一种汽车前轴及其制备方法与流程

本发明涉及一种汽车支撑装置，具体的说，是涉及一种汽车前轴及其制备方法。

背景技术：

汽车前轴多采用工字轴轴体，工字轴为整体模锻成形，断面呈“工”字型，故称“工字轴”。工字轴与前钢板弹簧座锻造成一体，为避免与发动机油底壳干涉，中部有向下落差。工字轴材料一般选用cr钢并经调制处理，设计时在保证强度的前提下会尽量减轻质量。前轴总成除了承受汽车的重量外，还承受地面和车架之间的垂直载荷、制动力、侧向力以及侧向力所引起的弯矩等。

现有的车辆工字前轴技术已经非常成熟，但由于工字钢轴体抗弯、抗扭力不够强，在紧急情况下会因工字钢轴体变形，而至车辆失控发生车祸，导至生命财产损失；现行工艺采用模锻成形制做，工艺繁杂，不能根据客户要求灵活调整轴体长度，且工前前轴质量较大，不适合未来轻量化的发展趋势。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种汽车前轴及其制备方法，其采用管坯通过成形工艺制造空心前轴主体并组装前轴左右臂，制造工艺简单、模具容易实现标准化、换型快、生产工序少、前轴重量轻、成本低，且强度高。

本发明涉及的一种汽车前轴，包括前轴本体(3)、前轴左臂(1)、前轴右臂(4)、钢板面(2)、重合部分(5),前轴左臂(1)、前轴右臂(4)分别连接于前轴本体(3)两端，钢板面(2)焊接在前轴本体(3)两端上部，所述前轴本体(3)为中空结构，前轴本体(3)两侧向内凹陷，前轴本体(3)中段横截面中空部分凹陷呈工字形。

所述前轴左臂(1)、前轴右臂(4)端部位于前轴本体(3)两端内，形成重合部分(5)。

所述前轴本体(3)中部凹陷位置从前轴本体(3)中间位置开始，至重合部分(5)向中轴一侧的任意位置，所述前轴本体(3)的凹陷部分中面对称。

所述前轴本体(3)轴臂厚度为0.5～3厘米。

所述前轴左臂(1)、前轴右臂(4)的结构相同且相对中面对称。

所述重合部分(5)可直接边缘紧密焊接。

所述重合部分(5)还可以通过固定栓连接，固定栓穿过前轴左臂(1)、前轴右臂(4)及前轴本体(3)，重合部分边缘紧密焊接。

所述重合部分(5)还可以通过卡紧连接：：前轴左臂(1)、前轴右臂(4)在前轴主体(3)内部分各有一个内凹的孔洞，前轴本体(3)管壁与孔洞重叠部位向内凹陷卡紧左右臂，重合部分(5)边缘紧密焊接。

所述重合部分(5)截面为圆形、椭圆、半圆、梯形或方形，且为实心。

该汽车前轴通过以下方法制备：

(1)将管料切成要求尺寸的的定尺管坯，，该尺寸根据前轴产品图确定，具体尺寸为1.3-2.5米；

(2)将前轴右臂、前轴左臂与管坯连接，置于管坯两端内，形成重合部分；

(3)密封焊接前轴右臂、前轴左臂与管胚重合部分，制备为半成品前轴；

(4)将步骤3半成品前轴加热到850-950℃，并将前轴本体管坯向内挤压呈工字形；

(5)在前轴本体两端上部焊接钢板面；

(6)将步骤5产品经840-870度焠火后油冷，550-630度回火空冷，冷却后打磨即为汽车前轴。

所述步骤3可替换为固定栓连接：固定栓穿过前轴左臂、前轴右臂及前轴本体，并密封焊接边缘。

所述步骤3可替换为卡紧连接：前轴左臂、右臂在前轴主体内部分各向内凹陷一个孔洞，前轴本体管壁与孔洞重叠部位向内凹陷卡紧左右臂，并密封焊接左右臂与前轴本体连接边缘。

所述管坯为管坯为40cr或20cr钢管；

所述管坯为中空结构，厚度为0.5～3厘米。

所述管坯为中空圆形、椭圆、半圆、梯形、方形的一种。

所述固定栓截面为圆形、椭圆、半圆、梯形、方形的一种。

本发明的积极效果是前轴制造工艺简单、设备投资少、模具容易实现标准化、换型快、换型费用低、生产准备时间短、生产工序少、前轴重量轻、成本低，且强度高。

附图说明

图1：前轴结构示意图。

图2：前轴俯视图。

图3：管坯示意图。

图4：前轴本体中段截面图。

图5：重合部分截面图，左图为直接焊接方式截面图，中间为固定栓连接方式截面图，右图为卡紧连接方式截面图。

标号说明：前轴左臂1，钢板面2，前轴本体3，前轴右臂4，重合部分5。

具体实施方式

附图以圆形管坯示意，使用其它类型管坯产品与圆形管坯产品结构相同，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：

实施例1

一种汽车前轴，包括前轴本体(3)、前轴左臂(1)、前轴右臂(4)、钢板面(2)、重合部分(5),前轴左臂(1)、前轴右臂(4)分别连接于前轴本体(3)两端，钢板面(2)焊接在前轴本体(3)两端上部，所述前轴本体(3)为中空结构，前轴本体(3)两侧向内凹陷，前轴本体(3)中段横截面中空部分凹陷呈工字形。

所述前轴左臂(1)、前轴右臂(4)部位于前轴本体(3)两端内，形成重合部分(5)。

所述前轴本体(3)中部凹陷位置从前轴本体(3)中间位置开始，至重合部分(5)向中轴一侧的任意位置，所述前轴本体(3)的凹陷部分中面对称。

所述前轴本体(3)轴臂厚度为0.5～3厘米。

所述前轴左臂(1)、前轴右臂(4)的结构相同且相对中面对称。

所述重合部分(5)可直接边缘紧密焊接。

所述重合部分(5)还可以通过固定栓连接：固定栓穿过前轴左臂(1)、前轴右臂(4)及前轴本体(3)，重合部分边缘紧密焊接。

所述重合部分(5)还可以通过卡紧连接：前轴左臂(1)、前轴右臂(4)在前轴主体(3)内部分各有一个内凹的孔洞，前轴本体(3)管壁与孔洞重叠部位向内凹陷卡紧左右臂，重合部分(5)边缘紧密焊接。

所述重合部分(5)截面为圆形、椭圆、半圆、梯形或方形，且为实心。

该汽车前轴通过以下方法制备：

(1)将管料切成要求尺寸的的定尺管坯，，该尺寸根据前轴产品图确定，具体尺寸为1.3-2.5米；

(2)将前轴右臂、前轴左臂与管坯连接，置于管坯两端内，形成重合部分；

(3)密封焊接前轴右臂、前轴左臂与管胚重合部分，制备为半成品前轴；

(4)将步骤3半成品前轴加热到850-950℃，并将前轴本体管坯向内挤压呈工字形；

(5)在前轴本体两端上部焊接钢板面；

(6)将步骤5产品经840-870度焠火后油冷，550-630度回火空冷，冷却后打磨即为汽车前轴。

所述步骤3可替换为固定栓连接：固定栓穿过前轴左臂、前轴右臂及前轴本体，并密封焊接边缘。

所述步骤3可替换为卡紧连接：：前轴左臂、右臂在前轴主体内部分各向内凹陷一个孔洞，前轴本体管壁与孔洞重叠部位向内凹陷卡紧左右臂，并密封焊接左右臂与前轴本体连接边缘。

所述管坯为管坯为40cr或20cr钢管；

所述管坯为中空结构，厚度为0.5～3厘米。

所述管坯为中空圆形、椭圆、半圆、梯形、方形的一种。

所述固定栓截面为圆形、椭圆、半圆、梯形、方形的一种。

实施例2

改变实施例1中制备方法参数，具体方法如下：

(1)以管壁厚度为0.5厘米40cr钢圆形管为原料切为1.3米管坯；

(2)将前轴右臂、前轴左臂与管坯连接，置于管坯两端内形成重合部分；

(3)通过固定栓连接重合部分，固定栓穿过前轴左臂、前轴右臂及前轴本体管坯，并密封焊接边缘；

(4)将步骤3半成品前轴加热到850℃，并将前轴本体管坯中间1/3长度向内挤压呈工字形；

(5)在前轴本体两端上部焊接钢板面；

(6)将步骤5产品经850度焠火后油冷，550度回火空冷，冷却后打磨即为汽车前轴。

实施例3

(1)以管壁厚度为1厘米40cr钢椭圆管为原料切为1.6米管坯；

(2)将前轴右臂、前轴左臂与管坯连接，置于管坯两端内形成重合部分；

(3)通过固定栓连接重合部分，固定栓穿过前轴左臂、前轴右臂及前轴本体管坯，并密封焊接边缘；

(4)将步骤3半成品前轴加热到900℃，并将前轴本体管坯中间1/2长度向内挤压呈工字形；

(5)在前轴本体两端上部焊接钢板面；

(6)将步骤5产品经840度焠火后油冷，570度回火空冷，冷却后打磨即为汽车前轴。

实施例4

(1)以管壁厚度为1.5厘米20cr钢半圆管为原料切为1.9米管坯；

(2)将前轴右臂、前轴左臂与管坯连接，置于管坯两端内；

(3)密封焊接前轴右臂、前轴左臂与管胚，制备为半成品前轴；

(4)将步骤3半成品前轴加热到900℃，并将前轴本体管坯中间1/2长度向内挤压呈工字形；

(5)在前轴本体两端上部焊接钢板面；

(6)将步骤5产品经850度焠火后油冷，590度回火空冷，冷却后打磨即为汽车前轴。

实施例5

(1)以管壁厚度为2.5厘米20cr钢梯形管为原料切为2.2米管坯；

(2)将前轴右臂、前轴左臂与管坯连接，置于管坯两端内；

(3)前轴左臂、右臂在前轴主体内部分各贯穿一个孔洞，前轴本体管臂与孔洞重合部位向内凹陷卡紧左右臂，并密封焊接左右臂与前轴本体连接边缘。

(4)将步骤3半成品前轴加热到850℃，并将前轴本体管坯中间3/4长度向内挤压呈工字形；

(5)在前轴本体两端上部焊接钢板面；

(6)将步骤5产品经860度焠火后油冷，610度回火空冷，冷却后打磨即为汽车前轴。

实施例6

(1)以管壁厚度为3厘米20cr钢方形管为原料切为2.5米管坯；

(2)将前轴右臂、前轴左臂与管坯连接，置于管坯两端内；

(3)前轴左臂、右臂在前轴主体内部分各贯穿一个孔洞，前轴本体管臂与孔洞重合部位向内凹陷卡紧左右臂，并密封焊接左右臂与前轴本体连接边缘。

(5)将步骤4半成品前轴加热到950℃，并将前轴本体管坯中间所有中空部分向内挤压呈工字形；

(7)在前轴本体两端上部焊接钢板面；

(6)将步骤5产品经860度焠火后油冷，630度回火空冷，冷却后打磨即为汽车前轴。

以实施例2-6中相同材质，用普通技术分别制备实心工字前轴做为对比2-6，每个对比前轴及实施例样品分别制备5条，且对比前轴2-6与实施例2-6样品重量分别对应相同。

以冲击试验机进行冲击试验，检测前轴的性能，其结果如下：

(1)对比2平均80.65万次不变形，实施例2样品平均95.67万次不变形。

(2)对比3平均83.46万次不变形，实施例3样品平均98.88万次不变形。

(3)对比4平均86.89万次不变形，实施例4样品平均99.58万次不变形。

(4)对比5平均88.12万次不变形，实施例5样品平均103.62万次不变形。

(5)对比6平均90.26万次不变形，实施例6样品平均105.65万次不变形。

通过以上对比试验可知实施例样品明显优于对比样品，具有突出而显著的进步。