CN108869560A - 一种万向节叉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种万向节叉，包括本体，本体一端设有一对叉脚，本体上远离叉脚的一端设有凸耳，本体上还设有花键孔和光孔，花键孔和光孔与本体同轴，花键孔和光孔同轴连通并贯穿本体，花键孔位于凸耳的一端，光孔位于叉脚一端，一对叉脚上均设有轴承孔，轴承孔同轴且与花键孔垂直，叉脚内侧设有加宽的叉口，叉脚外侧设有台阶面，台阶面与轴承孔垂直；凸耳上设置有螺纹孔，螺纹孔一端贯穿凸耳端面，螺纹孔另一端同轴连接有沉孔，沉孔远离螺纹孔的一端贯穿凸耳另一端面；螺纹孔和沉孔均垂直花键孔，在本体上还开设有槽，槽与本体的轴线平行，槽靠近叉脚的一端设有圆弧孔，槽与花键孔以及光孔连通。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，具体为一种万向节叉。
背景技术
汽车转向***是控制车辆行进方向的关键***，属于汽车零部件中的安全件，其中万向节叉是其中连接方向盘转轴和方向机的关键零部件，起传递转矩和转速的作用，在工作中不间断的承受正反转的交变载荷，一旦万向节叉失效就可能导致车辆失控，出现车毁人亡事故，因此用在转向***中万向节叉其结构设计及生产工艺方法都要关注安全性，并且还要尽可能的减轻产品的重量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种万向节叉，具有表面质量好、重量轻，无应力集中，性能稳定可靠性高的优点，解决了现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种万向节叉，包括本体1，所述本体1一端设有一对叉脚2，所述本体1上远离所述叉脚2的一端设有凸耳5，所述本体1上还设有花键孔4和光孔6，所述花键孔4和所述光孔6与所述本体1同轴，所述花键孔4和所述光孔6同轴连通并贯穿所述本体1，所述花键孔4位于所述凸耳5的一端，所述光孔6位于所述叉脚2一端，一对所述叉脚2上均设有轴承孔3，所述轴承孔3同轴且与所述花键孔4垂直，所述叉脚2内侧设有加宽的叉口201，所述叉脚2外侧设有台阶面202，所述台阶面202与所述轴承孔3垂直；所述凸耳5上设置有螺纹孔10，所述螺纹孔10一端贯穿所述凸耳5端面，所述螺纹孔10另一端同轴连接有沉孔9，所述沉孔9远离所述螺纹孔10的一端贯穿所述凸耳5另一端面；所述螺纹孔10和所述沉孔9均垂直所述花键孔4，在所述本体1上还开设有槽8，所述槽8与所述本体1的轴线平行，所述槽8靠近所述叉脚2的一端设有圆弧孔7，所述槽8与所述花键孔4以及光孔6连通。
通过以上设置，本体1为中空结构，一方面方便安装时对象件花键轴的位置调节，使转向***具有最佳的配合状态，另一方面减轻了产品重量，有利于整车减重，降低能耗；槽8尾部设有圆弧孔7，使装配使花键孔的花键容易夹紧在对象件花键轴上，并且不会有应力集中现象，防止使用过程中在交变载荷的作用下出现早期失效增加转向***的安全性；花键孔4位于凸耳5的一端，装配时将螺栓穿过沉孔9旋入螺纹孔10拧紧到规定力矩就可以将花键容易的夹紧在对象件花键轴上，不使用常规的螺帽螺栓联接，减少了零配件数量增加了可靠性。
进一步的，所述槽8与所述轴承孔3具有夹角11，所述夹角11为87.06~88.06度。
通过以上设置，使夹角方向与使用时正切力的方向错开，避免重合，防止出现应力叠加，提高万向节叉的可靠性，保证使用安全。
一种万向节叉的制造方法，包括如下步骤：
a、将φ32原材料锯切为110mm长度的坯料；采用这种规格下料突破了现有技术中长径比小于3常规要求，减少常规锻造工艺中的拨长工序，即节约了能源，又有利于保持万向节叉成形后流线与产品结构一致，有利于提高万向节叉的性能，提高可靠性；
b、将下好的坯料采用感应加热的方法快速加温8~12秒，使坯料温度达到1100~1150度；通过上述方法，坯料加热速度快，形成的氧化皮量就少，减轻料耗损失，节省金属材料，并且提高了生产效率；
c、将加热好的坯料放入镦粗模具中镦粗初步去除加温时产生的氧化皮并将坯料镦粗到高度98-100mm，镦粗过程中连续使用压缩空气喷向坯料及模具；采用这种镦粗规范，一方面防止坯料弯曲，另一方向有利于去除加温时产生的氧化皮，并及时将掉落的氧化皮吹走，保持坯料及模具干净，避免将掉落的氧化皮压入坯料中形成废品；
d、将镦粗好的坯料一端放到舌形劈开模台12之间的舌形工作面13，将坯料端部展宽到34-36mm进行制坯；采用此方法，一方面将坯料在后继成型过程中要形成叉脚2的部分坯料展宽，有利于叉脚2的后继成型，同时舌形工作面13为平滑过渡的圆弧面，能防止坯料在后继叉脚2的成型中出现折叠；
e、将制坯好的坯料快速通过高压射流进一步去除表面氧化皮，并防止坯料温度降低；通过上述方法，一方面保证坯料在后继成型加工中成型性及防止模具损坏，成型后表面质量好；
f、清理完成氧化皮后的坯料放入250吨数控电动螺旋压力机的预锻模具中，进行预成型，预锻件比终锻件厚1~1.5mm；通过上述方法，有利于叉脚2充填饱满，又有利于减小终锻成型时的变形程度，保护模具；
g、将预锻件放入400吨数控电动螺旋压力机的终锻模具进行最终成形，并将终锻件取出置于铁栅格网上用轴流风机进行强制空冷，使终锻件均匀快速冷却，得到均匀的珠光体组织，为后继探伤及热处理做好组织准备；
h、冷却完成后的用强力抛丸机进行表面清理；通过上述方法为后继荧光探伤作好准备，干净的表面有利于提高荧光磁粉探伤时的分辨率，防止出现干扰现象；
i、完成表面清理后的锻件在3小时内进行荧光磁粉探伤，将检测出的表面缺陷进行修磨，防止后继热处理时缺陷扩大造成产品报废；
j、探伤完成品送入气体保护连续式网带炉进行调质处理，控制产品表面脱碳层不大于0.15mm；通过上述方法，保证万向节叉强度不降低，提高万向节叉的可靠性。
k、热处理完成后用强力抛丸机进行表面清理；通过上述方法清除热处理后万向节叉表面附着的杂质，为后继荧光探伤作好准备，干净的表面有利于提高荧光磁粉探伤时的分辨率，防止出现干扰现象；
l、完成表面清理后的锻件在3小时内进行荧光磁粉探伤，对表面质量进行再一次确认；通过上述方法，防止不良品进入后继加工工序，一方面减少后继加工的损失，另一方面进一步的提高万向节叉的可靠性；
m、探伤完成品放入500吨液压机的精压模具内进行冷精压处理；通过上述方法，进一步的提高万向节叉的尺寸精度，有利于后继机加工定位，提高机加工后产品的质量一致性；
n、对冷精压好的万向节叉用薄层防锈油进行防锈处理；通过上述方法使万向节叉在加工过程中不生锈，有利于提高保持产品质量；
o、以本体1外圆及叉脚2端部定位预钻花键孔4和光孔6的底孔；
p、以本体1外圆及叉脚2端部定位在数控车床上同刀精车花键孔4的底孔和完成光孔6的最终加工，以及本体1的花键孔4端面加工；
r、以花键孔4的底孔及其端面、叉脚2定位一次装夹，在数控加工中心上同刀钻铰完成轴承孔3、采用同轴安装的两把三面刃铣刀铣加工出台阶面202、采用同轴安装的两把成型铣刀铣加工出叉口201；通过上述方法，一次性装夹完成关联尺寸特征的加工，有利于保证产品质量，减少装夹次数、提高生产效率；
s、以轴承孔3为定位，在立体拉床上拉出花键孔4；通过上述方法，加工时有利于保证轴承孔3和花键孔4垂直度精度；
t、以花键孔4及其端面定位，钻沉孔9及螺纹孔10的底孔、并完成螺纹孔10的攻螺纹；通过上述方法，一次性装夹完成关联尺寸特征的加工，有利于保证沉孔9和螺纹孔10的同轴度，防止装配时螺栓与沉孔壁干涉，减少装夹次数、提高生产效率；
u、以轴承孔3及花键孔4定位加工圆弧孔7；
v、以轴承孔3及花键孔4定位，铣出槽8与圆弧孔7、花键孔4、光孔6连通，并保证夹角11为87.06~88.06度；
w、将产品放入超声波清洗机进行清洗除油及杂质、并进行防锈处理；
x、将钢质中芯导体穿过花键孔4和光孔6对万向节叉进行磁化荧光探伤检测并退磁。通过上述方法，进一步确认万向节叉的表面质量，防止有折叠裂纹的产品漏出厂，进一步提高万向节叉的可靠性；
y、将产品放入超声波清洗机进行清洗去除残附在零件上的磁粉并进行防锈处理；通过上述方法，保持万向节叉表面清洁，保证装配后涂装质量。
进一步的，所述步骤e中所述的高压射流为高压水射流。通过上述设置，高压水射流压力高流速快，对坯料表面氧化皮的冲击力大、剥离效果好，并且在坯料表面停留时间极短，不会导致坯料温度下降，有利于后继锻造成型。
本发明的有益效果：本发明提供的一种万向节叉，通过合理的结构设计及严谨的工艺流程制造，具有表面质量好、重量轻、无应力集中、性能稳定、可靠性高的优点。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的俯视图。
图3为图1的A-A剖示图。
图4为图1的B-B剖示图。
图5为本发明舌形劈开模台结构主视图。
图6为本发明舌形劈开模台结构右视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，一种万向节叉，包括本体1，所述本体1一端设有一对叉脚2，本体1上远离叉脚2的一端设有凸耳5，本体1上还设有花键孔4和光孔6，花键孔4和光孔6与本体1同轴，花键孔4和光孔6同轴连通并贯穿本体1，花键孔4位于凸耳5的一端，光孔6位于叉脚2一端，一对叉脚2上均设有轴承孔3，轴承孔3同轴且与花键孔4垂直，叉脚2内侧设有加宽的叉口201，叉脚2外侧设有台阶面202，台阶面202与轴承孔3垂直；凸耳5上设置有螺纹孔10，螺纹孔10一端贯穿凸耳5端面，螺纹孔10另一端同轴连接有沉孔9，沉孔9远离螺纹孔10的一端贯穿凸耳5另一端面；螺纹孔10和沉孔9均垂直花键孔4，在本体1上还开设有槽8，槽8与本体1的轴线平行，槽8靠近叉脚2的一端设有圆弧孔7，槽8与花键孔4以及光孔6连通。
优选的，槽8与轴承孔3具有夹角11，夹角11为87.06~88.06度。
一种万向节叉的制造方法，包括如下步骤：
a、将φ32原材料锯切为110mm长度的坯料；
b、将下好的坯料采用感应加热的方法快速加温8~12秒，使坯料温度达到1100~1150度；
c、将加热好的坯料放入镦粗模具中镦粗初步去除加温时产生的氧化皮并将坯料镦粗到高度98-100mm,镦粗过程中连续使用压缩空气喷向坯料及模具；
d、将镦粗好的坯料一端放到舌形劈开模台12之间的舌形工作面13，将坯料端部展宽到34-36mm进行制坯；
e、将制坯好的坯料快速通过高压射流进一步去除表面氧化皮，并防止坯料温度降低；
f、清理完成氧化皮后的坯料放入250吨数控电动螺旋压力机的预锻模具中，进行预成型，预锻件比终锻件厚1~1.5mm；
g、将预锻件放入400吨数控电动螺旋压力机的终锻模具进行最终成形，并将终锻件取出置于铁栅格网上用轴流风机进行强制空冷，使终锻件均匀快速冷却，得到均匀的珠光体组织，为后继探伤及热处理做好组织准备；
h、冷却完成后的用强力抛丸机进行表面清理；
i、完成表面清理后的锻件在3小时内进行荧光磁粉探伤，将检测出的表面缺陷进行修磨，防止后继热处理时缺陷扩大造成产品报废；
j、探伤完成品送入气体保护连续式网带炉进行调质处理，控制产品表面脱碳层不大于0.15mm；
k、热处理完成后用强力抛丸机进行表面清理；
l、完成表面清理后的锻件在3小时内进行荧光磁粉探伤，对表面质量进行再一次确认；
m、探伤完成品放入500吨液压机的精压模具内进行冷精压处理；
n、对冷精压好的万向节叉用薄层防锈油进行防锈处理；
o、以本体1外圆及叉脚2端部定位预钻花键孔4和光孔6的底孔；
p、以本体1外圆及叉脚2端部定位在数控车床上同刀精车花键孔4的底孔和完成光孔6的最终加工，以及本体1的花键孔4端面加工；
r、以花键孔4的底孔及其端面、叉脚2定位一次装夹，在数控加工中心上同刀钻铰完成轴承孔3、采用同轴安装的两把三面刃铣刀铣加工出台阶面202、采用同轴安装的两把成型铣刀铣加工出叉口201；
s、以轴承孔3为定位，在立体拉床上拉出花键孔4；
t、以花键孔4及其端面定位，钻沉孔9及螺纹孔10的底孔、并完成螺纹孔10的攻螺纹；
u、以轴承孔3及花键孔4定位加工圆弧孔7；
v、以轴承孔3及花键孔4定位，铣出槽8与圆弧孔7、花键孔4、光孔6连通，并保证夹角11为87.06~88.06度；
w、将产品放入超声波清洗机进行清洗除油及杂质、并进行防锈处理；
x、将钢质中芯导体穿过花键孔4和光孔6对万向节叉进行磁化荧光探伤检测并退磁；
y、将产品放入超声波清洗机进行清洗去除残附在零件上的磁粉并进行防锈处理。
优选的，步骤e中的高压射流为高压水射流。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种万向节叉，其特征在于：包括本体（1），所述本体（1）一端设有一对叉脚（2），所述本体（1）上远离所述叉脚（2）的一端设有凸耳（5），所述本体（1）上还设有花键孔（4）和光孔（6），所述花键孔（4）和所述光孔（6）与所述本体（1）同轴，所述花键孔（4）和所述光孔（6）同轴连通并贯穿所述本体（1），所述花键孔（4）位于所述凸耳（5）的一端，所述光孔（6）位于所述叉脚（2）一端，一对所述叉脚（2）上均设有轴承孔（3），所述轴承孔（3）同轴且与所述花键孔（4）垂直，所述叉脚（2）内侧设有加宽的叉口（201），所述叉脚（2）外侧设有台阶面（202），所述台阶面（202）与所述轴承孔（3）垂直；所述凸耳（5）上设置有螺纹孔（10），所述螺纹孔（10）一端贯穿所述凸耳（5）端面，所述螺纹孔（10）另一端同轴连接有沉孔（9），所述沉孔（9）远离所述螺纹孔（10）的一端贯穿所述凸耳（5）另一端面；所述螺纹孔（10）和所述沉孔（9）均垂直所述花键孔（4），在所述本体（1）上还开设有槽（8），所述槽（8）与所述本体（1）的轴线平行，所述槽（8）靠近所述叉脚（2）的一端设有圆弧孔（7），所述槽（8）与所述花键孔（4）以及光孔（6）连通。
2.根据权利要求1所述的一种万向节叉，其特征在于：所述槽（8）与所述轴承孔（3）具有夹角（11），所述夹角（11）为87.06~88.06度。
3.一种实现权利要求1所述的一种万向节叉的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
a、将φ32原材料锯切为110mm长度的坯料；
b、将下好的坯料采用感应加热的方法快速加温8~12秒，使坯料温度达到1100~1150度；
c、将加热好的坯料放入镦粗模具中镦粗初步去除加温时产生的氧化皮并将坯料镦粗到高度98-100mm，镦粗过程中连续使用压缩空气喷向坯料及模具；
d、将镦粗好的坯料一端放到舌形劈开模台（12）之间的舌形工作面（13），将坯料端部展宽到34-36mm进行制坯；
e、将制坯好的坯料快速通过高压射流进一步去除表面氧化皮，并防止坯料温度降低；
f、清理完成氧化皮后的坯料放入250吨数控电动螺旋压力机的预锻模具中，进行预成型，预锻件比终锻件厚1~1.5mm；
g、将预锻件放入400吨数控电动螺旋压力机的终锻模具进行最终成形，并将终锻件取出置于铁栅格网上用轴流风机进行强制空冷，使终锻件均匀快速冷却，得到均匀的珠光体组织，为后继探伤及热处理做好组织准备；
h、冷却完成后的用强力抛丸机进行表面清理；
i、完成表面清理后的锻件在3小时内进行荧光磁粉探伤，将检测出的表面缺陷进行修磨，防止后继热处理时缺陷扩大造成产品报废；
j、探伤完成品送入气体保护连续式网带炉进行调质处理，控制产品表面脱碳层不大于0.15mm；
k、热处理完成后用强力抛丸机进行表面清理；
l、完成表面清理后的锻件在3小时内进行荧光磁粉探伤，对表面质量进行再一次确认；
m、探伤完成品放入500吨液压机的精压模具内进行冷精压处理；
n、对冷精压好的万向节叉用薄层防锈油进行防锈处理；
o、以本体（1）外圆及叉脚（2）端部定位预钻花键孔（4）和光孔（6）的底孔；
p、以本体（1）外圆及叉脚（2）端部定位在数控车床上同刀精车花键孔（4）的底孔和完成光孔（6）的最终加工，以及本体（1）的花键孔（4）端面加工；
r、以花键孔（4）的底孔及其端面、叉脚（2）定位一次装夹，在数控加工中心上同刀钻铰完成轴承孔（3）、采用同轴安装的两把三面刃铣刀铣加工出台阶面（202）、采用同轴安装的两把成型铣刀铣加工出叉口（201）；
s、以轴承孔（3）为定位，在立体拉床上拉出花键孔（4）；
t、以花键孔（4）及其端面定位，钻沉孔（9）及螺纹孔（10）的底孔、并完成螺纹孔（10）的攻螺纹；
u、以轴承孔（3）及花键孔（4）定位加工圆弧孔（7）；
v、以轴承孔（3）及花键孔（4）定位，铣出槽（8）与圆弧孔（7）、花键孔（4）、光孔（6）连通，并保证夹角（11）为87.06~88.06度；
w、将产品放入超声波清洗机进行清洗除油及杂质、并进行防锈处理；
x、将钢质中芯导体穿过花键孔（4）和光孔（6）对万向节叉进行磁化荧光探伤检测并退磁；
y、将产品放入超声波清洗机进行清洗去除残附在零件上的磁粉并进行防锈处理。
4.根据权利要求3所述的一种万向节叉的制造方法，其特征在于：所述步骤e中所述的高压射流为高压水射流。
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