专利名称:轻型汽车后桥半轴套管及其横轧机的制作方法
本实用新型涉及的是一种汽车零件和它的加工设备，特别是轻型汽车后桥半轴套管及其成型用横轧机。
汽车后桥半轴套管是汽车后桥的主要结构件之一，它是一个带有法兰盘的变径套管，其纵向断面为不等厚的阶梯形，在汽车后桥部位传递扭矩。目前，轻型载重汽车通常使用的后桥半轴套管都是整体结构，即法兰盘与套管部分合为一体。由于这种结构决定了它的加工方法都是采用模锻工艺。就已知资料查，日本丰田汽车采用热挤压工艺，三菱汽车该件采用锤上模锻，西德空心半轴也采用热模锻成型。我国130汽车的后桥半轴套管是采用胎模锻的方法生产。这种结构及其相应的工艺方法，主要缺点是材料利用率低，仅为40％左右，大量金属被切削掉，另外生产效率低，劳动强度大，质量也不稳定，操作安全性差。为了提高材料利用率，机械工业部北京机电研究所和北京内燃机总厂联合研究的《130汽车整体半轴套管温挤工艺》，列为六五国家科技攻关项目，编号84201212.85年底经国家鉴定，材料利用率可提高到63％，单件工时下降。但是它需要用900吨平锻机备坯，1000吨、300吨液压机两次温挤，250吨压床切边，设备投资太高(约300万)，工序多，模具寿命低，所以难以推广，到目前为止还没有厂家采用。
本实用新型的任务是提供一种分离结构的轻型汽车后桥半轴套管，以及加工轻型汽车后桥半轴套管的专用横轧机，达到投资少，见效快，提高工效又降低材料消耗的目的。
本实用新型的任务是以如下方式完成的将轻型汽车的整体后桥半轴套管分离为法兰盘和套管两部分，并改进套管的形状，在不改变装配尺寸的条件下，使外表面台阶落差均匀，以降低收缩率，并将内表面变径过渡段的圆弧面改为圆锥面，使其适于横轧加工，分离的两个零件焊接成半轴套管整体。
设计三辊横轧机，它由机座、机体、电动机、轧辊箱、减速器、进给箱、进给机构、退料机构、受料机构以及冷却和电气系统构成。工作原理是由主电机驱动减速箱，通过三个联接器联接三根轴带动轧辊箱中的三个具有型面的轧辊同向、同步回转；由进给电机带动进给箱的丝杠作直线运动，带动进给机构将套在芯轴上的工件送进轧辊箱。工件的外型面由三个轧辊的型面保证，并靠轧辊台阶的阻力积聚金属，形成纵向阶梯形不等壁厚的套管，工件的内型面由芯轴的几何形状决定。
现有的横轧机有楔形凸模轧辊或光辊，前者用来加工对称轴类工件，后者靠仿形液压系统使轧辊径向运动来完成周期断面对称轴类轧件。与已有技术相比，本横轧机的主要特征是三个轧辊的相对位置、距离固定，轧辊本身具有能确定工件外形和积聚金属的型面，不需要仿形液压系统；轧辊箱是分体式的，由三层箱体组成；另外退料机构的拉杆与进给机构的滑套相连，并且两根拉杆与套筒滑动联接，实现退料机构相对进给机构的回程滞后随动；进给箱的丝杠用球面付与进给机构相联接，可以消除丝杠的同轴度误差。
本实用新型采用分离式焊接半轴套管，使这一轻型汽车上的重要零件的加工工艺，有可能摆脱模锻方法，而采用横轧加工，套管内、外表面形状的改进，成功地解决了横轧加工中出现的技术问题。本实用新型所包括的三辊横轧机具有能确定工件外形的型面轧辊，因此不需要仿形液压装置，结构简单；由于它可以使用管材一次辊轧成成品，节约原材料，提高工效；由于采用分体式轧辊箱，便于维修、换件；整套机器工作平稳，安全性好。
以下结合实施例及其附图对本实用新型做进一步描述图1是130汽车用分离式后桥半轴套管结构图图2是轻型汽车后桥半轴套管三辊轧机结构图图3是图2局部放大图图4是图2的俯视图图5是图4的a－a剖视图6是图4的b－b剖视图7是轧辊箱结构示意图图8是图7的左视图图9是轧辊箱与进、退料机构图图10是图9的A向视图图11是进给箱展开结构示意图图12是受料机构示意图图13是图12的c－c剖视图14是减速箱齿轮传动示意图结合附图1130汽车后桥半轴套管由套管Ⅰ和法兰Ⅱ两部分焊接而成。法兰Ⅱ用普通模锻或胎模锻加工，套管Ⅰ由管材经专用横轧机轧制而成。为了保证辊轧成型的质量，在不改变装配尺寸的条件下，外表面具有六层直径差均匀的台阶，内表面变径的过渡段由原来的圆弧面改为圆锥面。
结合附图2、3、4、5、6半轴套管的套管Ⅱ由专用三辊横轧机加工，本设备包括进给箱1、进给丝杠2、机体3、进给机构4、支承座5、挡料架6、受料机构7、轧辊箱8、联轴器10、减速器11、主电机12、退料机构13、机座14、进给电机15、气缸16、冷却机构17。
整个设备分为两个运动系统一是主运转系统由主电机12经一组三角皮带传给减速箱11，再由三个联轴器10使轧辊箱8的三个轧辊同向、同步回转，即实现轧机主运转；二是进给与退回运转系统由进给电机15经三角皮带传动给进给箱1，由电磁阀控制的气缸16操纵的摩擦离合器推动丝杠进给机构4，将工件9推到轧辊箱8内，工件轧制完成后，以进给机构4的回程，将退料机构13拉回原位，挡料架6将套在芯轴上的工件留到翻转机构7上，从而完成加工程序。
结合附图14减速箱11是一个常规的齿轮减速机构，由一根主动轴1101，通过二对齿轮付，带动轴1102，由轴1102上的齿轮1103同时带动三个齿轮1104，通过联轴器实现三个轧辊轴同时、同向、同步回转。
结合附图7～9轧辊箱8由上箱体815、中箱体818、下箱体819组成，上箱体815顶部有上盖816，下箱体819有侧盖820，三层箱体相互分离，以销817定位，用双头螺栓821、螺母822紧固。箱内成三角形位置安装三根轧辊轴804，每根轧辊轴804上以普通平键805联接具有台阶型面的轧辊806，轧辊轴804两端支承在轴承808、810上，两轴承之间有垫圈809，左轴端有轴承压盖801，调整垫片802，右轴端有密封圈811。轧辊806两端有密封圈803、垫片807。箱体的空腔部位充装冷却水。
工作时由主电机12通过皮带轮带动减速箱11工作，通过三个联轴器使轧辊箱内的三个轧辊806同时、同向、同步回转，依靠轧辊806的外型面使工件表面成形，依靠芯轴使工件内腔成形。轧辊箱8内的轴承冷却是这样实现的由进水阀1701接外部水源，冷却水从上箱体815的空腔经上冷却水管1704流入中箱体818，再通过下冷却水管1705由中箱体818流入下箱体819，再由出水阀门1703排出机外，进出水量可以由1701进水阀控制。
轧坯在加工过程中工件尾部需要适当冷却，所以在轧辊箱8的进料孔外缘装环形水套1702，当轧坯被推入轧辊箱8内接触轧辊806时，打开环形水套阀门，冷却水即从水套1702的喷口射向轧坯的尾端，完成对轧坯的冷却。
结合附图9进给箱1包括箱体102、内装丝杠2，B轴106、A轴116、C轴125及安装在各轴上的齿轮付。丝杠2左端支持在螺母101上，右端穿过装在箱体102上的进给丝母127。在进给丝母127外圆以键103联接进给丝母齿轮104。B轴106装在箱体102的滚珠轴承上，轴上装有B轴齿轮107和与丝母齿轮104啮合的双联齿轮105。A轴116安装在支承座111和123的轴承中，在A轴116上的两对轴承上分别装有A轴左齿轮112、A轴右齿轮115。两个齿轮之间有双向摩擦离合器，它包括两组摩擦片113及装在两组摩擦片之间的制动销114、制动块124。A轴116的中心孔有制动杆121通过，制动杆121的右端穿过支承座123中的滑套122，用联接叉架118、销轴119与气缸16的活塞杆相接，左端用制动销114与制动块124相固定。C轴125装在箱体102的轴承座上，C轴齿轮126用键联接在C轴125上，它可以和Ⅰ轴右齿轮115啮合，同时与B轴双联齿轮105的多齿端啮合。
进给箱1的工作原理是，进给电机15经三角皮带及皮带轮110传递动力，并经花键座109和固定块108将转动传递给主动轴－A轴116。A轴116上的左齿轮112和右齿轮115是通过轴承装在A轴上的，所以当A轴转动时，它们并未转动。需工件进给时，通过电磁换向阀操纵气源120，使气缸16的活塞向左推动联接叉架118，滑套122，推动制动杆121，再由制动销114带动制动块124，使摩擦片113靠紧A轴左齿轮112，使其旋转，并通过与B轴齿轮107啮合，使B轴106转动，B轴双联齿轮105的少齿端与丝杠2上的进给丝母齿轮104啮合，带动进给丝母127转动，使丝杠2向前进给。当电磁换向阀使气缸16的活塞反向运动，拉动滑块122，经制动杆121、制动销114、制动块124，使摩擦片113靠紧于A轴右齿轮115，使其旋转，并通过与C轴齿轮126啮合，使C轴旋转，C轴齿轮126又与B轴并联齿轮105的多齿端啮合，使B轴106旋转，而B轴并联齿轮105的少齿端与丝母齿轮104啮合，从而使丝母127回转，带动丝杠2向退回方向移动。
结合附图9、10，进给机构4和退料机构13的结构是这样的进给丝杠2头部用螺栓联接球头座401，球头座401的球面装配在滑块403内，形成球面付联接，用键402固定，防止球头座401转动。滑块403的另一端以轴承支持推杆404，推杆404中部架在支承座5上，前端与芯轴406用螺纹联接，并用紧定螺钉405固定。当工件进给时，丝杠2推动球头座401、滑块403，沿机体3的导轨向前滑动，使芯轴406推动轧坯进入轧辊箱8，由行程开关407控制轧坯推进位置。
退料机构13中的拉杆1301的一端固定在滑块403的凸耳部分，另一端穿过端盖1302进入支座1303上的套筒1305内，并在端部有一挡块。另一根同样的拉杆1304由套筒1305的右端穿出，以螺纹连接拉杆轴1306，1306的端部安装一个退料盘1307。当工件退回时，滑块403随丝杠2回程拉动拉杆1301，使1301在套筒内向左滑动一段距离后(本例350mm)，拉杆1301端部的挡块开始拉动套筒1305一起向左滑动，再滑动一段距离(350mm)时，拉杆1304的端部的挡块受到套筒1305的牵动，和拉杆轴1306、退料盘1307一起随同向左滑动，同时退料杆1308推动工件退回(这段行程约200mm)，工件被挡料架6挡住，落到受料机构7上，滑块403正好走回原位。
结合附图12、13，翻转受料机构7安装在推杆404的下方，支架板708横跨床身，气缸701、滑座709安装在支架板708上，齿条710与气缸701活塞杆相连，可在滑座709内移动。齿轮705用键联接在翻转轴706上，轴两端装在支架707上，翻转架702用螺钉704固定在翻转轴706上。
工作过程是上料时，由人工或机械将轧坯送到翻转架702上，由进给机构的推杆404将坯料推入轧辊箱8。轧制完毕，由退料机构13将工件拉回，落到翻转架702上，此时，由电磁换向阀控制的气缸701拉动齿条710，使被动齿轮705旋转，带动翻转轴706转动，翻转架702向滚动架703方向翻转，工件落到滚动架703上，然后由人工或机械取走。
本实用新型由于改变了产品结构，设计了专用横轧机，使劳动效率明显提高，原胎模锻工艺共二火五工序，需生产工人22人，而班产量不足100件，采用横轧机生产只需工人5人，班产量达到300件。而且，工件表面质量好，较胎模锻每件可节约钢材5.4公斤，材料利用率也达到“温挤工艺”的水平。87年本厂生产半轴套管48，000件，可节约钢材259吨，相当人民币38.5万元，同时较原工艺节约燃油、工时，降低废品率，全年总计可为本厂创效益85.5万元。全国87年产130型汽车约10万台，需半轴套管25万件，预计其经济效益是可观的。另外，本实用新型易于实施，设备投资仅为10万元，相当六五攻关项目“温挤工艺”的三十分之一，且本横轧机的型辊可以更换，从而扩大使用范围，适于轧制各种空心或实心对称轴类单向变径工件。
权利要求
1.一种轻型汽车后桥半轴套管，它包括套管Ⅰ、法兰Ⅱ，其特征在于法兰Ⅱ与套管Ⅰ为分离件，锻造的法兰Ⅱ焊接在轧制的套管Ⅰ上，套管Ⅰ纵剖面不等壁厚的阶梯形阶梯均匀、至少为六层，内型面的变径过渡部分为圆锥面。
2.一种生产分离式半轴套管的三辊横轧机，它包括机座、机体、主电机、进给电机、减速箱、轧辊箱、进给箱、进给机构、退料机构、受料机构、以及冷却系统、电气系统，其特征在于①轧辊箱8内有三个位置、距离固定的轧辊806，而且轧辊806本身具有能确定工件外形的台阶型面；②轧辊箱8的箱体分为上箱体815、中箱体818、下箱体819，三层箱体之间以销817定位，用双头螺栓821、螺母822紧固。
3.根据权利要求
2所述的三辊横轧机，其特征在于所说的轧辊箱8上还具有冷却系统，它包括冷却轴承的进水阀1701，从上箱体815通向中箱体818的上冷却水管1704，从中箱体818通向下箱体819的下冷却水管1705以及出水阀门1703；还包括冷却轧坯的环形水套1702，它装在箱体进料口外缘，水套上有喷口和进水阀。
4.根据权利要求
2所述的三辊横轧机，其特征在于所说的退料机构13，其拉杆1301一端固定在进给机构4上，另一端装在套筒1305中，拉杆1304则由套筒另一端穿出与拉杆轴1306连接，拉杆1301与1304可在套筒1305中滑动。
5.根据权利要求
2所述的三辊横轧机，其特征在于所说的进给丝杠2与进给机构4中的滑块403是以球面付联接的。
6.根据权利要求
2或5所述的三辊横轧机，其特征在于所说的丝杠2与进给机构4的球面付联接是指丝杠2头部用螺栓联接球头座401，球头座401的球面装在滑块403内，并用键402固定。
7.根据权利要求
2所述的三辊横轧机，其特征在于所说的进给箱1，其中的摩擦离合器是由气缸16通过制动杆121、制动销114、制动块124控制的，而气缸16又是受电磁阀控制的气源操纵的。
8.根据权利要求
2所述的三辊横轧机，其特征在于所说的受料机构是安装在进给机构下方的翻转式受料机构7，支架板708横跨在床身上，气缸701和滑座709安装在支架板708上，齿条710与气缸701的活塞相联，可在滑座709内移动，齿轮705用键联接在翻转轴706上，轴两端装在支架707上，翻转架702用螺钉704固定在翻转轴706上。
专利摘要
本实用新型公开了一种轻型载重汽车后桥半轴套管和它的成型设备——专用三辊横轧机。经过结构和形状改进的分离式半轴套管，可以摆脱传统的模锻工艺，而以横轧机轧制成型。该横轧机具有使工件成型的型面轧辊，结构简单，工作平稳，安全性好，较胎模锻提高工效三倍，每件节约材料5.4公斤。
文档编号B60B35/14GK87203484SQ87203484
公开日1988年8月17日 申请日期1987年7月22日
发明者胡成斌, 陈玉宝, 徐实林, 李文萍, 郭树清 申请人:沈阳汽车制造厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan