一种轻量化十字轴的制作方法

1.本发明涉及车辆部件领域，特别涉及一种轻量化十字轴。


背景技术：

2.十字轴，又称十字节，即万向接头，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的“关节”部件，是万向节关键部件之一，十字轴在同一平面内具有四个径向均布轴颈的中间传动元件，四端装配轴承以减少阻力，两两分别装在两只叉形接头的叉口中，由于十字轴经常承受着驱动车轮的驱动力，容易发生断轴，对十字轴的加工质量有较高的要求。
3.常规十字轴没有装夹定位部，在车加工时不能实现自定位装夹，需在轴端面打中心孔，用端面中心孔作为定位基准来完成后续工序加工，但是，按此定位基准加工出的产品将导致后续产品设计基准、工艺基准和检测基准不统一，加工后的产品形位公差精度不足，达不到产品设计要求，导致产品的工艺路线拉长，生产效率下降，原材料利用率低，而直接在十字轴端面上设置凸起面又会带来重量增加，定位凸起面较小，与定位块不适配，导致定位不牢固，进而造成十字轴加工效果差、合格率较低等问题。


技术实现要素：

4.为解决十字轴定位精度低、定位稳定性差、整体重量大的问题，本发明提供了一种便于车加工定位的轻量化十字轴。
5.第一方面，本发明提供了一种轻量化十字轴，包括：十字轴本体、定位凸台和轴颈，其特征在于，所述定位凸台设于所述十字轴本体和所述轴颈之间，所述定位凸台为椭圆形，所述定位凸台包括对称设置的定位部，所述定位部位于所述定位凸台长轴端点和短轴端点之间的弧面。
6.在一些实施例中，所述十字轴本体包括本体端面、本体侧面、本体外斜面和本体内斜面，所述定位凸台还包括定位侧平面，所述本体外斜面与所述本体端面、所述本体侧面连接处圆滑过渡，所述本体外斜面与所述本体内斜面倾斜方向相反，所述定位部内侧底端延伸至所述本体外斜面与所述本体端面连接处，所述定位部外侧底端延伸至所述本体外斜面与所述本体侧面连接处。
7.在一些实施例中，所述定位凸台的中心轴线与所述轴颈的中心轴线重合。
8.在一些实施例中，所述定位部的宽度为3-5mm。
9.在一些实施例中，所述本体端面、所述本体外斜面均为平面，所述本体端面与所述本体外斜面的夹角为30~60度。
10.在一些实施例中，所述本体侧面、所述本体内斜面均为平面，所述本体侧面延长线与所述本体内斜面延长线的夹角为15~45度。
11.在一些实施例中，所述本体内斜面深度不超过所述十字轴本体的1/3。
12.在一些实施例中，所述定位凸台的顶端设为平面或内凹面。
13.在一些实施例中，所述定位凸台的顶点到所述本体端面的距离为3-7mm。
14.第二方面，本发明提供了一种轻量化十字轴加工方法，包括以下步骤：s1，将定位块和压杆安装于分度卡盘；s2，将所述轻量化十字轴放置于所述定位块上，靠所述定位部与所述定位块上的v型槽接触实现定位；s3，所述压杆下降压紧所述轻量化十字轴；s4，所述分度卡盘带动所述定位块和所述压杆高速旋转，进而带动所述轻量化十字轴高速旋转；s5，利用车刀对所述轻量化十字轴的一个轴颈的外圆和盲孔加工；s6，当该轴颈加工完成后，所述分度卡盘的分度装置带动所述轻量化十字轴自动旋转90度，继续加工下一个轴颈；s7，当所述轻量化十字轴的轴颈全部加工后，所述压杆上升，所述轻量化十字轴加工完成。
15.为解决十字轴定位精度低、定位稳定性差、整体重量大的问题，本发明具有以下有益效果：通过设置椭圆形定位凸台并且设置其长轴焦点高于本体端面，使得本发明十字轴可实现双面定位，保证车加工过程中的定位准确，同时，在十字轴本体侧面上下两侧均加工出本体外斜面，在保证了十字轴强度的同时又减轻了十字轴的重量，达到了轻量化的效果，并且，通过该本体外斜面的设置，可以使定位凸台的定位部内侧底端延伸至本体外斜面与本体端面连接处，定位部外侧底端延伸至本体外斜面与本体侧面连接处，该结构增加了定位凸台与定位块的定位接触面积，使十字轴在车加工过程中更稳定，提高了十字轴车加工的合格率，最后，以十字轴四个轴颈交叉轴线所在平面为基准面，在十字轴本体中心上下对称设置了本体内斜面，在保证原有强度的情况下又进一步减轻了十字轴的重量，通过以上方式综合提高了十字轴装夹定位精度、装夹定位稳定性，降低了十字轴重量，提升了十字轴车加工质量。
附图说明
16.图1示出了本发明一种位轻量化十字轴的结构示意图；图2示出了本发明轻量化十字轴的俯视图；图3示出了本发明轻量化十字轴的定位凸台的结构示意图；图4示出了本发明轻量化十字轴的十字轴本体的剖视图；图5示出了本发明另一种轻量化十字轴的结构示意图；图6示出了本发明另一种轻量化十字轴的定位凸台的结构示意图；图7示出了本发明另一种轻量化十字轴的结构示意图；图8示出了本发明另一种轻量化十字轴的定位凸台的结构示意图；图9示出了本发明定位块的结构示意图；图10示出了本发明轻量化十字轴与定位块定位配合的结构示意图；图11示出了本发明轻量化十字轴的加工方法流程图。
17.10
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十字轴本体；
101
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本体端面；102
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本体侧面；103
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本体外斜面；104
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十字轴中心；105
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本体内斜面；20
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定位凸台；201
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定位部；202
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定位侧平面；30
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轴颈；40
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定位块；401
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v型槽。
具体实施方式
18.现在将参照若干示例性实施例来论述本公开的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本公开的内容，而不是暗示对本公开的范围的任何限制。
19.如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。
20.十字轴是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，十字轴在同一平面内具有四个径向均布轴颈的中间传动元件，四端装配轴承以减少阻力，两两分别装在两只叉形接头的叉口中，由于十字轴经常承受着驱动车轮的驱动力，容易发生断轴，对十字轴的加工质量有较高的要求，目前的十字轴没有装夹定位部，在车加工时不能实现自定位装夹，需在轴端面打中心孔，用端面中心孔作为定位基准来完成后续工序加工，但是，按此定位基准加工出的产品将导致后续产品设计基准、工艺基准和检测基准不统一，加工后的产品形位公差精度不足，达不到产品设计要求，导致产品的工艺路线拉长，生产效率下降，原材料利用率低，而直接在十字轴端面上设置凸起面又会带来重量增加难以满足轻量化要求，而满足为了轻量化的要求将十字轴端面上的定位凸起面设置较小，又会产生定位凸起面与定位块不适配的问题，定位凸起面与定位块的相接触的面积较小，导致定位不牢固，进而造成十字轴加工合格率较低的问题。
21.为解决上述问题，本实施例公开了一种便于车加工定位的轻量化十字轴，如图1-3所示，可以包括：十字轴本体10、定位凸台20和轴颈30，所述定位凸台20可以设于所述十字轴本体10和所述轴颈30之间，所述定位凸台20可以为椭圆形，所述定位凸台20可以包括对称设置的定位部，所述定位部位于所述定位凸台20长轴端点和短轴端点之间的弧面，所述十字轴本体10包括本体端面101、本体侧面102、本体外斜面103和本体内斜面105，所述定位凸台20还包括定位侧平面202，所述本体外斜面103与所述本体端面101、所述本体侧面102连接处圆滑过渡，所述本体外斜面103与所述本体内斜面105倾斜方向相反，所述定位部内侧底端延伸至所述本体外斜面103与所述本体端面101连接处，所述定位部外侧底端延伸至所述本体外斜面103与所述本体侧面102连接处。
22.十字轴本体10设置本体外斜面103和本体内斜面105是为了在满足十字轴工作强度的基础上，进一步实现十字轴轻量化的效果，在十字轴不同工况下，比如，在一些工况下，对十字轴的工作强度提出了更高的要求，但同时要求十字轴的整体尺寸不发生改变时，此时可以将十字轴本体10的本体外斜面103或本体内斜面105设置为直面以提升十字轴的强度，本体内斜面105在竖直方向上的长度可以大于或等于本体内斜面105在竖直方向上的长度，设置十字轴本体10外斜面103一方面可以减轻重量，达到轻量化的效果，另一发面，设置十字轴本体10外斜面103也会为定位凸台20提供更多的定位空间，也就是定位部201内侧底端延伸至本体内斜面105与本体端面101连接处，定位部201外侧底端延伸至本体外斜面103与本体端面101连接处，相比于将定位凸台20直接设置在十字轴端面，本发明的定位凸台20多出了本体外斜面103在竖直方向上的距离，使得本发明定位部201与定位块40的接触面积增多。如图5-6所示，定位凸台20的形状也可以设置成圆形，对于轻量化要求不高的情况，加工出圆形凸台的时间比椭圆形更短，可以提高生产效率，满足不同的需求。
23.在本实施例中，通过设置椭圆形定位凸台20并且设置其长轴焦点高于本体端面101，使得本发明十字轴可实现双面定位，保证车加工过程中的定位准确，同时，在十字轴本体10侧面上下两侧均加工出本体外斜面103，在保证了十字轴强度的同时又减轻了十字轴的重量，达到了轻量化的效果，也更容易锻造，并且该本体外斜面103的设置可以使定位凸台20的定位部201内侧底端延伸至本体外斜面103与本体端面101连接处，定位部201外侧底端延伸至本体斜面与本体端面101连接处，该结构增加了定位凸台20与定位块40的定位部201，使十字轴在车加工过程中更稳定，提高了十字轴车加工的合格率，最后，以十字轴四个轴颈30交叉轴线所在平面为基准面，在十字轴中心104上下对称设置了本体内斜面105，在保证原有强度的情况下又进一步减轻了十字轴的重量，同时，更容易锻造，通过以上方式综合提高了十字轴装夹定位精度，提升了十字轴车加工质量。
24.在一些实施例中，定位凸台20的中心轴线与轴颈30的中心轴线重合；椭圆形或圆形的定位凸台20的中心轴线也可以与轴颈30的中心轴线不重合，比如椭圆形或圆形的定位凸台20可以设置在相邻轴颈30之间，相邻轴颈30之间的夹角均为90度，为保证十字轴的平衡性，椭圆形或圆形的定位凸台20可以设置在相邻轴颈30之间的45度处。在本实施例中，定位凸台20的中心轴线与轴颈30的中心轴线重合，锻造加工方便，平衡性高。
25.在一些实施例中，定位部201宽度为3-5mm；在本实施例中，定位部201宽度也就是定位凸台20的厚度，当定位凸台20的中心轴线与轴颈30的中心轴线重合时，定位凸台20连接轴颈30和十字轴本体10，对其强度有较高的要求，定位部201宽度对定位凸台20强度有重要的影响，但定位部201宽度过宽又影响十字轴的轻量化效果，将定位部201宽度设为3-5是基于十字轴的应用工况，在满足十字轴强度的基础上实现最大化的轻量化效果。
26.在一些实施例中，如图4所示，本体端面101、本体外斜面103均为平面，本体端面101与本体外斜面103的夹角b为30~60
°
；本体外斜面103也可以设置为外凸曲面，在本实施例中，本体外斜面103的倾斜程度和曲度影响十字轴整体的轻量化和定位效果，因本体外斜面103的设置可以使定位凸台20的定位部201内侧底端延伸至本体外斜面103与本体端面101连接处，定位部201外侧底端延伸至本体斜面与本体端面101连接处，该结构增加了定位凸台20与定位块40的定位部201积，使十字轴在车加工过程中更稳定，并且设置本体外斜面103相对于本体端面101与本体侧面102直接圆滑过渡连接的方式，可以省去更多的金属材
质，重量减轻，但十字轴处于高强度的工作环境，十字轴自身强度应满足要求，将本体端面101与本体外斜面103的夹角为30~60
°
可以保证十字轴自身的强度，又可以提升轻量化和定位效果。
27.在一些实施例中，如图4所示，本体侧面102、本体内斜面105均为平面，本体侧面102与本体内斜面105延长线的夹角a为15~45
°
；所述本体内斜面105深度不超过所述十字轴本体10的1/3，本体内斜面105也可以设置为外凸曲面，在本实施例中，本体外斜面103的倾斜程度和曲度影响十字轴整体的轻量化效果，并且设置本体内斜面105相对于十字轴中心104侧面与本体端面101面直接圆滑过渡连接的方式，可以省去更多的金属材质，重量减轻，但十字轴处于高强度的工作环境，十字轴自身强度应满足要求，将本体端面101与本体内斜面105的夹角为15~45
°
可以提升轻量化效果，同时容易锻造。
28.在一些实施例中，如图7-8所示，定位凸台20的顶端设为平面或内凹面；在本实施例中，椭圆形定位凸台20的定位部201与定位块v型槽401的斜面并不是完全的接触，在接触切点以上的部分起不到定位的作用，可以将椭圆形定位凸台20的该部分进行全部或部分切除，既满足了定位作用，又减轻了重量，强度也符合工作要求，而且，该结构形状有利于锻造，延长了锻造模具的使用寿命。
29.在一些实施例中，定位凸台20的顶点到本体端面101的距离为3-7mm。在本实施例中，定位凸台20的顶点到本体端面101的距离太短，则定位效果不明显，定位凸台20的顶点到本体端面101的距离太长，则增加十字轴重量，定位凸台20的顶点到本体端面101的距离为3-7mm，可以是十字轴加工定位稳定，同时最大化减少了重量。
30.在一些实施例中，如图9所示，包括与本发明便于加工定位的轻量化十字轴配合定位的定位块40，定位块40包括定位基座，定位基座上分布有4个v型槽401，轻量化十字轴上的四个定位凸台20与定位块40的4个v型槽401配合定位，如图10所示，轻量化十字轴靠定位凸台20的定位部201与定位块40上的v型斜面接触实现定位。
31.本发明便于车加工定位的轻量化十字轴的车加工过程包括定位过程和加工过程，具体过程如下：定位过程：将定位块40和压杆安装在分度卡盘上，先将带有定位凸台20的轻量化十字轴放置在定位块40上，将十字轴上的定位凸台20与定位块40上的v型定位槽相对应，十字轴上的定位凸台20上下对称，不需要区分正反方向，靠定位凸台20的定位部201与定位块40上的v型斜面接触实现定位，压杆下降压紧十字轴；加工过程：分度卡盘带动定位块40和压杆高速旋转，进而带动十字轴高速旋转，车刀完成十字轴其中一个轴颈30外圆和盲孔的加工，当该轴颈30加工完成后，分度卡盘的分度装置带动十字轴自动旋转90度，完成下一个轴颈30的加工，当十字轴四个轴颈30全部加工完成后，压杆上升，十字轴车加工完毕，取出十字轴，在整个加工过程中，十字轴一直保持高速旋转，需要其装夹定位精度非常高以及压杆和定位块40对十字轴的夹持稳定。
32.基于同一公开构思，本实施例还公开了一种万向节，轻量化万向节包括上述便于车加工定位的轻量化十字轴。十字轴是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的“关节”部件，是万向节关键部件，而十字轴式万向节一般为两个万向节节叉及与它们相连的十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和油封等组成。十字轴轴颈30通过与滚针轴承配合安装在万向节叉的孔中。为防止滚针轴承轴向窜动，在进行结构方案设计时，要采取轴承轴向定位措施。十字轴式万向节具有结构简
单，传动效率高的优点，本发明的十字轴通过设置椭圆形定位凸台20并且其长轴焦点高于本体端面101，使得本发明十字轴可实现双面定位，保证车加工过程中的定位准确，同时，在十字轴本体10侧面上下两侧均加工出本体外斜面103，在保证了十字轴强度的同时又减轻了十字轴的重量，达到了轻量化的效果，并且，该本体外斜面103的设置可以使定位凸台20的定位部201内侧底端延伸至本体外斜面103与本体端面101连接处，定位部201外侧底端延伸至本体斜面与本体端面101连接处，该结构增加了定位凸台20与定位块40的定位部201积，使十字轴在车加工过程中更稳定，提高了十字轴车加工的合格率，最后，以十字轴四个轴颈30交叉轴线所在平面为基准面，在十字轴中心104上下对称设置了本体内斜面105，在保证原有强度的情况下又进一步减轻了十字轴的重量，通过以上方式综合提高了十字轴装夹定位精度，提升了十字轴车加工质量，因此，使用本发明轻量化十字轴的万向节的产品质量、产品合格率也得到了保证，同时在轻量化方面具有更好的效果。
33.基于同一公开构思，本实施例还公开了一种十字轴的加工方法，s1，将定位块和压杆安装于分度卡盘；s2，将所述轻量化十字轴放置于所述定位块上，靠所述定位部与所述定位块上的v型槽接触实现定位；s3，所述压杆下降压紧所述轻量化十字轴；s4，所述分度卡盘带动所述定位块和所述压杆高速旋转，进而带动所述轻量化十字轴高速旋转；s5，利用车刀对所述轻量化十字轴的一个轴颈30的外圆和盲孔加工；s6，当该轴颈30加工完成后，所述分度卡盘的分度装置带动所述轻量化十字轴自动旋转90度，继续加工下一个轴颈30；s7，当所述轻量化十字轴的轴颈30全部加工后，所述压杆上升，所述轻量化十字轴加工完成。本发明轻量化十字轴的定位精度高、定位稳定性高，可以提高加工效率和加工质量。
34.可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、
“”
和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
35.进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
36.进一步可以理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
37.进一步可以理解的是，除非有特殊说明，“连接”包括两者之间不存在其他构件的直接连接，也包括两者之间存在其他元件的间接连接，还可以包括没有物理连接关系但能够进行信息或数据传递的通信连接。
38.进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。
39.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其
它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
40.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。