汽車傳動系及其它系統中,為了實現一些軸線相交或相對位置經常變化的轉軸之間的動力傳遞,必須採用萬向傳動裝置。本文主要介紹了萬向節中的等速萬向節的分類,及零部件的材料選擇,和等速萬向節零部件的加工工藝,如何選擇刀具材料加工等速萬向節零部件。
目前,轎車上常用的等速萬向節是球籠式萬向節,球籠式萬向節的作用是將發動機的動力從變速器傳遞到兩個前車輪,驅動轎車高速行駛。它主要有球形殼、星形套、保持架、鋼珠等主要零件組成。由於等速萬向節傳遞繁重的驅動力矩,隨受負荷重,傳動精度高,需求量很大,又是安全件,因此其主要零件均採用精鍛件加工而成。
等速萬向節的分類:按工作性能分為固定型和伸縮型。按在汽車中安裝型式和形狀分為末端封閉型,軸套型,法蘭型,輪盤型。等速萬向節傳動軸總成分為前輪驅動和後輪驅動兩種。下圖為固定型球籠式等速萬向節
三、等速萬向節主要零部件的材質及決定品質優劣的關鍵
1)等速萬向節主要零部件的材質:球形殼常用材質為55#鋼,55#鋼特性:剛性好,強度高,耐磨。星形套,保持架常用材質為20CrMoTi,20CrMoTi特性:滲碳後鋼材晶粒細化,均勻,具有較好的表面抗拉和彎曲疲勞強度。心部有足夠的強度和韌性,提高了耐磨性。鋼球常用材質為GCr15。
2)決定等速萬向節零部件品質優劣的關鍵
為了保證球籠萬向節組裝後旋轉靈活,無鬆動,無異常聲響,並且保證與整車的裝配。加工等速萬向節零部件過程中,決定品質優劣的主要關鍵:(1)必須嚴格控制球形殼和星形套三對球道兩鋼球距離的公差要求;(2)必須嚴格控制球性殼六條球道和星形套六條球道六等分的公差要求;(3)必須嚴格控制球形殼內球面中心高與球道中心高和星形套外球面中心高和球道中心高兩者偏心距的公差要求;(4)嚴格控制球形殼內球面和六條球道的同軸度,星形套外球面和六條球道的同軸度公差要求;(5)必須符合原車型對球形殼螺栓、外花鍵及其總長度的裝配要求和星形套內花鍵與芯軸的配合要求。
加工等速萬向節中主要零部件需要控制的質量要求及加工工藝:
1)等速萬向節作為驅動轎車高速行駛的部件,要求精度高,相互間的配合要求嚴格。所以,在加工等速萬向節零部件時必須保證的質量問題有:(1)球形殼的質量要求:常用材質55#鋼,花鍵螺紋部位熱處理(高頻淬火)之後的硬度達到HRC52- 58,滾道經過熱處理之後的硬度需達到HRC52-58,尺寸精度和形位誤差需滿足圖紙要求。探傷無裂痕。 (2)星形套和保持架的質量要求:常用材質20CrMoTi,熱處理採用滲碳淬火,硬度達到HRC58-62,尺寸精度和形位誤差需滿足圖紙要求。探傷無裂痕。
2)等速萬向節中的主要零部件零部件一般都是外購件,之後的車,銑,搓,磨等工藝為自主加工。根據以上對等速萬向節零部件的質量要求設計的加工工藝。
1)球形殼的加工工藝:鍛件(外購件)—粗車(外圓,內孔)—精車(外圓,內孔)—銑六滾道—搓花鍵螺紋—熱處理—磨外圓,端面—磨內孔,六球道—探傷—清理。
2)星形套的加工工藝:車內圓端面,外圓端面—拉花鍵—銑六球道—熱處理—磨外圓面—磨六球道。
3)保持加工的加工工藝:車內圓端面—車外圓端面—衝窗孔—銑窗孔—熱處理—磨外圓面,內圓面—磨六窗孔
經過熱處理之後的零部件均達到等速萬向節的質量要求,主要零部件經過熱處理為了保證圖紙要求精度,常採用磨削方式。但等速萬向節零部件一般屬於批量生產,採用磨削方式影響加工效率。
如何加工熱處理之後的等速萬向節零部件
越來越多的加工廠批量生產萬向節,採用磨削方式以不能滿足加工需求,並且隨著刀具行業的新技術新工藝的不推陳出新,出現了“以車代磨”的工藝,以車床代替磨床,以刀片代替砂輪的工藝,大大提高了加工效率。
目前,加工等速萬向節零部件的刀具材料有硬質合金刀具,陶瓷刀具和立方氮化硼刀具。採用硬質合金刀具加工等速萬向節零部件常出現不耐磨現象,採用陶瓷刀具加工等速萬向節零部件,遇到斷續時容易崩刀;立方氮化硼刀具是目前最適合加工淬火鋼件的刀具,其中我國研製的立方氮化硼刀具BN-H10材質,BN-H20材質可有效精加工外球籠面零件,不僅刀具壽命長,而且相對於國外PCBN刀具成本較低。


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