一种半轴套管的加工工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车技术领域，具体说是一种半轴套管的加工工艺。
【背景技术】
[0002]半轴套管是用于汽车驱动桥上的重要零件，半轴套管的外园表面上安装有轮毂及制动器、其内孔有半轴通过。半轴套管要承受约70%的整车重量，在车辆行驶中要承受交变冲击载荷，其工作条件较为恶劣。因此，半轴套管要具有较高的外形尺寸精度及良好的强度、韧性。
[0003]半轴套管材质选用45 #、40Cr等优质中碳低合金结构钢，目前，半轴套管的锻造及后续加工工艺为:锻造一粗车一组焊一精车。
[0004]锻造:半轴套管有两种结构形式:即带发兰盘的(如图1所示)和不带发兰盘的(如图2所示)。带发兰盘的半轴套管主要用于轻卡系列驱动桥，不带发兰盘的半轴套管主要用于重卡系列驱动桥。目前国内的半轴套管锻造工艺均能将这两种结构形式的半轴套管锻出通孔，但半轴套管锻件的尺寸精度、内孔与外园的同轴度较低，不能满足半轴套管的后续精车及车辆使用要求，需要进行粗车。
[0005]粗车:由于半轴套管锻件的尺寸精度及同轴度低，需要通过粗车工序使其达到半轴套管的后续加工及车辆使用要求。粗车是以半轴套管小端内孔为基准，将其外园表面及两端面全部车光，单边切削加工余量1.5?2毫米，对于轻卡系列半轴套管，其内孔直接切削加工到位，不留后续精加工余量；对于重卡系列半轴套管，由于桥壳长度较长，组焊后的同轴度误差较大，半轴套管小端内孔要保留单边I?1.5毫米的后续精加工余量。
[0006]组焊:在专用的组焊工装上以半轴套管外园为基准将两个相同的半轴套管焊接于冲压桥壳片的两端。组焊后的桥壳具有三条轴线，即桥壳两端半轴套管端面孔园心的连线，这条轴线为桥壳中心线，另外两条轴线为桥壳两端半轴套管内孔轴线。桥壳中心线与桥壳两端半轴套管外园的同轴度偏差将会在后续的精车过程中得到修正，其同轴度可以满足驱动桥的装配及车辆使用要求。如果半轴套管内孔不留精加工余量，桥壳中心线与桥壳两端半轴套管内孔轴线的同轴度偏差将会永久保留在车辆的使用过程中。
[0007]精车:半轴套管在粗车及组焊加工过程中产生的累积误差，包括轴向和径向尺寸误差、桥壳中心线(即桥壳两端半轴套管端面孔园心的连线)与外园的同轴度偏差等，要通过精车工序来修正，使其达到桥壳产品图的技术要求。对桥壳两端半轴套管的精车包括两个轮毂轴承台、制动器定位台、止推螺纹、油封台等。精车余量为单边1.5?2毫米。对于轻卡系列桥壳，半轴套管内孔不留精加工余量，但在桥壳完成精车后约有3%的桥壳半轴套管内孔同轴度不合格，需要进行镗孔返修，否则，这部分桥壳在装配时半轴套管内孔壁与半轴外园表面会发生干涉；对于重卡系列桥壳，半轴套管内孔留有单边I?1.5毫米的精加工余量，需要对其内孔进行镗孔加工，以保证桥壳中心线与桥壳两端半轴套管外园表面的同轴度合格。
[0008]目前，国内汽车市场整车年产销量已超过2000万辆，其中使用半轴套管的车辆，如卡车、客车等，也已超过500万辆。国内汽车市场每年整车生产对半轴套管的需求量超过1000万件。如前所述，目前国内的半轴套管锻造工艺所生产的半轴套管锻件精度较低，导致半轴套管锻件的后续加工工序较多，如:半轴套管需要粗车、精车后半轴套管内孔需要镗孔等；钢材利用率低、加工工时多。如何提高半轴套管锻件的精度，尤其是半轴套管锻件内孔与外园的同轴度，是解决这一问题的关键。
【发明内容】
[0009]为解决上述问题，本发明的目的是提供一种汽车半轴套管的加工工艺，简化半轴套管锻件的后续加工工序，提高钢材利用率和降低加工工时，并使半轴套管内孔与桥壳中心线的同轴度精度及一致性进一步提高。
[0010]本发明为实现上述目的，一种半轴套管的加工工艺，包括以下步骤:
步骤一、半轴套管精锻
I)半轴套管的挤压成形
①选料工序，半轴套管挤压成形使用材质为45#、40Cr中碳低合金结构钢的热扎圆钢，根据半轴套管的外形尺寸及挤压成形工艺的要求选择热扎圆钢的直径，并确定工艺下料重量，将符合挤压成形要求的热扎圆钢加热至1050°C?1100°C，分四个挤压成形工序依次进行挤压成形；
②第一挤压成形工序，将热扎圆钢放在第一挤压成形工序模膛中使其变形，其下端以正挤压变形方式挤入模膛下端，其上端盲孔部分以反挤压变形方式成形，其中间部分不变形，只是沿模膛中心线向下位移，使热扎圆钢坯料在第一挤压成形工序中主要完成沿轴线方向的分配，得到的挤压工件上半部分用于成形半轴套管的大端，其下半部分用于成形半轴套管的下端；
③第二挤压成形工序，将第一挤压成形工序中形成的挤压工件放在第二挤压成形模膛中，挤压工件上半部分主要以镦粗变形方式成形，下半部分主要以压入变形方式成形，使挤压工件的外形尺寸及大端内孔达到套管锻件的形状尺寸；
④第三挤压成形工序，将第二挤压成形工序中形成的挤压工件放在第三挤压成形装置中挤压，第三挤压成形装置包括冲孔套、下模座、凹模、导向套、滑板、中心套、第三工序冲头、导向柱、上模座，中心套固定在滑板的中心位置，滑板的左右两侧各有一个通孔，两根导向柱分别穿过其中，滑板通孔与导向柱的单边间隙小于0.1毫米，这两根导向柱分别固定于上模座的左右两侧，第三工序冲头固定于上模座的中心位置，并从中心套上的中心孔穿过，滑板可以沿导向柱、第三工序冲头上下垂直滑动，中心套及第三工序冲头的轴线则始终与上模座的中心保持重合，两个导向套分别固定于下模座的左右两侧，凹模固定于下模座的中心位置；冲孔套置于第三挤压成形工序凹模膛底部的垫板上，冲孔套外圆表面与模膛壁之间为间隙配合，单边间隙为0.1毫米，冲孔套可以沿模膛轴线向上移动；使挤压工件下端以复合挤压变形方式成形，完成半轴套管锻件小端内孔的成形；
⑤第四挤压成形工序，第四挤压成形工序使用第三挤压成形装置，并将第三工序冲头替换成第四工序冲头，第四工序冲头的冲压部分由圆柱面和15度圆锥组成，冲头工作部分圆柱面与冲孔套中心孔为间隙配合，单边间隙0.1毫米，第四工序冲头工作部分圆柱面直径比第三工序挤压工件内孔直径大0.5毫米，第四工序冲头工作部分顶端的15度圆锥面自上而下对工件内孔进行扩孔挤压成形，第四工序冲头工作部分的圆柱表面沿工件内孔壁自上而下起导向作用，第四工序冲头沿工件轴线向下进行扩孔挤压，使挤压工件内孔壁变形金属坯料的径向厚度为0.25毫米，这部分金属坯料在冲头顶部15度圆锥面的推挤作用下沿内孔径向自由变形，当冲头顶部15度圆锥面到达扩孔挤压的终点，即冲孔套的上端面时，工件内孔的多余金属坯料全部挤入冲孔套内，随着冲头继续下压，冲孔套内的料头与工件分离，被挤出冲孔套，随后，安装于下模座下方的顶杆沿凹模膛轴线向上将冲孔套及挤压好的半轴套管锻件一起顶出，将半轴套管锻件取出之后，冲孔套随顶杆返回至原位，至此完成半轴套管的挤压成形；
2)半轴套管的精压
将挤压成形的半轴套管与冲压桥壳片进行组装，桥壳两端的半轴套管由组焊工装定位，冲压桥壳片由两端半轴套管大端口部的定位台定位，组装完后用冲压设备进行冲压，半轴套管组装时定位台的直径公差控制在0.2毫米内，定位台外圆与半轴套管小端内孔的同轴度控制在0.15毫米内；
步骤二、半轴套管组焊
将步骤一中半轴套管的精压工序中精压后的半轴套管与冲压桥壳片的连接部位进行焊接，使半轴套管与冲压桥壳片焊接组装在一起形成驱动桥