一种汽车驱动桥半轴套管的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种汽车驱动桥半轴套管的加工方法，其特征在于，包括：步骤一、根据驱动桥半轴套管尺寸选取管坯，将所述管坯放置于频炉中加热至1150℃～1200℃；步骤二、将所述管坯放置于第一挤压成形模具中，第一凸模插入所述管坯自上而下连续挤压扩孔，所述管坯下端以正挤压方式压入第一凹模下端，上端以反挤压的变形方式镦粗，中部沿轴向下移，得到预成形工件；步骤三、将所述预成形工件于第二挤压成形模具中，所述预成形工件下端以正挤压方式压入第二凹模下端，上端以反挤压的变形方式镦粗，中部沿轴向下移，得到成形锻件；步骤四、将所述成形锻件和法兰盘组装焊接，并进行精加工得到半轴套管；本发明专利技术提供了一种汽车驱动桥半轴套管的加工方法，简化了工序并提高了材料利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车驱动桥半轴套管的加工方法
本专利技术涉及汽车零部件制造领域，尤其涉及一种汽车驱动桥半轴套管的加工方法。
技术介绍
半轴套管是工程机械驱动桥上重要的零件，作为驱动桥两端的轮边支承,工作时承受着由于环境变化产生的各种复杂交变应力(如图7所示驱动桥结构示意图)。半轴套管锻造质量的好坏，对于工程机械驱动桥的安全运行与否有着重要的意义，是其能否正常工作的必要前提。世界上半轴套管具有各种各样的成形方法，包括我国大多数半轴套管生产厂家均采用以棒材为原材料，对其进行多次挤压成形。然而长期以来这样的成形工艺暴漏了它的诸多缺点：以棒材为原材料，低的材料利用率造成了很大的浪费；复杂的工序需要很长的时间，同时降低了效率。传统的半轴套管成形工艺有以下几种：胎膜锻半轴套管，其产品如图8所示，采用的工艺为：下料-加热拔长杆部-镦头预成形-预冲盲孔-终锻成形，存在生产率低、劳动强度大等缺点；正挤横轧复合成形工艺，产品如图9所示。本工艺管体和法兰盘各自单独成形，管体由无缝钢管轧制。轧辊形状可以保证管体正确成形。半轴套管法兰盘部分由胎模锻造，最终经过机械加工后将两者焊接成形，产品经焊接而成，机械强度下降。镦挤成形，如图10所示，镦挤成形工艺工序为-次加热-压型-冲孔-正挤-二次加热-镦挤成形，本工艺的生产工步较多，且不能够成形通孔，需要二次加工。所以，各大半轴套管生产厂家都急需开发一种新的成形方法，来满足节能、环保、经济、高效的要求。随着制造业的发展，以下特征将成为新型工艺生产的必然趋势：提高生产效率和零件质量可靠性。
技术实现思路
本专利技术为解决目前的技术不足之处，提供了一种汽车驱动桥半轴套管的加工方法，简化了工序并提高了材料利用率。本专利技术提供的技术方案为：一种汽车驱动桥半轴套管的加工方法，包括：步骤一、根据驱动桥半轴套管尺寸选取管坯，将所述管坯放置于频炉中加热至1150℃～1200℃；步骤二、将所述管坯放置于第一挤压成形模具中，第一凸模插入所述管坯自上而下连续挤压扩孔，所述管坯下端以正挤压方式压入第一凹模下端，上端以反挤压的变形方式镦粗，中部沿轴向下移，得到预成形工件；步骤三、将所述预成形工件于第二挤压成形模具中，所述预成形工件下端以正挤压方式压入第二凹模下端，上端以反挤压的变形方式镦粗，中部沿轴向下移，得到成形锻件；步骤四、将所述成形锻件和法兰盘组装焊接，并进行精加工得半轴套管；其中，所述第一挤压成形模具与所述预成形工件匹配，所述第二挤压成形模具与所述成形锻件匹配。优选的是，所述预成形工件长度l1满足：其中，Vz为管坯变形部分体积，D1为预成形外径，k为第一模膛未充满系数，δ为加热火耗系数，d1为预成形工件的内径，并且满足：d12＝D02-d02其中，D0为管坯外径，d0为管坯内径。优选的是，所述管坯采用材质为40cr中碳低合金钢的热轧圆钢。优选的是，所述步骤二包括以下步骤：步骤a、对所述管坯进行局部感应加热至1150℃；步骤b、将所述管坯涂抹润滑剂后定位在第一凹模中；步骤c、在垂直缸的作用下，第一凹模下移压紧固定管坯；步骤d、水平缸带动第一凸模，对所述管坯进行水平镦挤成形。优选的是，所述步骤三的方法如下：将所述预成形工件放置在液压机内，加热至950℃；将加热后的所述预成形工件涂抹润滑剂后定位在第二凹模中；在垂直缸的作用下，第二凹模下移压紧固定管坯；利用水平缸带动第二凸模，对所述管坯进行水平镦挤成形。优选的是，所述步骤二中对第一挤压程序模具进行预热，其中，第一凹模预热温度400℃，第一凸模预热温度300℃。优选的是，在所述步骤d中，锻造挤压的锻造力为400～630t，第一模具和管坯的接触行程为40～50mm，接触时间为5～10s。优选的是，所述步骤二中采用YM61-630液压机；并且，所述步骤三中采用卧式液压镦锻机。优选的是，所述步骤二中为保证金属挤出时的降温速率及预成件的刚度性能，对正挤压内孔时的挤压速率V进行控制：其中，T为挤压时的温度，Vz为管坯变形部分体积，D0为管坯外径，d0为管坯内径，f为校正系数。优选的是，f为校正系数，满足：其中，μ为第一系数本专利技术所述的有益效果：提供了一种以管坯作为原料的两序挤压成形工艺，简化了工序、提高了材料利用率低，节约能源、提高了生产效率、降低制造成本；通过具体的工作状况来调整挤压速度，避免二次加热或挤压力增大。附图说明图1为坯料挤压成形工艺流程示意图。图2为坯料挤压成形工序预成品示意图。图3为半轴套管第一挤压成形工序管坯图。图4为本专利技术所述的第一步挤压工序半轴套管预成品图。图5为本专利技术所述的第二步挤压成形后的镦锻成品图。图6是本专利技术所述挤压工序凹凸模结构及相对位置示意图。图7是本专利技术所述的驱动桥体结构示意图。图8是本专利技术所述的胎膜锻半轴套管成形工艺图。图9是本专利技术所述的正挤横轧复合成形工艺图。图10是本专利技术所述的镦挤成形工序示意图。图11是本专利技术所述的第二凸模结构示意图。图12是本专利技术所述的第二凹模结构示意图。图13是本专利技术所述的第一凸模结构示意图。图14是本专利技术所述的第一凹模结构示意图。图15是本专利技术所述的凹模总体结构示意图。图16是本专利技术的成形过程中力-行程曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1-6和图11-16所示，本专利技术的一种汽车驱动桥半轴套管的加工方法，方法如下：步骤一、选料工序；根据应用范围内驱动桥半轴套管的尺寸参数和几何特征，确定管坯的直径、壁厚、管坯长度，利用锯床，根据计算尺寸对管坯进行下料。半轴轴管挤压成形使用材质为40cr中碳低合金钢的热轧圆钢。然后将符合要求的管坯放入频炉中加热至1150℃～1200℃。步骤二、第一步挤压成形工序；挤压加热温度范围为920℃～1200℃，初始温度定为1200℃。模具的预热温度对工件的成形温度分布具有重要影响，成形温度过低使模具寿命降低，挤压件容易出现条状碳化物和裂纹。凹模预热可以减小坯料和模具之间的温差，使其接触部位热传导降低，进而使锻件表面温度下降梯度减缓，因此模具预热温度的提高会使热挤压成形过程中温度分布较为均匀。但模具预热温度过高会降低模具的使用寿命，增加生产成本。所以模具初始温度应该控制在合适的范围内。如图6所示，本专利技术中挤压模应进行预热，其中第一凹模220预热温度设置为400℃，第一凸模220预热温度设置为300℃。挤压过程需要选择合理的挤压速度，挤压速度过小使得温度下降过快，需要二次加热，并且所需挤压力也较大。挤压速度过大使得金属流动应力随应变率增大，也会使得挤压力增大。本专利技术中第一挤压成型中挤压速度设置为V：其中，T为挤压时的温度，单位为℃，Vz为管坯变形部分体积，单位为mm3，D0为管坯外径，单位为mm，d0为管坯内径，单位为mm，f为校正系数。f为校正系数，满足：其中，μ为第一系数，其值与管料(即管坯)的性能有关，其取值如表1：表1第一系数的值将管坯100放置于YM61-630液压机的第一凹模220和第一凸模210中，夹紧定位，三者轴线重合。带有锥度的第一凸模210插入管坯100自上向下连续进行挤压扩孔。管坯100下端通过正挤压方式压入第一凹模220下端，上端部分通过反挤压的成形工艺进行镦粗。中间部分部分不变形，只是沿着轴线向下位移，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车驱动桥半轴套管的加工方法，其特征在于，包括：步骤一、根据驱动桥半轴套管尺寸选取管坯，将所述管坯放置于频炉中加热至1150℃～1200℃；步骤二、将所述管坯放置于第一挤压成形模具中，第一凸模插入所述管坯自上而下连续挤压扩孔，所述管坯下端以正挤压方式压入第一凹模下端，上端以反挤压的变形方式镦粗，中部沿轴向下移，得到预成形工件；步骤三、将所述预成形工件于第二挤压成形模具中，所述预成形工件下端以正挤压方式压入第二凹模下端，上端以反挤压的变形方式镦粗，中部沿轴向下移，得到成形锻件；步骤四、将所述成形锻件和法兰盘组装焊接，并进行精加工得到半轴套管；其中，所述第一挤压成形模具与所述预成形工件匹配，所述第二挤压成形模具与所述成形锻件匹配。

【技术特征摘要】
1.一种汽车驱动桥半轴套管的加工方法，其特征在于，包括：步骤一、根据驱动桥半轴套管尺寸选取管坯，将所述管坯放置于频炉中加热至1150℃～1200℃；步骤二、将所述管坯放置于第一挤压成形模具中，第一凸模插入所述管坯自上而下连续挤压扩孔，所述管坯下端以正挤压方式压入第一凹模下端，上端以反挤压的变形方式镦粗，中部沿轴向下移，得到预成形工件；步骤三、将所述预成形工件于第二挤压成形模具中，所述预成形工件下端以正挤压方式压入第二凹模下端，上端以反挤压的变形方式镦粗，中部沿轴向下移，得到成形锻件；步骤四、将所述成形锻件和法兰盘组装焊接，并进行精加工得到半轴套管；其中，所述第一挤压成形模具与所述预成形工件匹配，所述第二挤压成形模具与所述成形锻件匹配。2.根据权利要求1所述的汽车驱动桥半轴套管的加工方法，其特征在于，所述预成形工件长度l1满足：其中，Vz为管坯变形部分体积，D1为预成形外径，k为第一模膛未充满系数，δ为加热火耗系数，d1为预成形工件的内径，并且满足：d12＝D02-d02其中，D0为管坯外径，d0为管坯内径。3.根据权利要求2所述的汽车驱动桥半轴套管的加工方法，其特征在于，所述管坯采用材质为40cr中碳低合金钢的热轧圆钢。4.根据权利要求3所述的汽车驱动桥半轴套管的加工方法，其特征在于，所述步骤二包括以下步骤：步骤a、对所述管坯进行局部感应加热至1150℃；步骤b、将所述管坯涂抹润滑剂后定位在第一凹模中；步骤c、在垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶辉，徐明可，蒲永锋，刘畅，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22