汽车轮毂轴承单元高刚度内圈法兰的加工方法与流程

本发明涉及一种汽车轮毂轴承单元高刚度内圈法兰的加工方法，属于金属加工领域。

背景技术：

汽车轮毂轴承单元的主要作用是承受通过悬架系统传递的汽车重量、转向产生的轴向载荷，传递变速箱和驱动轴传递过来的扭矩，为轮毂的转动提供精确的向导等。轮毂轴承单元主要有内圈、外圈、滚动体、保持架等组件。发展到现在主流的第三代轮毂轴承单元由连接到悬架上带法兰盘的外圈和连接到刹车盘和钢圈上带法兰盘的内圈组成，且与第二代轮毂轴承单元不同，第三代轮毂轴承单元集成了abs传感器，与前几代产品相比具有安装方便，预置预紧载荷，高刚性和易安装传感器等优点。

第三代轮毂轴承单元较第二代最主要的一个变化就是增加了内圈法兰，其作为第三代轮毂轴承单元中的主要受力部件，其性能直接由加工、热处理等因素决定，要达到较高使用寿命，必须要得到一个足够刚度和合格的组织状态。由于内圈法兰结构复杂不对称，异型多样化，加工难度较大。轮毂轴承单元法兰的加工方法依序主要包括：车加工、热处理工序、磨削工序、清洗工序、装配工序等。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种汽车轮毂轴承单元高刚度内圈法兰的加工方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车轮毂轴承单元高刚度内圈法兰的加工方法，包括以下步骤：

步骤一，锯料：采用gcr15simn轴承钢棒料作为制备原料，根据内圈法兰的形状计算所需原料的质量，然后使用断料锯把棒料切段形成毛坯；

步骤二，中频加热：将步骤一获得的毛坯放入中频感应加热炉内加热进行热处理，然后进行去氧化皮喷砂处理；

步骤三，闭式锻造：首先，在模具工作面喷涂氟系脱模剂；其次，将步骤二处理好的毛坯放入下模中，利用液压机推动上模向下进行闭式模锻，保持2-5秒后开启上模；第三，在锻件上喷涂硅系脱模剂，进行冷却和锻件脱模；

步骤四，余温正火，低温回火；

步骤五，冷却粗车：将步骤四得到的正火锻件冷却至室温进行粗车，得到法兰盘；

步骤六，双重喷丸处理：对粗车后的法兰盘先后进行s-460和s-390双重钢丸喷丸强化处理；

步骤七，钻孔：采用钻床加工法兰盘孔；

步骤八，半精车、精车成形：将步骤七得到的法兰盘进行半精车和精车处理；

步骤九，加工沟道，沟道超精。

进一步，步骤二中，将步骤一获得的毛坯放入中频感应加热炉内加热至1150~1220℃进行热处理。

进一步，步骤四具体过程为：首先，将步骤三得到的锻件在正火炉中加热至690~710℃，保温10-20分钟；其次，在空气中冷却正火，再加热到150~200℃，保温1.5-2.5小时，空冷回火。

进一步，锻件在正火炉中加热至690~710℃，保温15分钟；加热到150~200℃，保温2小时。

进一步，步骤五具体粗车过程为：将步骤四得到的锻件冷却至室温，粗车得到内圆面、端面一、端面二、端面四以及外圆面一和外圆面二。

进一步，步骤八具为：首先半精车内圆面、端面一、端面二、端面四，然后半精车外圆面一和外圆面二，完成内圈法兰的成形。

本发明所达到的有益技术效果：

1、在锻压前后分别喷涂氟系脱模剂和硅系脱模剂，充分利用氟系脱模剂在锻件和模具之间良好的隔离性能，利用硅系脱模剂完成冷却和锻件脱模，可显著提高模具寿命；

2、采用正火工艺，提高了内圈法兰整体刚度；采用双重喷丸强化处理提高了内圈法兰表面刚度。

附图说明

图1本发明工艺流程框图；

图2本发明之内圈法兰结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

采用gcr15simn轴承钢棒料作为制造材料，根据汽车轮毂轴承单元内圈法兰的零件图纸，计算所需要的原材料的质量，采用断料锯把棒料切段形成毛坯；将毛坯放入中频感应加热炉加热至1150~1220℃进行热处理；毛坯去氧化皮喷砂处理；锻压前，将闭式模锻的上模和下模分离，在模具工作面喷涂氟系脱模剂，将上述加热好的棒料放入闭式模锻的下模中，用液压机推动上模向下进行闭式模锻，并保持2~5秒，之后开启上模，朝锻件喷涂硅系脱模剂，完成冷却和锻件脱模；将上述锻件在正火炉加热至690~710℃，保温15分钟，然后在空气中冷却正火，在将上述锻件加热到150~200℃保温2小时，空冷回火，使其整体硬度达到220~250hb；将上述正火锻件冷却至室温进行粗车内圆面8、端面一1，端面二2，端面四4及外圆面一6，外圆面二7；整体双重喷丸处理：先后进行s-460、s-390双重钢丸喷丸处理；钻床加工法兰盘孔3：在钻床加工法兰孔3；半精车、精车成形：将上述法兰盘进行半精车内圆面8、端面1，2，4及外圆面6，7，完成轮毂轴承单元内圈法兰的成形；磨削沟道5，超精研沟道5。

采用上述方法制得的内圈法兰，与采用常规方法制得的内圈法兰相比，各个性能参数均明显提高，下面以刚度试验和静拉伸试验进行详细说明：

（一）动刚度测试试验

试验装置：boseelectroforce振动台

试验方法：变载荷激振法，即基于振动台分别利用拉压力传感器和位移传感器采集内圈法兰的动载荷和变形，测取的位移和拉压力信号经数据采集模块传输到pc机。激励振幅和激励频率的设置可在振动台中调节电信号来实现，其中激励频率的设置须与内圈法兰工作频率范围一致，在本试验中频率设置1-300hz，以30hz和200hz两个典型工作频率为采集点，激励振幅设定为0.6和1.0mm，预载荷选择600n和1000n。

试验数据处理：将采集的位移时间历程，动载荷时间历程进行傅里叶分析，动载荷幅值与位移幅值相除即得到内圈法兰的动刚度。

预载荷f=600n，激振频率f=30hz，激振幅值a=0.6mm，计算内圈法兰的动刚度为28.6n/mm，明显小于采用常规方法制得的内圈法兰的动刚度30n/mm；

预载荷f=1000n，激振频率f=200hz，激振幅值a=1mm，计算内圈法兰的动刚度为47.5n/mm，小于采用常规方法制得的内圈法兰的动刚度50n/mm。

（二）静拉伸试验

试验装置：wdw电子拉伸试验机

试验方法：参照gb/t228.1-2010《金属材料拉伸试验第一部分：室温试验方法》中相关的试验方法和步骤。

试验结果：内圈法兰的断后伸长率2.87%，断裂挠度2.13mm，抗拉强度238mpa；而采用常规方法制得的内圈法兰的断后伸长率2.63%，断裂挠度2.25mm，抗拉强度233.5mpa；由此可知，采用此方法制得的法兰内圈无论是断后伸长率、断裂挠度，还是抗拉强度，均优于采用常规方法制得的内圈法兰。

以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。