一种球笼球壳结构及其工艺处理方法与流程

本发明属于汽车驱动配件技术领域，涉及一种球笼球壳结构及其工艺处理方法。

背景技术：

为了使汽车动力传递，均会使用到驱动桥总成，目前采用最多的是球笼式驱动桥总成，此种驱动桥总成不论是圆弧球道或是直球道都较好地解决了等速传动问题，并且传递工作角度大，效率高。现有的球笼球壳结构的缺点是整个壳体内部结构设置不合理，导致汽车在转向过程中苦难，在行驶过程中带来了一定的安全隐患，同时在进行工艺处理时由于处理方法不当会导致机械零件的性能下降并且现有技术难以控制和实现，因上贝氏体和珠光体体积密度不同，感应淬火加热时相变温度不一致，相变时体积热膨胀不同，导致中频感应淬火裂纹倾向性增加。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种转动顺畅，承载能力好，保证运行稳定性，强度和硬度好的球笼球壳结构及其工艺处理方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种球笼球壳结构，包括有主壳体，所述的主壳体分为外架体和内空间体，钢球设置在内空间体内，其特征在于，所述的外架体的表面上沿主壳体的圆周面六个角面体，相互的两个角面体之间具有外旋弧形缺口，所述的角面体与外旋弧形缺口之间的连接处上具有缓冲弧角，所述的外架体和内空间体经工艺处理的硬度满足洛氏硬度58-62。

为优化上述方案采取的措施具体包括：

在上述的一种球笼球壳结构中，所述的内空间体包括上边沿空间配合部和下空间边沿配合部，在上边沿空间配合部和下空间边沿配合部之间开设有钢球配合部，在所述的钢球配合部上设置有沟道，沟道上具有沟道倒角，所述的沟道倒角角度由右端向左端变小。

在上述的一种球笼球壳结构中，所述的上边沿空间配合部的左端处一体连接有入口端部，所述的入口端部包括主体部，所述的主体部的上端沿上分别卡箍一槽以及卡箍二槽，所述的主体部的下端沿上设置有扩口折形部以及弧面过渡部，所述的扩口折形部具有两个折形段，所述的弧面过渡部与上边沿空间配合部连接为一体。

一种球笼球壳结构的其工艺处理方法，包括以下步骤：

步骤一、通过车床将主壳体的胚料的外壁车削成外架体，对胚料的内壁车削成内空间体，再将胚料放在冲床上，通过冲床对胚料进行冲出六个角面体；

步骤二、通过车床将步骤一当中冲出六个角面体以及沟道进行车铣，并在角面体与外旋弧形缺口之间铣出缓冲弧角；

步骤三、将经步骤二中铣好的胚料进行硬度处理和氮化处理；

步骤四、经步骤三常化处理和氮化处理的胚料首先通过研磨机对两端平面进行研磨、然后对六个角面体和沟道进行研磨、再对胚料的外架体进行研磨、最后对胚料的内空间体进行研磨；

步骤五、通过振动研磨机对经步骤四研磨处理后的胚料进行振动研磨处理构成成品。

在上述的一种球笼球壳结构的其工艺处理方法中，所述的主壳体的胚料为25cr2ni4mov刚，所述的硬度处理步骤如下首先将胚料放入渗碳介质中加热至850-920℃，构成有渗碳层，而后保温，然后通过常化使胚料25cr2ni4mov硬度大于等于26hrc，胚料组织中出现珠光体和上贝氏体，其中将胚料加热到第一温度，所述第一温度至少大于胚料25cr2ni4mov的临界温度50℃以上，第一温度范围为850～880℃，其次通过分解常化组织中的部分珠光体和上贝氏体，使胚料硬度调至20～26hrc内，其中回火温度为第二温度，第二温度根据第一步常化后的硬度选取，当常化后硬度范围为26～30hrc时，第二温度范围为640～660℃，当常化后硬度范围为31～33hrc时，第二温度范围为590～610℃，当常化后硬度≥34hrc，第二温度范围为570～590℃，最后回火出炉后通过水冷快速冷却，冷却时间为1分钟，材料出水温度为150℃。

在上述的一种球笼球壳结构的其工艺处理方法中，所述的在将胚料加热到第一温度后还需进行快速冷却，冷却时间在2分钟内，胚料25cr2ni4mov出冷却后表面温度低于250℃。

在上述的一种球笼球壳结构的其工艺处理方法中，所述的25cr2ni4mov钢中c的重量比为0.22-0.30％，si重量比为0.15-0.30％，mn重量比≤0.50％，cr重量比为1.40-2.00％，ni为3.25-4.00％，mo重量比为0.30-0.60％，v重量比为0.05-0.15％，cu的重量比≤0.20％，s重量比≤0.015％，p重量比≤0.015％。

在上述的一种球笼球壳结构的其工艺处理方法中，所述的氮化处理步骤如下：首先在渗氮前先进行抽真空然后进行预氧化，预氧化的气体成分包括20％氧气和80％氮气，使主壳体的胚料表面形成均匀的氧化膜，其次是充氮气和氨气，均匀加热至520-570℃，在氮气气氛下共分为两个阶段进行，第一阶段中氨气和氮气比例为1:1，第二阶段中氨气和氮气比例为1:3。

与现有技术相比，本发明的优点在于：沟道倒角角度使得在钢球进行回转时尽量能够保证在中心的位置，提高承载能力，可以分解不平衡相上贝氏体和高密度珠光体，将硬度调整至20～26hrc。回火出炉后零件采用快速水冷，避免了回火脆性，在保证高强度的同时得到较高的低温冲击韧性。回火出炉后采用快冷，避免因发生回火脆性导致冲击功降低，都能控制胚料在氮化处理过程中的形变，同时保证在同一温度条件下，渗入金属的氮原子具有相同的扩散速率，使氮化层深结构组织均匀分布，从而保证整个球笼球壳的延展性和硬度要求。

附图说明

图1是本球笼球壳结构外部示意图；

图2是本球笼球壳结构内部示意图；

图3是本球笼球壳结构的其工艺处理方法流程图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

图中，主壳体1；外架体2；内空间体3；角面体4；外旋弧形缺口5；缓冲弧角6；上边沿空间配合部7；下空间边沿配合部8；钢球配合部9；沟道10；沟道倒角11；主体部12；卡箍一槽13；卡箍二槽14；扩口折形部15；弧面过渡部16。

如图1和图2所示，本球笼球壳结构，包括有主壳体1，主壳体1分为外架体2和内空间体3，钢球设置在内空间体3内，外架体2的表面上沿主壳体1的圆周面六个角面体4，相互的两个角面体4之间具有外旋弧形缺口5，角面体4与外旋弧形缺口5之间的连接处上具有缓冲弧角6，外架体2和内空间体3经工艺处理的硬度满足洛氏硬度58-62，这里通过角面体4可以保证整个主壳体1旋转的稳定性，另外由于具有缓冲弧角6，这样使得旋转时的力可以沿着缓冲弧角6进行传递，保证力的平衡性，内空间体3包括上边沿空间配合部7和下空间边沿配合部8，在上边沿空间配合部7和下空间边沿配合部8之间开设有钢球配合部9，在钢球配合部9上设置有沟道10，沟道10上具有沟道倒角11，沟道倒角11角度由右端向左端变小，这样一方面是为了方便钢球的装入，由于沟道倒角11度由右端向左端变小，变小的沟道倒角11又可以对钢球进行限制，使得在钢球进行回转时尽量能够保证在中心的位置，提高承载能力，从而保证了转动的稳定性，上边沿空间配合部7的左端处一体连接有入口端部，入口端部包括主体部12，主体部12的上端沿上分别卡箍一槽13以及卡箍二槽14，这里通过卡箍一槽13以及卡箍二槽14可以起到二层次的固定配合，防止脱出，主体部12的下端沿上设置有扩口折形部15以及弧面过渡部16，扩口折形部15具有两个折形段，弧面过渡部16与上边沿空间配合部7连接为一体，这样使得整个主壳体1装入位置尽量的增大，折形段进一步增大了内空间体3的面积，防止在旋转时受到干涉，影响正常的转动，从而使得承载力更大。

为了使得整个球笼球壳结构的强度和韧性更好，这里球笼球壳结构的其工艺处理方法步骤如下，步骤一、通过车床将主壳体1的胚料的外壁车削成外架体2，对胚料的内壁车削成内空间体3，再将胚料放在冲床上，通过冲床对胚料进行冲出六个角面体4，这里主壳体1的胚料为25cr2ni4mov刚，其中25cr2ni4mov钢中c的重量比为0.22-0.30％，si重量比为0.15-0.30％，mn重量比≤0.50％，cr重量比为1.40-2.00％，ni为3.25-4.00％，mo重量比为0.30-0.60％，v重量比为0.05-0.15％，cu的重量比≤0.20％，s重量比≤0.015％，p重量比≤0.015％；然后通过车床将步骤一当中冲出六个角面体4以及沟道10进行车铣，并在角面体4与外旋弧形缺口5之间铣出缓冲弧角6；将经步骤二中铣好的胚料进行硬度处理，这里硬度处理步骤如下首先将胚料放入渗碳介质中加热至850-920℃，构成有渗碳层，而后保温，然后通过常化使胚料25cr2ni4mov硬度大于等于26hrc，胚料组织中出现珠光体和上贝氏体，其中将胚料加热到第一温度，所述第一温度至少大于胚料25cr2ni4mov的临界温度50℃以上，第一温度范围为850～880℃，其次通过分解常化组织中的部分珠光体和上贝氏体，使胚料硬度调至20～26hrc内，其中回火温度为第二温度，第二温度根据第一步常化后的硬度选取，当常化后硬度范围为26～30hrc时，第二温度范围为640～660℃，当常化后硬度范围为31～33hrc时，第二温度范围为590～610℃，当常化后硬度≥34hrc，第二温度范围为570～590℃，最后回火出炉后通过水冷快速冷却，冷却时间为1分钟，材料出水温度为150℃；在将胚料加热到第一温度后还需进行快速冷却，冷却时间在2分钟内，胚料25cr2ni4mov出冷却后表面温度低于250℃；这里所采用的硬度处理工艺提高了常化温度，提高了奥氏体合金元化程度，增加了过冷奥氏体的稳定性，推迟了过冷奥氏体向珠光体及上贝氏体的转变，得到细片状珠光体(索氏体)+铁素体+上贝氏体相混合的正火组织，经过工艺试验验证，根据常化后的硬度对回火温度作了分段处理，不同的常化后硬度按不同的回火温度进行回火，经过回火，分解了组织中的不平衡相上贝氏体等轴化铁素体，为后期的机加工和感应热处理提供了良好的组织和硬度，有效地避免了因不平衡组织快速加热产生的裂纹，提高胚料的综合机械性能，经硬度处理后再需要进行氮化处理，氮化处理步骤如下：首先在渗氮前先进行抽真空然后进行预氧化，预氧化的气体成分包括20％氧气和80％氮气，使主壳体1的胚料表面形成均匀的氧化膜，其次是充氮气和氨气，均匀加热至520-570℃，在氮气气氛下共分为两个阶段进行，第一阶段中氨气和氮气比例为1:1，第二阶段中氨气和氮气比例为1:3，氮化处理渗入金属的氮原子具有相同的扩散速率，使氮化层深结构组织均匀分布，从而保证整个球笼球壳的延展性和硬度要求，最后将经硬度处理和氮化处理的胚料首先通过研磨机对两端平面进行研磨、然后对六个角面体4和沟道10进行研磨、再对胚料的外架体2进行研磨、最后对胚料的内空间体3进行研磨，通过振动研磨机对经步骤四研磨处理后的胚料进行振动研磨处理构成成品即可。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神所定义的范围。