的内孔堵头,分别焊接在半轴花键一端的内孔中和半轴法兰盘一端的内孔中。
⑹抛丸校正:对半轴进行粗抛丸并进行校正,振摆百分表≤1.5mm,去除钢管调质过程中表面产生的氧化皮。
⑺半轴粗车:对半轴花键的φ59mm外圆、φ57mm杆部和法兰盘φ205mm部位进行粗车,去除半轴表面的毛坯面,劈半轴总长度1026mm,在焊接的堵头上钻(并研磨)中心孔,所钻的中心孔在半轴粗车过程中可以起到很好的定位和夹持作用。
⑻搓花键:对半轴的花键部位(花键完整长度84mm)进搓齿,模数1.27,齿数46,压力角37.5°,最大圆直径φ59.69max。
⑼半轴精车:对半轴的花键、杆部和法兰盘部位进行精车,精度Ra1.6。
⑽法兰钻孔:对法兰盘φ178mm部位进行钻通孔8-φ16.5mm。
⑾感应淬火:对半轴进行表面感应淬火,中频功率125-175kw,直流电流225-250A,直流电压450-480V,中频频率2200-2500Hz,下降速度3-3.5mm/s,井式炉180℃保温180-210min回火,杆部硬度52-56HRC,淬硬层深度6-10mm。
⑿抛丸校正:对半轴进行精抛丸,提高半轴表面的抗疲劳强度,同时进行精校正,使振摆百分表≤1.1mm。
⒀内外探伤:先进行超声波探伤,再进行磁粉探伤,二者相互配合,可以避免有缺陷的产品流入到下道工序。
⒁总检入库:对成品半轴进行尺寸(如花键、法兰盘、总长等尺寸)检验、审核包装、盘点入库。

Claims (1)

1.一种用钢管制造带法兰盘半轴的工艺,其特征在于包括下列步骤:
⑴钢管下料:通过计算,截取一定长度的壁厚为10-20 mm的钢管;
⑵花键墩粗:把钢管的一端在中频感应线圈中进行加热,当温度达到锻造温度时,对钢管的一端进行墩粗;
⑶摆碾法兰盘:把钢管的另一端在中频感应线圈中进行加热,当温度锻造温度,利用模具对钢管进行摆碾,摆碾成法兰盘;
⑷调质处理:对步骤(3)得到的空心毛坯半轴利用推杆炉进行调质处理;
⑸焊接堵头:制作两个尺寸小于钢管内孔直径的堵头,其长度为20-30 mm,分别焊接在半轴花键一端的内孔中和半轴法兰盘一端的内孔中;
⑹抛丸校正:对半轴进行粗抛丸并进行粗校正;
⑺半轴粗车:对半轴的花键、杆部和法兰盘部位进行粗车,劈半轴总长度,在焊接的堵头上钻并研磨中心孔;
⑻搓花键:对半轴的花键部位进搓齿;
⑼半轴精车:对半轴的花键、杆部和法兰盘部位进行精车;
⑽法兰钻孔:对法兰盘部位进行钻孔;
⑾感应淬火:对半轴进行表面感应淬火,然后用井式炉回火;
⑿抛丸校正:对半轴进行精抛丸并进行精校正;
⒀内外探伤:先进行超声波探伤,再进行磁粉探伤;
⒁总检入库:对成品半轴进行检验、包装、入库。
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