一种汽车前桥内半轴的加工工艺的制作方法

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种轴类零件的加工工艺，具体

涉及一种汽车前桥内半轴的加工工艺。

背景技术：

汽车前桥内半轴作为汽车前桥总成中的重要零件，具有传递扭矩、密封、满足零件运动精度等功能，因此大端花键、小端花键、大端轴承内孔、大端轴承外颈、大端油封外颈之间的同轴度要求较高，且须满足传动扭矩过程中具有足够的强度，不至于断裂，传统的内半轴生产工艺存在如下缺点：

1、没有采用热加工技术，无预镦、成型，而是直接选取大直径棒料进行加工，材料成本高，浪费严重；

2、传统工艺生产的内半轴经常出现断裂，主要出现在外轴承轴颈与大端深孔之间，由于两者之间的肉厚比较薄，淬火的时候，此处极容易开裂，给用户使用造成极大的质量隐患，

3.传统工艺生产的内半轴大小端花键、大端轴承内孔、大端外轴承轴颈、大端油封轴颈之间同轴度很难达到要求，造成传动不平稳，异响，大端花键处的拨叉套拨转困难，二驱与四驱之间切换困难等问题，

因此，设计一套新的前桥内半轴的加工工艺，就显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实的需要，提供一种汽车前桥内半轴的加工工艺。

一种汽车前桥内半轴的加工工艺，包括如下工序：下料→预镦→成型→调质→粗车大端、打大端中心孔→粗车小端、打小端中心孔→粗车小端各节外圆→粗车大端各节外圆→精车小端各节外圆→精车大端各节外圆→铣大端面油槽→钻大端小油孔→铣小端花键→铣大端花键→中频淬火→钻大端内孔→粗车大端内孔→精车大端内孔→磨轴承油封外圆→探伤→超声波清洗。

进一步，下料是通过锯床的液压系统将棒料压紧后按设定长度进行锯料；锯削长度根据后道预镦、成型模具2的型腔尺寸及棒料直径，按体积不变原理计算出所需长度。

进一步，预镦是将锯料后棒料的大端加热，使金属组织软化后再通过油压机将软化的组织压入预镦模具1的型腔中，从而得到接近工件形状的型材。

进一步，成型是将完成预镦型材的大端再次加热，使金属组织得到软化后通过油压机将软化组织压入成型模具2的型腔，从而得到大端形状接近图纸且具有一定加工余量的型材毛坯。

进一步，钻大端小油孔：在台钻上，将钻小油孔夹具3固定在工作台面上，将铣好大端面油槽的工件放入钻小油孔夹具3定位夹紧好，按图要求钻大端小油孔；其中，钻小油孔夹具3包括钻模座31、钻套32、压板33、压板螺栓34和压板螺母35，钻模座31的纵截面呈“凸”字形结构，钻模座31上设有钻套孔，钻套孔内设有钻套32，钻模座31上设有由前向后，由大到小的三级阶梯通孔，三级阶梯通孔依次为，第一级阶梯孔310、第二级阶梯孔311和第三级阶梯通孔312，三级阶梯通孔分别对应工件大端的轴头、外轴承轴颈和轴身，钻模座31的两侧设有压板33，压板33呈“l”形结构，压板33的压装板面上设有供压板螺栓34穿过的调节槽36。

进一步，铣小端花键及铣大端花键采用两顶尖顶住工件两端的中心孔，鸡心夹带动工件旋转，花键滚刀对工件大、小两端花键分别进行铣削，并使用花键环规对加工后的花键进行检测。

进一步，中频淬火采用立式淬火机，程序控制分段式加热淬火，可按工件的不同要求设置不同的条件，使得淬火后能完全符合图纸技术要求。

进一步，精车大端采用车床加工，将工件放入主轴定位套4中，三爪夹紧，用内孔车刀，调整尺寸，按图纸要求将内孔精车到位并车出下道的定位基准倒角，保证轴承内孔与大、小端花键同轴度0.1mm以内；其中，主轴定位套4包括小端花键外圆定位套401、定位套本体402、定位块403和杆部定位套404，定位块403与机床主轴孔紧密配合并且两者之间点焊固定，以确保定位套4与机床主轴精度同步。

进一步，磨轴承油封外圆采用数控磨床加工，将工件大端轴承内孔及大端倒角定位于主定位顶尖5上，尾座顶尖顶住小端中心孔，花键鸡心夹套住大端花键并使拨杆靠紧主轴拨叉，使主轴可以带动工件旋转，调整尺寸，按图纸要求将外轴承轴颈及油封轴颈磨出，保证杆部轴承轴颈及油封轴颈对大端轴承内孔的同轴度≤0.05mm，同时粗糙度符合图纸要求；其中，定位顶尖5包括与活动顶尖锥度配合的锥面501、与内半轴大端倒角定位的斜面502以及与内半轴大端内轴承孔102辅助配合的轴颈503，使用时定位顶尖5是与活动顶尖配套使用的，锥面501固定在活动顶尖的前端锥孔内，而活动顶尖后端的莫氏锥度是固定在机床主轴孔内的，以确保定位顶尖5与机床精度同步。

进一步，探伤采用探伤机，将内半轴放置于机床托架上，启动机床，机床两电极将自动将内半轴夹紧，同时机床对工件充磁并对工件表面喷磁悬液，在uv灯照射下，目视内半轴表面是否存在裂纹；从而排查存在断裂隐患的工件，完后再退磁。

本发明有益效果在于：

1、采用热加工技术增加预镦和成型工艺，摒弃了传统加工工艺缺陷，从材料节省，产品质量提升，产能提升等方面取得了较大的突破，完全满足设计和使用要求。

2、整个工艺围绕着大端花键、小端花键、大端轴承内孔、大端轴承外颈、大端油封外颈的同轴度保证及中频淬火的质量而设计，特别是淬火后再进行大端内孔加工，极富创意，解决了长期困惑的内半轴断裂的一大难题。

3、传统工艺生产的内半轴大小端花键、大端轴承内孔、大端外轴承轴颈、大端油封轴颈之间同轴度很难达到要求，究其原因由于内半轴本身有一定长度，没专用夹具情况下装夹时必然跳动会大，这样内轴承内孔与大小端花键必然不同轴，影响传动精度，而本发明精车大端内孔时主轴定位套的设立，为大端中心孔定位基准破坏后重新建立定位基准精度提供有力保障，使得同轴度关键技术要求得以保证，使产品质量更加稳固。

附图说明:

图1是前桥内半轴产品的结构示意图；

图2是本发明较佳实施例前桥内半轴加工工艺路线图；

图3是本发明较佳实施例中预镦模具的结构示意图；

图4是本发明较佳实施例中成型模具的结构示意图；

图5是本发明较佳实施例中车大端、打大端中心孔的装夹示意图；

图6是本发明较佳实施例中车小端、打小端中心孔的装夹示意图；

图7是本发明较佳实施例中粗车小端的装夹示意图；

图8是本发明较佳实施例中粗车大端的装夹示意图；

图9是本发明较佳实施例中精车小端的装夹示意图；

图10是本发明较佳实施例中精车大端的装夹示意图；

图11是本发明较佳实施例中精铣大端面油槽的装夹示意图；

图12是本发明较佳实施例中钻大端小油孔夹具的结构示意图；

图13是本发明较佳实施例中钻大端小油孔夹具的侧结构示意图；

图14是本发明较佳实施例中铣小端花键的装夹示意图；

图15是本发明较佳实施例中铣大端花键的装夹示意图；

图16是本发明较佳实施例中精车大端内孔的装夹示意图；

图17是本发明较佳实施例中磨轴承油封外圆的装夹示意图；

图18是本发明较佳实施例中精车大端内孔的定位装置示意图；

图19是本发明较佳实施例中磨轴承油封外圆的定位装置示意图；

图中：预镦模具1，成型模具2，钻小油孔夹具3，主轴定位套4，定位顶尖5，钻模座31，钻套32，压板33，压板螺栓34，压板螺母35，压板槽36，大端面油槽100，大端花键101，内轴承孔102，外轴承轴颈103，外油封轴颈104，大端深内孔105，易开裂处106，小端花键107，第一级阶梯孔310、第二级阶梯孔311，第三级阶梯通孔312，小端花键外圆定位套401，定位套本体402，定位块403，杆部定位套404，配合锥面501，定位斜面502，辅助定位轴颈503。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1：参见图2所示一种汽车前桥内半轴的加工工艺，包括如下工序：下料→预镦→成型→调质→车大端、打大端中心孔→车小端、打小端中心孔→粗车小端各节外圆→粗车大端各节外圆→精车小端各节外圆→精车大端各节外圆→铣大端面油槽→钻大端小油孔→铣小端花键→铣大端花键→中频淬火→钻大端内孔→粗车大端内孔→精车大端内孔→磨轴承油封外圆→探伤→超声波清洗。

本实施例中：

锯料：选择图纸上写明的材料及工艺直径棒料，通过锯床的液压系统将棒料压紧后按设定长度进行锯料，锯削长度需要精确计算，根据后道预镦、成型模具2的型腔尺寸及棒料直径，按体积不变原理计算出所需长度。

预镦：如图3所示，安装预镦模具1，先于加热炉将棒料大端加热到一定温度，使金属组织软化后再通过油压机将软化的组织压入预镦模具1的型腔中，开启预镦机，由预镦机施加压力将加热的棒料挤压成接近工件形状的型材（工件形状是一端大一端小）预镦模具1是本道的关键，预镦模具1是选用耐热材料制作的，预镦模具1分上下模，下模一般做成两半分体式，可以合并及分开，便于取料。

成型：如图4所示，安装成型模具2，先将预镦好的一端再加热，使金属组织得到软化后通过油压机将软化组织压入成型模具2的型腔，从而得到大端形状接近图纸且具有一定加工余量的型材毛坯。预镦和成型目的都是为了得到大端形状接近图纸并具有一定切削加工余量的型材毛坯，只不过不能一次到位，当然成型后的毛坯大端直径比原棒料直径大了许多。相比传统工艺直接选择大直径棒料再进行金属切削的方法要节省材料，降低了制造成本。

调质：将完成预镦的型材毛坯雏形先淬火再回火，从而使产品具有一定硬度及韧性，调质后硬度为hb262-302,使后面金属切削加工可以获得一个较好的综合加工性能。

粗车大端、打大端中心孔：如图5所示，在车床上，夹住近大端杆部，车大端端面及车大端外圆毛面，在大端面上打b5型中心孔；

粗车小端、打小端中心孔：如图6所示，在车床上，夹住近小端杆部，车小端端面，保证总长要求，在小端面上打b5型中心孔；

粗车小端各节外圆：如图7所示，在车床上，夹住大端外圆，尾座顶尖顶住小端中心孔，按图尺寸留1.5-2mm余量将小端各节外圆车出；

粗车大端各节外圆：如图8所示，在车床上，夹住小端头部外圆，尾座顶尖顶住大端中心孔，按图留1.5-2mm余量粗车出大端各节外圆；

精车小端各节外圆：如图9所示，在车床上，三爪夹住一锥度顶尖，顶住大端中心孔，尾座顶尖顶住小端中心孔，鸡心夹夹住大端外圆并使鸡心夹上的拨杆靠紧三爪，使三爪可以带动工件旋转，然后按图要求将小端各节外圆车出，其中外轴承轴颈及外油封轴颈各留0.5-0.8mm磨削余量；

精车大端各节外圆：如图10所示，在车床上，三爪夹住一锥度顶尖，顶住小端中心孔，尾座顶尖顶住大端中心孔，鸡心夹夹住小端外圆并使鸡心夹上的拨杆靠紧三爪，使三爪可以带动工件旋转，然后按图要求将大端各节外圆车出。

铣端面油槽：如图11所示，采用立式铣床，将卧式三爪夹紧装置固定在工作台面上，将工件放在三爪中间夹紧，调节铣床刀具，按图铣两端面油槽。

钻大端小油孔：如图12和图13所示，在台钻上，将钻小油孔夹具3固定在工作台面上，将工件放入夹具定位夹紧好，按图要求钻大端小油孔；并且设计制作了小油孔夹具3，钻小油孔夹具3包括钻模座31、钻套32、压板33、压板螺栓34和压板螺母35，钻模座31的纵截面呈“凸”字形结构，钻模座31上设有钻套孔，钻套孔内设有钻套32，钻模座31上设有由前向后，由大到小的三级阶梯通孔，三级阶梯通孔依次为，第一级阶梯孔310、第二级阶梯孔311和第三级阶梯通孔312，三级阶梯通孔分别对应工件大端的轴头、外轴承轴颈和轴身，钻模座31的两侧设有压板33，压板33呈“l”形结构，压板33的压装板面上设有供压板螺栓34穿过的调节槽36。

铣小端花键：如图14所示，在花键铣床上，铣床左右两顶尖分别顶住工件小、大端中心孔，鸡心夹夹住大端相应杆部，并使鸡心夹与拨转块紧固，使得电机可以带动工件旋转，开动机床，调整刀具位置距离，按图纸要求将小端花键铣出；

铣大端花键：如图15所示，在花键铣床上，铣床左右两顶尖分别顶住工件大、小两端中心孔，鸡心夹夹住小端相应杆部，并使鸡心夹与拨转块紧固，使得电机可以带动工件旋转，开动机床，调整刀具位置距离，按图纸要求将大端花键铣出。

中频淬火：采用立式淬火机，程序控制分段式加热淬火，可按工件的不同要求设置不同的条件，使得淬火后能完全符合图纸技术要求，操作时将工件大端朝下小端朝上，中心孔定位与设备两顶尖上，启动机器，设备感应器将对内半轴边加热边急速冷却，按图纸要求进行淬火；值得一提的是，传统工艺是先钻大端内孔，再进行淬火，这样外轴承轴颈根部退刀槽与大端深孔之间的肉厚比较薄，淬火时极容易开裂；而本发明在大端内孔尚未钻出前淬火避免了开裂现象，保证了产品质量。

钻大端内孔及粗车大端内孔：大端内孔粗加工采用先立钻钻孔，再用普通车床粗镗内孔；这样做是为满足达到台阶孔的加工要求，同时也是适应大批量生产的需求，避免普通车床又钻孔又镗孔，使瓶颈分散化，具体为：钻大端内孔：在立式钻床上，将工件放入三爪卡盘中夹紧，按图钻大端内孔；粗车大端内孔：在车床上，将工件放入三爪卡盘中夹紧，用内孔刀，调整尺寸，按工艺尺寸将台阶内孔车出。

精车大端内孔：如图16所示，在车床上，将工件放入主轴定位套4中，三爪夹紧，用内孔车刀，调整尺寸，按图将内孔精车到位并车出下道的定位基准倒角，保证轴承内孔与大、小端花键同轴度0.1mm以内；其中，主轴定位套4如图17所示，包括小端花键外圆定位套401、定位套本体402、定位块403和杆部定位套404，小端花键外圆定位套401、定位块403及杆部定位套404分别与定位套本体402之间采用过盈配合连接，定位块403与机床主轴孔紧密配合并且两者之间点焊固定，以确保定位套4与机床主轴精度同步；精车大端内孔是一道要求比较高的，因为之前的大端定位基准中心孔被钻掉了，所以此道除了要保证轴承内孔的尺寸精度外，还必须保证轴承内孔与两端已加工好的花键同轴度不大于0.1mm,另外考虑到后续加工，还必须建立一个新基准。本道采用在机床主轴孔内加设主轴定位套4的方法，使得工件在装夹时，小端花键外圆可以得到定位，从而使得加工出的轴承内可以很好地与花键同轴；同时在不卸下工件的情况下，在内孔入口处车削一个60°的倒角，用于后续磨削杆部轴承轴颈及油封轴颈起定位作用。

磨轴承油封外圆：如图17所示，在数控磨床上，将工件大端轴承内孔及大端倒角定位于定位顶尖5上，尾座顶尖顶住小端中心孔，花键鸡心夹套住大端花键并使拨杆靠紧主轴拨叉，使主轴可以带动工件旋转，调整尺寸，按图将外轴承轴颈及油封轴颈磨出，；大端以轴承内孔及倒角定位，小端以中心孔孔定位，进行磨削，保证杆部轴承轴颈及油封轴颈对大端轴承内孔的同轴度≤0.05mm，同时粗糙度符合图纸要求。定位顶尖5的结构如图18，包括与活动顶尖锥度配合的锥面501、与内半轴大端倒角定位的斜面502以及与内半轴大端内轴承孔102辅助配合的轴颈503，使用时定位顶尖5是与活动顶尖配套使用的，锥面501固定在活动顶尖的前端锥孔内，而活动顶尖后端的莫氏锥度是固定在机床主轴孔内的，以确保定位顶尖5与机床主轴精度同步。

探伤：在探伤机上，将内半轴放置与机床托架上，启动机床，机床两电极将自动将内半轴夹紧，同时机床对工件充磁并对工件表面喷磁悬液，在uv灯照射下，目视内半轴表面是否存在裂纹，从而排查存在断裂隐患的工件，完后再退磁。

超声波清洗，将工件放入清洗篓，再放入清洗池，开动机器，工件在清洗池里通过超声波使得粘附在工件表面的脏污、杂质等异物得以震落并脱离工件，达到内半轴的清洁度标准≤10mg。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。