一种汽车方向管柱转向总成加工方法与流程

本发明涉及汽车配件技术领域，尤其是涉及一种汽车方向管柱转向总成的加工方法。

背景技术：

汽车行驶过程中，安全性是一个非常重要的指标，而转向管柱作为转向系统的安全和重要部件，其强度是评估其综合性能的重要指标，直接关系到汽车行驶安全。目前汽车采用的转向管柱总成，采用套管作为传动轴的支撑部件，很难很好地控制转向传动轴的刚性、转向轴和套管的同心度，容易发生传动轴转动发卡的现象，球关节易脆。

cn103963821a是我公司早期申请的发明专利，其公开了汽车方向管柱转向总成具体结构，在生产实践中发现，传动轴的支撑件旋转杆的质量对汽车方向管柱转向总成的最终质量影响较大，一般生产过程中，外扁管12与内扁杆13是分别加工的，由于生产加工机床的精度问题和装配公差范围的跳动，使外扁管12与内扁杆13在套装后之间的间隙无法控制，如果采用过盈装配的方法，在将内扁杆13向外扁杆12插入过程中，稍有偏差，就会使外扁管12弯曲变形；而如果采用间隙配合，则由于外扁管12与内扁杆13之间存在间隙，而在传动过程中噪音巨大，在这种情况下对外扁管12与内扁杆13进行焊接，使得焊缝在传动过程中会处于受力装态，影响产品的可靠性。

cn202574344u公开了改进的轻型汽车方向管柱传动下轴，其也关注到现有的轻型汽车方向管柱传动下轴，是通过扁管安装在方向管柱上轴与转向器之间的。在方向管柱下轴与扁管之间，带有两个尼龙注塑块。经过一段时间使用之后，方向管柱下轴与扁管之间的两个尼龙注塑块会出现严重磨损，因而导致管柱下轴与扁管之间的配合间隙松旷，进而出现异常响声；再者，管柱下轴、管柱下轴上的两个尼龙注塑块和扁管3个零件，在加工时工艺较为复杂；在装配时精度难以控制。但其采用的办法是安装时，先把扁轴2的一端与左柔性万向节1焊接；再把扁管3的一端与右柔性万向节5焊接；然后把扁轴2安装在扁管3中；在扁轴2与扁管3之间安装弹簧片4，吸收传动中产生的能量，消除响声；最后，把左柔性万向节1与转向器输入轴连接；把右柔性万向节5与方向管柱上轴连接。这种方向管柱传动下轴存在以下几个问题，首先，由于采用了弹簧片4，则在内管和外管之间需要留出弹簧片4安置空间，这种安置空间的存在，破坏了传动下轴的旋转体质量均衡，在传动下轴高速旋转时，传动下轴会因质量不均衡而额外受到离心力；其次，焊接长度不可控，由于是先焊接，再装配，使得所有加工误差向装配工序累积，弹簧片4的存在使得误差无法被消除，最后方向管柱传动下轴长度精度不可控。

可见，如何提高传动下轴套管焊接质量是本领域技术人员长期希望解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请提出了一种汽车方向管柱转向总成加工方法，所述汽车方向管柱转向总成包括旋转杆，球关节和上转向轴，其特征在于：

步骤1：一次成型制得外扁管，在外扁管的待焊接端切割加工应变容纳槽，并加工内扁管半成品；

步骤2：将内扁管半成品插入外扁管后，对内扁管半成品扩管，使内扁管与外扁管过盈配合；

步骤3：调整套装后外扁管和内扁管的总长度后焊接固定得到旋转杆；

步骤4：在旋转杆上安装下转向轴；

步骤5：在下转向轴上安装球关节和上转向轴；

步骤6：成品检验。

优选为，步骤2中使用四轮扩管器进行扩管，四轮扩管器包括第一侧架，第二侧架和中心架，第一侧架包括第一板体，中心架包括第一安装槽，第一板体安装在第一安装槽内，第一侧架将第一扩轮，第二扩轮固定在中心架上；

第二侧架包括第二板体，中心架包括第二安装槽，第二板体安装在第二安装槽内，第二侧架将第三扩轮，第四扩轮固定在中心架上；

第一至四扩轮分别对应内扁管四个直角，当四轮扩管器从内扁管的一端进入，利用牵引用从内扁管内部通过，将内扁管扩管成与外扁管过盈配合。

优选为，所述四个扩轮在四轮扩管器上位置可调。

优选为，下转向轴设有插头，插头也为扁方体，插入内扁管中。

有益效果：

本申请核心的技术创新在于旋转杆的内扁管在外扁杆内部扩管和焊接应变容纳槽的配合使用，采用本申请的方法加工汽车方向管柱转向总成，旋转杆由原来的外扁管内扁管随机配合装置，变为内扁管在外扁管内扩管成形，即内扁管与单一外扁管相适配，消除了公差的跳动，另外，可以根据实际需要选择旋转杆的长度并焊接，避免了现有技术中通过装配由弹簧片来粗略定位的缺陷。

更重要的是，整个套管是一个质量均匀的回转体，在高速旋转时可以不产生附加的离心力对套管本身进行向外牵引，提高了传动质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种汽车方向管柱转向总成的结构示意图。

图2为外扁管和内扁管半成品套装在一起的示意图。

图3为外扁管和内扁管半成品套装在一起的轴视图。

图4为外扁管和内扁管半成品套装在一起后扩管的截面图。

1-旋转杆、2-球关节、3-上转向轴、11-下转向轴、111-下球爪、12-外扁管、121-应变容纳槽、122-扩孔部、4-四轮扩管器、41-第一侧架、411-第一板体、46-第二侧架、461-第二板体、42-中心架、421-第一安装槽、422-第二安装槽、43-扩轮、44-轮轴、45-轮轴孔、13-内扁管、21-凹槽、22-半球关节、23-预紧弹簧、31-上球爪。

具体实施方式

为了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，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

汽车方向管柱转向总成，包括旋转杆1，球关节2和上转向轴3。球关节2的表面设置有凹槽21。旋转杆1的末端设置有下转向轴11，在下转向轴11上设置有下球爪111。上转向轴3的末端设有上球爪31。下球爪111与上球爪31分别卡置于球关节2的凹槽22内，使得旋转杆1带动球关节2和上转向轴3同步旋转。上球爪31和下球爪111呈c形，与球关节2的凹槽相匹配。

旋转杆包括外扁管12和内扁管13，优选为，下转向轴11在与下球爪111相反的方向上具有插头，插头位于内扁管13内，所述外扁管12。外扁管12，内扁杆13是空心的，下转向轴11的插头可以增强旋转杆1的强度。

汽车方向管柱转向总成加工方法如下：

步骤1：一次成型制得外扁管12，在外扁管12的待焊接端切割加工应变容纳槽，加工内扁管13半成品；

步骤2：将内扁管13半成品插入外扁管12后，对内扁管13半成品扩管，使内扁管13与外扁管12过盈配合；

步骤3：调整套装后外扁管12和内扁管13的总长度后焊接固定得到旋转杆1；

步骤4：在旋转杆1上安装下转向轴11；

步骤5：在下转向轴11上安装球关节2和上转向轴3；

步骤6：成品检验。

其中，步骤1中在外扁管12的待焊接端切割加工应变容纳槽121为四个，分别位于外扁管12的四平面上，应变容纳槽贯穿外扁管12的管壁，并在应变容纳槽末端具有扩孔部122，应变容纳槽121的长度与外扁管12和内扁管13之间焊接区域相适应。应变容纳槽121的长度不宜过长，否则在步骤2中内扁管13在扩管时容易在外扁管12的待焊接端产生变形。

步骤2中使用四轮扩管器4进行扩管，四轮扩管器包括第一侧架41，第二侧架46和中心架42，第一侧架41包括第一板体411，中心架包括第一安装槽421，第一板体411安装在第一安装槽421内，第一侧架41将第一扩轮，第二扩轮固定在中心架上；

第二侧架46包括第二板体461，中心架包括第二安装槽422，第二板体461安装在第二安装槽422内，第二侧架46将第三扩轮，第四扩轮固定在中心架上；

第一至四扩轮分别对应内扁管13四个直角，当四轮扩管器从内扁管13的一端进入，利用牵引用从内扁管13内部通过，从而将内扁管13扩管成与外扁管12过盈配合。

在一个优选方案中，四个扩轮在四轮扩管器上位置可调，从而适应不同的管径。具体为扩轮上有轮轴44，在中心架和相应的侧架上具有一系列的轮轴孔45，与轴44相适应，根据管径来选择轴44的位置。

步骤3中对外扁管12内扁管13进行焊接时，应变容纳槽121是必要的，如果没有应变容纳槽121，在外扁管12内扁管13由于是过盈配合，两者之间已无间隙，无法调整焊接产生的应力变形。

为了增加内扁管13的强度，优选为在下转向轴11设有插头，插头也为扁方体，插入内扁管13中。在扭矩测试中发现，旋转杆1在传输扭矩时，最容易发生变形的部位为内扁管13与下转向轴11之间的连接处，当本申请从现有技术中的扁杆变为扁管后，强度进一步降低，因此，下转向轴11设有插头插入内扁管13中可以有效的提高该区域的强度。但这并不是必须的，仅为可选方案。

采用本申请的方法加工汽车方向管柱转向总成，旋转杆由原来的外扁管12内扁管13随机配合装置，变为内扁管13在外扁管12内扩管成形，即内扁管13与单一外扁管12相适配，消除了公差的跳动，另外，可以根据实际需要选择旋转杆的长度并焊接，避免了现有技术中通过装配由弹簧片来粗略定位的缺陷。

更重要的是，整个旋转杆是一个质量均匀的回转体，在高速旋转时可以不产生附加的离心力对旋转杆本身进行向外牵引，提高了传动质量。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。