CN101091070A - 制造用于等速接头的外环部件的设备和方法、以及外环部件的中间成形体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制造用于等速接头的外环部件的设备和方法、以及外环部件的中间成形体。该设备包括在第二冲头(44)的一端处的外周面形成的：成形台(50)，该成形台的截面形成为具有预定曲率半径的圆弧形状；释放部(52)，该释放部与所述成形台部(50)连续；以及校正部(54)，该校正部与所述释放部(52)连续并大于所述释放部(52)的外径，所述第二冲头用于在由杆部成形部(38)拉拔的杆部(36)中形成孔。所述第二冲头(44)的成形台部(50)的整个部分形成为定位在杆部成形部(38)沿下模(24)的通孔(40)的垂直方向上的上端(F1)与下端(F2)之间。

Description

制造用于等速接头的外环部件的设备和方法、以及外环部件的中间成形体

技术领域

本发明涉及一种用于传输旋转驱动力的等速万向接头的外环部件，更具体地涉及一种制造用于等速万向接头的外环部件的设备和方法，以及一种用于等速万向接头的所述外环部件的中间成形(成型)体，该外环部件具有通过锻造而在杯部的内表面上形成的多个引导槽、以及在杆部(shank)的内表面上形成的锯齿。

背景技术

迄今为止，通常是用锻造材料填充由彼此接合的上模和下模形成的腔室，然后通过冲头向锻造材料施加压制力，从而生成例如用于驱动汽车车轮的等速接头的外环部件(外杯)。

外环部件包括管状杯部和与该杯部一体形成的杆部。该杯部在其内周面上具有以沿周向相等的间隔限定的三个轴向延伸的轨道槽(trackgroove)，从而辊子可以位于轨道槽中并沿着轨道槽滚动。

传统上使用的外环部件通常具有与杯部一体形成的杆部，该杆部从杯部的一端轴向伸出(凸出型杆部(male type shank))。另一方面，近来也生产出凹入型杆部(female type shank)，该杆部中形成有孔并且在其内周面上轴向延伸有锯齿。杆部的内锯齿与差速机构的旋转轴的锯齿接合。

当制造这样的用于等速万向接头的外环部件时，必须在一个步骤中形成多个沿着杯部的内周面轴向延伸的轨道槽，然后在另一步骤中在杆部中的孔的表面上形成锯齿。

鉴于上述情形，本申请人已经提出了一种制造这样的用于等速万向接头的外环部件的方法，其中，更精确地且以提高的同心度形成轨道槽和锯齿，并可以同时形成杯部中的轨道槽和杆部中的锯齿(参见专利文献1至3)。

根据由本申请人提出的用于等速万向接头的外环部件的传统制造方法，首先，镦锻柱形坯料1(参见图12A)，以使坯料1a(参见图12B)变形为直径局部增大的坯料1b(参见图12C)。然后，用冲头(未示出)从轴向两侧压制坯料1b以形成杯状的预成形体2(参见图12D)。在预成形体2的杯部3中形成具有类似于轨道槽的槽的较大孔4。另一方面，在杆部5中形成没有锯齿的孔6。

随后，用冲头(未示出)冲出形成在杯部3的孔4与杆部5中的孔6之间的毛口(burr)7(参见图12E)。然后，在最后步骤中，加工杯部3的内壁表面以完成其上的轨道槽，并且加工杆部5中的孔6的表面以在其上形成锯齿，从而制成成品9(参见图12F)。

专利文献4公开了一种冷锻模，用于在大致管状的粗裸金属体的外周面上形成沿轴向延伸的第一外花键(spline)和第二外花键。

用于形成花键的该冷锻模包括具有第一花键成形台(forming land)的上模，该第一花键成形台上具有成形部和释放部。该冷锻模还包括具有第二花键成形台的下模，该第二花键成形台上具有成形部、释放部和校正部。

专利文献4大体上描述了：如果第一和第二花键成形台都包括成形部和释放部，则当向粗裸金属施加压制力时，金属会沿垂直于轴向的方向弯曲，从而第一外花键和第二外花键的轴线彼此偏离。

专利文献4还描述了：尽管第一和第二花键成形台都具有成形部，但是释放部和校正部可用于防止偏离。通过该结构，在第二花键成形台中产生的反作用力集中在位于第一花键成形台的成形部与校正部之间的释放部上，从而在第一花键成形台的释放部中导致较大镦锻。结果，形成在第一花键成形台侧上的花键全部未对准。

鉴于上述情形，专利文献4公开了一种用于形成花键的冷锻模，其包括：具有第一花键成形台的上模，该第一花键成形台上具有成形部和释放部；以及具有第二花键成形台的下模，该第二花键成形台上具有成形部、释放部和校正部。专利文献4还描述了：由于第二花键成形台的校正部，用于形成花键的该冷锻模防止了使得粗裸金属沿垂直于轴向的方向弯曲的力施加于粗裸金属。因此，可以避免第一外花键和第二外花键之间沿轴向的偏离。

另外，专利文献4描述了：因为在第一花键成形台上没有校正部，所以第二花键成形台中产生的反作用力未集中在第一花键成形台的释放部上，由此致使不太好的镦锻。结果，形成在第一花键成形台侧上的花键不会未对准。

但是，专利文献4中公开的技术构思涉及在管状的粗裸金属的外周面上并沿其轴向精确地形成第一外花键和第二外花键。因此，该构思与本发明解决的问题明显不同，本发明解决的问题为：减少施加于模具部件上的载荷以提高其耐用性。

而且，因为专利文献4中公开的技术构思涉及提出了：具有第一花键成形台的上模和具有第二花键成形台的下模，该第一花键成形台上具有成形部和释放部，该第二花键成形台上具有成形部、释放部和校正部，所以对于本领域技术人员不可能应用该构思以在外环部件的凹入型杆部中形成孔。

根据如申请人提出的制造用于等速万向接头的外环的传统方法，如图12D所示，当上冲头和下冲头沿轴向彼此靠近从而同时形成杯部3的孔4和杆部5中的孔6时，孔6往往比杯部3的孔4较为不精确地形成，从而需要诸如机械加工的附加处理。另外，向模具施加了较重的载荷，由此缩短了模具的使用寿命。

专利文献1：日本特开平第3-60838号公报

专利文献2：日本特开平第3-60839号公报

专利文献3：日本特开平第3-60840号公报

专利文献4：日本特开平第8-215786号公报

发明内容

本发明的大体目的是提供一种制造用于等速万向接头的外环部件的方法，该外环部件在其杆部中包括具有更高尺寸精度的孔。

本发明的主要目的是提供一种制造用于等速万向接头的外环部件的方法，其中，向用于形成所述孔的模具部件施加减少的载荷，从而提高模具部件的耐用性。

本发明的另一目的是提供一种制造用于等速万向接头的外环部件的方法，并且提供一种用于制造等速万向接头的外环部件的中间成形体，其中，在该外环部件的杆部中形成精确尺寸的孔，并向用于形成该孔的模具部件施加减少的载荷，从而通过在锻造带有所述孔的杆部时有利的材料流动而提高模具部件的耐用性。

根据本发明，通过第一模具部件垂直向下压制装载在上模的腔室中的工件。下模的杆部成形部拉拔杆部，同时相对于所述第一模具部件同轴定位的第二模具部件压制该杆部。由此，形成了在所述杆部中具有孔的一次成形体。因为在随后步骤中镦锻一次成形体以获得二次成形体之前挤压具有孔的杆部，所以当在所述随后步骤中生成成品时实现了提高的产品精度，同时还减少了在所述随后步骤中相对于所述孔进行的修整工作量。

另外，根据本发明，在所述第二模具部件的一端处的外周面上形成成形台、释放部和校正台，从而所述成形台和所述校正部由于所述释放部形成在二者之间而并不直接连接。另外，根据本发明，因为所述第二模具部件的所述成形台定位在形成于所述下模中的杆部成形部的沿垂直方向的一端F1与另一端F2之间的区域内，所以可以适当地调整由通过下模的杆部形成部拉拔工件的下侧而引起的朝向杆部的材料流动，以及由通过第二模具部件压制工件的下中央部而引起的另一向上的材料流动。

结果，根据本发明，防止了材料粘附到用于在杆部中形成孔的第二模具部件的外表面上。而且，减少了施加于第二模具部件的载荷，从而提高了第二模具部件的耐用性。并且也可以在杆部中形成具有提高的尺寸精度(成形精度)的孔。

附图说明

图1是根据本发明方法制造用于等速万向接头的外环部件的过程的流程图；

图2A至图2F是侧视图和局部垂直剖视图，均示出了根据图1的制造过程锻造的用以形成等速万向接头的外环部件的工件的形状；

图3是垂直剖视图，示意性地示出了在根据本发明实施例的第一冷锻步骤中使用的第一锻模的结构，用于通过正挤压在杆部中形成孔；

图4是局部表示当通过第二冲头在杆部中形成孔时导致的材料流动的垂直剖视图；

图5是表示图3所示的第一锻模的第二冲头的侧视图；

图6是图5所示的第二冲头的局部省略的放大侧视图；

图7是局部放大侧视图，示出了在其中形成于第二冲头中的整个成形台定位在形成于下模中的杆部成形部的上端F1与下端F2之间的区域内的状态下，该成形台与杆部成形部之间的位置关系；

图8是局部放大侧视图，示出了其中整个成形台定位在杆部成形部的上端F1与下端F2之间的区域内的状态；

图9是局部放大侧视图，示出了其中成形台的一部分定位在杆部成形部的上端F1与下端F2之间的区域内的状态；

图10是局部放大侧视图，示出了其中整个成形台定位在杆部成形部的上端F1与下端F2之间的区域外的状态；

图11是局部放大侧视图，示出了其中整个成形台定位在杆部成形部的上端F1与下端F2之间的区域外的状态；以及

图12A至图12F是垂直剖视图，均示出了由本申请人以前提出的制造用于等速万向接头的外环部件的过程。

具体实施方式

在根据本发明实施例的制造用于等速万向接头的外环部件的方法中，如图1的流程图所示，将呈碳钢制柱体(坯料)形式的工件10冷锻多次，以制造作为成品的用于三销式等速万向接头的外环部件。

在第一准备步骤中，通过球化退火来处理切成具有预定长度的柱体形式的工件10(参见图2A)。结果，使工件10软化，从而在以下描述的第一至第五冷锻步骤中可易于处理。

在第二准备步骤中，将工件10涂覆润滑化学膜。具体地说，通过磷化处理在工件10的表面上形成磷酸锌的润滑化学膜以使表面润滑。可以通过将工件10浸入其中溶解有含磷酸锌等的溶剂中达预定时间段而形成这种润滑化学膜。

然后，在第一冷锻步骤S1中，沿正向挤压涂覆有润滑化学膜的工件10的一个端面，以在杆部中形成孔。在图3中示出了在根据本发明实施例的第一冷锻步骤S1中使用的第一锻模20。

第一锻模20包括上模22和下模24。上模22和下模24分别内部装配在第一模具保持件26和第二模具保持件28中，由此一体接合至第一模具保持件26和第二模具保持件28。

第一锻模20通过冲头保持件32固定至垂直可动部件30，该垂直可动部件30连接至未示出的压力机的压头。第一锻模20还包括：第一冲头34，该第一冲头随着垂直可动部件30下降而垂直向下压制工件10；以及多个导杆(未示出)，这些导杆固定地安装在底模(未示出)中并沿垂直方向引导垂直可动部件30。第一冲头34用作第一模具部件，其根据未示出的压力机的操作而可垂直运动。

如图3所示，下模24具有包括锥形孔的杆部成形部38，该锥形孔的直径从上模22与下模24之间的边界向下逐渐减小。杆部成形部38的下端连续连接至具有恒定内径的通孔40。在通孔40的内部，布置有用于在杆部36中形成孔42的第二冲头44，使得第二冲头44的一端指向上。将环绕第二冲头44的外表面的筒形套筒46装配在第二冲头44的端部上并保持在通孔40内。

第二冲头44用作第二模具部件，并且与第一冲头34同轴地垂直布置。第二冲头44的另一端固定至另一模具保持件(未示出)。当移位装置(未示出)抵靠并压制固定至另一模具保持件的多个销(未示出)时，第二冲头44可以与该另一模具保持件联动地垂直运动。

上模22包括由通孔形成的腔室48，该腔室与形成在下模24中的杆部成形部38的上端邻接连接，并且具有与杆部成形部38相同的内径。工件10装载在腔室48中。

如图5和图6所示，第二冲头44的在通孔40中面向上的一端处的外周面包括：成形台50，该成形台50在其顶端上具有预定曲率的弧形截面；释放部52，该释放部52具有恒定的宽度并沿轴向与成形台50邻接，并且具有比成形台50的最大部分处的外径小的恒定外径；以及校正台54，该校正台54沿轴向与释放部52邻接，并呈外径比释放部52大的环形突起的形式。

包括第二冲头44的顶端面的整个成形台50垂直定位在下模24的通孔40中，并在作为形成于下模24中的杆部成形部38的起始点的上端(一端)F1与作为结束点的下端(另一端)F2之间的区域内(参见图3和图4)。

在这种情况下，释放部52形成在顶端面的成形台50与校正台54之间，并且成形台50并不直接连接至校正台54，由此可以减少在通过第二冲头44在杆部36中形成孔时的摩擦阻力，同时还可以减少施加于第二冲头44的载荷。

根据本实施例的第一锻模20基本如上所述那样形成。如以下所介绍的那样对引入第一锻模20的上模22的腔室48中的工件(坯料)10进行一次冷锻，即进行正挤压以在工件10中形成孔。

首先，驱动压力机以使连接至压力机的压头的垂直可动部件30降低。在垂直可动部件30降低的同时，第一冲头34下降并最终抵靠工件10的上表面。

当第一冲头34进一步下降以压制工件10的上表面时，由杆部成形部38拉拔工件的下侧，即工件10的与其被压制的上表面相反的一侧。结果，如图2B所示，获得其中具有孔42的一次成形件(一次成形体)58。通过由模具保持件(未示出)支撑并***下模24的通孔40中的第二冲头44的一端而在杆部36中形成孔42。所形成的一次成形件58包括：形状对应于工件10的外部形状的柱形部55；在柱形部55的下方邻接形成的锥形直径减小部56；以及与直径减小部56邻接的杆部36。

该一次成形件58用作中间成形体。一次成形件58中的孔42具有定位在由柱形部55和直径减小部56限定的边界与由直径减小部56和杆部36限定的边界之间的平坦底部(参见图3和图4)。

在这种情况下，因为形成在第二冲头44的一端中的成形台50和校正台54没有彼此直接连接，而是在它们之间插设有释放部52，所以减少了在杆部36中形成孔时的摩擦阻力，从而减少了施加于第二冲头44的载荷。

另外，因为构成第二冲头44的沿垂直方向的顶端面的成形台50定位在作为形成于下模24中的杆部成形部38的起始点的上端(一端)F1与作为结束点的下端(另一端)F2之间的区域内，所以形成了良好的材料流动，包括由通过下模24的锥形杆部成形部38拉拔工件10的下侧而引起的朝向杆部的一个材料流动(参见图4中的箭头A)，以及由通过第二冲头44压制工件10的下中央部而引起的另一向上指向的材料流动(参见图4中的箭头B)。

换言之，由于形成了适当的材料流动(包括在直径减小部56附近的外部区域中的材料流动和在孔42附近的内部区域中的相反的材料流动)，因此防止了材料粘附到第二冲头44的外表面，从而减少了施加于第二冲头44的载荷，由此可以提高第二冲头44的耐用性，同时还提高了形成在杆部36中的孔42的尺寸精度。

对于下模24的杆部成形部38和第二冲头44的相对定位，如图7和图8所示，第二冲头44的整个成形台50定位在限定于作为杆部成形部38的起始点的上端F1与作为结束点的下端F2之间的区域内。

另一方面，如图9至图11所示，在只有一部分成形台50定位在上端F1与下端F2之间的区域内的情形下，或者如果整个成形台都定位在该区域外，则不能容易且适当地形成在直径减小部56的外部区域和内部区域中的材料流动。

之后，驱动压力机以使第一冲头34与压头和垂直可动部件30一起向上提升。然后，升高移位装置(未示出)以上推一次成形件58，如图2B所示。

如上所述，根据本实施例，因为在二次冷锻步骤S3中在进行镦锻之前挤压其中具有孔42的杆部36，所以提高了最终获得的成品的产品精度，同时还减少了在随后步骤中需要在孔42上进行的修整工作量。杆部36中的孔42形成为与成品70(即，上述用于等速万向接头的外环部件)的孔42基本相同的形状。

接着，对一次成形件58进行预镦锻(S2)。更具体地说，将一次成形件58装载到第二锻模(未示出)的腔室中。在预镦锻期间，还将杆部36***第二锻模的杆部保持件(未示出)中。

在压制和止动部件(未示出)支撑***杆部保持件(未示出)中的杆部36的顶端的同时由冲头压制一次成形件58的上部以使一次成形件58变扁。一次成形件58因而变扁以使其上部被压缩且直径增大，从而形成预成形件60(参见图2C)。可以根据锻坯形成的程度、锻坏的材料特性等而省略预镦锻步骤(S2)。

随后，在二次冷锻步骤S3中，对预成形件60的上部进一步进行镦锻，从而压缩该上部并使其直径增大，从而形成二次成形件62(参见图2D)。

当由冲头(未示出)压制装载到第二锻模(未示出)的腔室中的预成形件60的上部时，预成形件60的上部因压缩而沿轴向变形，从而获得二次成形件62。

在完成二次冷锻步骤S3之后，在低温下使二次成形件62退火以从其消除应力。另外，通过喷丸来处理经退火的二次成形件62，以除去因低温退火产生的氧化皮等，并且进行磷化处理从而在二次成形件62的外表面上形成磷酸锌等的润滑化学膜。通过在二次成形件62上进行这些处理，可以容易地使二次成形件62塑性变形。

之后，使用第三锻模(未示出)进行三次冷锻步骤S4。对二次成形件62进行三次冷锻步骤，将杆部***第三锻模(未示出)的杆部***部中，从而获得三次成形件64(参见图2E)。

在三次冷锻步骤S4完成之后，在三次成形件64上进行四次冷锻步骤S5。在进行四次冷锻步骤S5之前，可以使三次成形件64的表面或者第四锻模(未示出)的表面涂覆有液体润滑剂，从而防止在进行四次冷锻步骤S5的同时在三次成形件64或第四锻模上出现咬合。液体润滑剂可以是迄今为止使用的已知的液体润滑剂。

在四次冷锻步骤S5中，使用未示出的第四锻模在三次成形件64的内外表面上进行变薄拉深(最终定尺寸)，从而将杯部66修整为成品形状。具体地说，加工三次成形件64以使得杯部66的壁厚以及轨道槽68a至68c的宽度和深度获得给定的尺寸精度，从而生成作为成品70的用于三销式等速接头的外环部件(参见图2F)，其中杯部66(包括轨道槽68a至68c的形状等在内)具有所需的尺寸精度。

根据本实施例，在由二次冷锻步骤S3执行镦锻之前，在步骤S1中使用第二冲头44在杆部36中形成孔42，从而提高了形成在杆部36中的孔42的尺寸精度。另外，由于在通过锻造形成杆部36期间出现的适当的材料流动，因此减少了施加于用作第二模具部件的第二冲头44上的载荷，从而提高了第二冲头44的耐用性。

换言之，如图12D所示，在由本申请人以前提出的用于等速万向接头的外环部件的制造方法中，因为通过上冲头和下冲头同时形成杯部3的孔4和杆部5中的孔6，所以孔6的精度较差并且会不期望地向模具施加较重载荷。相比之下，根据本发明的实施例，因为在对柱形工件10进行第一锻造步骤期间在杆部36中形成孔，并且在随后步骤中分开且独立地形成杯部66的孔，所以形成在杆部36中的孔42提高了尺寸精度。另外，由于在通过锻造形成杆部36时出现的适当的材料流动，因此减少了施加于第二冲头44上的用于形成孔42的载荷，从而提高了第二冲头44的耐用性。

Claims (8)

1、一种制造用于三销式等速万向接头的外环部件的设备，该外环部件包括通过冷锻而彼此一体形成的杯部和具有孔的杆部，其中，在镦锻之前将切成预定长度的柱形工件(10)挤压成由在其中具有孔的杆部构成的一次成形体(58)，所述设备包括：

上模(22)，该上模包括可供装载所述工件(10)的腔室(48)；

下模(24)，该下模与所述上模(22)一体组装，所述下模(24)包括杆部成形部(38)，该杆部成形部包括直径向下逐渐减小的锥形孔；

垂直可动的第一模具部件(34)，该第一模具部件用于垂直向下地压制在装载于所述腔室(48)中的所述工件(10)上；以及

大致柱形的第二模具部件(44)，该第二模具部件包括***与所述杆部成形部(38)邻接的通孔(40)中的一端，所述第二模具部件(44)在被所述杆部成形部(38)拉拔的所述杆部(36)中形成孔，

其中，所述第二模具部件(44)的一端处的外周面包括：成形台(50)，该成形台具有预定曲率的弧形截面；释放部(52)，该释放部沿所述第二模具部件(44)的轴向与所述成形台(50)邻接；以及校正台(54)，该校正台沿所述轴向与所述释放部(52)邻接，所述校正台(54)的外径比所述释放部(52)大，并且

其中，所述第二模具部件(44)的整个所述成形台(50)定位在所述杆部成形部(38)沿所述下模(24)的所述通孔(40)的垂直方向的一端(F1)与另一端(F2)之间的区域内。

2、根据权利要求1所述的制造用于等速万向接头的外环部件的设备，其中，所述成形台(50)和所述校正台(54)彼此不连续地布置。

3、根据权利要求1所述的制造用于等速万向接头的外环部件的设备，其中，所述释放部(52)的外径比所述成形台(50)的最大直径小。

4、一种制造用于三销式等速接头的外环部件的方法，该外环部件包括通过冷锻而彼此一体形成的杯部和具有孔的杆部，所述方法包括如下步骤：

对切成预定长度的柱形工件(10)进行挤压以形成具有其中带有孔的杆部(36)的一次成形体(58)；

对所述一次成形体(58)的除了其所述杆部(36)之外的部分进行镦锻，从而通过沿其轴向进行压缩而使所述部分变形以形成二次成形体(62)；

反向挤压所述二次成形体(62)，以形成具有其中限定有轨道槽的杯部的三次成形体(64)；以及

对所述三次成形体(64)的所述杯部进行变薄拉深。

5、根据权利要求4所述的制造用于等速万向接头的外环部件的方法，其中，当第一冲头(34)垂直压制所述工件，并且同时与所述第一冲头(34)同轴定位的第二冲头(44)压制被模具(24)的杆部成形部(38)拉拔的所述杆部(36)时，形成所述杆部(36)中的所述孔。

6、根据权利要求5所述的制造用于等速万向接头的外环部件的方法，其中，所述第二冲头(44)的顶端定位在所述杆部成形部(38)的一端(F1)与另一端(F2)之间的区域内。

7、一种用于三销式等速万向接头的外环部件的中间成形体，该外环部件包括通过冷锻而彼此一体形成的杯部和具有孔的杆部，该中间成形体包括：

具有带有孔的杆部(36)的一次成形体(58)，该孔通过对已切成预定长度的柱形工件(10)进行挤压而形成在所述杆部(36)中；

其中，所述一次成形体(58)包括：形状对应于所述工件(10)的形状的柱形部(55)；锥形直径减小部(56)，该直径减小部(56)沿轴向与所述柱形部(55)邻接形成；以及所述杆部(36)，该杆部与所述杆部(36)邻接并包括通过所述挤压而形成的所述孔(42)。

8、根据权利要求7所述的中间成形体，其中，所述孔(42)具有平坦底部，该平坦底部定位在所述柱形部(55)和所述直径减小部(56)的边界与所述直径减小部(56)和所述杆部(36)的边界之间。

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