隨著制造水平的不斷提高斗塘，等角速萬向節(jié)技術得到了迅猛發(fā)展蓉止，并已逐漸形成一套獨具特色的制造體系硼货。本文介紹了現(xiàn)代轎車的RF透辜、VL型等角速萬向節(jié)典型零件的制造工藝常孕。

現(xiàn)代轎車多采取發(fā)動機前置网赤、前輪驅動的總體布置形式，前輪既是轉向輪又是驅動輪逐会。作為轉向輪族延，要求它能在最大轉角范圍內(nèi)任意轉動某一角度；作為驅動輪献酗，則要求驅動軸在車輪偏轉以及車輪相對于主減速器上下運動過程中寝受，不間斷地把動力從主減速器傳到驅動車輪上。因此凌摄，其驅動軸不能制成整體而要分段羡蛾，并且要用萬向節(jié)連接，以適應行駛時驅動軸各段交角變化的需要锨亏。

為保證驅動軸兩端角速度變化均勻，其萬向節(jié)必須能實現(xiàn)等速傳動忙干，即等角速萬向節(jié)（CVJ）器予。由于現(xiàn)代轎車的前輪大都采用獨立懸架，則靠近差速器處和靠近車輪處均需有等角速萬向節(jié)捐迫，其功能是將發(fā)動機經(jīng)變速器傳出來的扭矩均勻地傳給驅動輪乾翔，同時還要滿足由于車輪跳動而引起的軸向伸縮和轉向要求。

等角速萬向節(jié)的分類

常用的轎車等角速萬向節(jié)有兩種施戴，分別為：球籠式反浓，即RF型，用在車輪一側赞哗，有等速作用峡哥，無軸向滑動；筒式蕴脯，即VL型烙昼，用在變速器差速器一側，既有等速作用又能軸向滑動曼沐。

前輪驅動用的等角速萬向節(jié)驅動軸（亦稱半軸）位于驅動橋差速器和前輪之間泛红，圖1給出了這種傳動系的構成簡圖。扭矩經(jīng)差速器的內(nèi)半軸①搏贤、VL等角速萬向節(jié)②麻镶、中半軸③、RF等角速萬向節(jié)④匿胎、前輪轂⑤傳至驅動輪端葵。

圖1 轎車等速萬向節(jié)驅動軸

典型零件的制造工藝

1．外半軸外環(huán)

（1）零件特點及毛坯加工

外半軸外環(huán)（見圖2）也稱外星輪、鐘形殼佩艇，是一個帶有花鍵軸的鐘形零件年粟。鐘的內(nèi)腔由球道和球面構成俭疤，內(nèi)球面的球心為O。在A－A剖面中缔俄，球道的曲線為以A為圓心的圓弧弛秋，A與O的偏心距為l1。

圖2 外半軸外環(huán)

外半軸外環(huán)的材料和毛坯為CF53俐载，鍛件蟹略，單件凈質(zhì)量為1.3kg。毛坯加工采用鍛造方式遏佣，經(jīng)過棒材切斷挖炬、加熱、輥鍛状婶、制坯意敛、預鍛、終鍛等幾道工序膛虫，然后經(jīng)過正火處理和噴丸處理草姻。

（2）機械加工工藝過程

方案一：粗、精車外軸頸及端面（CNC車床）→車內(nèi)圓稍刀、端面（CNC車床）→搓花鍵（搓齒機）→清洗（清洗機）→銑球道（球道銑床）→感應淬火（中頻感應淬火機床）→回火（回火爐）→磨端面撩独、外圓（端面外圓磨床）→磨內(nèi)球面（內(nèi)球面磨床）→磨球道（球道磨床）→終檢。

方案二：外表面車削（CNC車床）→內(nèi)表面車削赔绒、銑球道（車銑復合設備）→搓花鍵（搓齒機）→清洗（清洗機）→感應淬火（中頻感應淬火機床）→回火（回火爐）→內(nèi)表面硬車（CNC車床）→內(nèi)表面球道硬車硬銑（車銑復合設備）→探傷（探傷機）→清洗（清洗機）→終檢匠凤。

（3 ）關鍵工藝和設備

①花鍵加工

因為花鍵模數(shù)比較小，模數(shù)為1.0583mm衡孽，故采用搓齒機搓花鍵厂跋，可大大提高效率，且加工質(zhì)量好宣葡。

②球道加工

傳統(tǒng)的工藝是采用球道銑床和球道磨床進行銑削和磨削加工埂伺，典型設備有原德國EX-CELL-O公司的球道銑床：XG620可同時加工兩個零件，工件由液壓卡盤水平卡緊椰墩，加工完一個球道后夾盤分度60°夭掸，銑削主軸固定在復合導軌上，X軸和Z軸數(shù)控喊傻；XG624采用旋轉工作臺呢烦，在銑削加工過程中可進行工件的裝卸；XG610采用3工位褂磕，工位1裝卸零件闻蛀，工位2粗銑，工位3精銑您市。EX-CELL-O的球道磨床XG660通過B軸的擺動和X軸觉痛、Y軸的移動完成工件的磨削（見圖3）役衡。

圖3 EX-CELL-O球道磨床XG660通過B軸的擺動和X軸Y軸的移動完成工件的磨削

采用意大利NOVA的4G-S M 20/130 G型內(nèi)圓磨床（見圖4）加工等角速萬向節(jié)鐘形殼的內(nèi)球面。通過內(nèi)插法整形薪棒，帶有通過轉動工作頭來自動校正錐度的裝置手蝎，磨頭與加工區(qū)分開，可在無有害物質(zhì)的環(huán)境中操作俐芯。

圖4 NOVA的4G-S M 20/130 G型內(nèi)圓磨床用于加工等角速萬向節(jié)鐘形殼的內(nèi)球面

對內(nèi)球面和球道除采用傳統(tǒng)的單機分別磨削外棵介，為保證球道與球面間的位置精度，現(xiàn)已可用硬車吧史、硬銑（德國EMAG的設備）或磨削（意大利NOVA的設備）的方式在同一機床上進行加工邮辽。EX-CELL-O的等角速萬向節(jié)新型加工設備XG690可將多種型號萬向節(jié)零件的軟、硬銑及磨削加工集于一身贸营，更換刀具主軸便可以實現(xiàn)從磨削到硬表面銑削加工的轉換吨述。此外，該機床還可以配置零件自動定位钞脂、上料及夾緊厚较。采用硬車、硬銑不僅大大提高了生產(chǎn)效率和零件制造質(zhì)量港苗，也有利于對環(huán)境污染的控制。

對于球道的加工無論是用CBN砂輪磨削還是用CBN球頭銑刀硬銑卢俯，其加工方法都是工具高速旋轉進給陌贪。一條球道一次進給加工完成，然后工件再分度逐條加工其余5道氢熏。目前想触，更為先進的制造技術是采用精密鍛造工藝直接在毛坯上完成球道的精加工而無須磨削。

③內(nèi)表面車削

內(nèi)表面車削可以采用臥式車床仲蔼、立式車床晾充，也可以采用倒立車床，如EMAG的VSC200些搅。該機床方便零件上下料崭湾，即可軟車也可硬車，硬車可以以車代磨乏呐，減少對環(huán)境的污染猛蔽。

2.內(nèi)環(huán)

（1）零件特點及毛坯加工

內(nèi)環(huán)（見圖5）也叫內(nèi)星輪、星形套灵寺，中間為花鍵孔曼库，外表面是球心為O的球面，球體上有6個均布的球道略板。在A－A剖面中毁枯，球道的曲線是以B為中心的圓弧慈缔，B點偏離O點的距離l1，但與外星輪的偏離方向相反种玛。內(nèi)星輪的球面與球籠內(nèi)球面相配合藐鹤。因此，內(nèi)星輪與球籠相對運動時只能繞著它們的公共球心O轉動蒂誉。

圖5 內(nèi)環(huán)

內(nèi)環(huán)的材料和毛坯為20CoNiMa教藻，鍛件，單件凈質(zhì)量為0.35kg右锨。毛坯加工采用鍛造方式括堤，熱鍛件經(jīng)過棒材切斷、加熱绍移、終鍛沛专、切邊、沖孔等幾道工序啤盯，然后進行正火和噴丸處理讯翎。精鍛件經(jīng)過棒材切斷、加熱抬而、溫鍛最勤、退火、磷皂化墓老、精整等幾道工序坚矢。

（2 ）機械加工工藝過程

方案一：磨削外球面（卡盤式成形磨床）→磨削環(huán)形槽（意大利MECCANDORA成形磨床）→清洗（清洗機）→終檢。

方案二：車削一側（CNC車床）→車削另一側（CNC車床）→銑球道（球道銑床）→拉花鍵（拉床）→感應淬火（感應淬火機床）→回火（回火爐）→外表面硬車（CNC車床）→去毛刺（研磨機）→探傷（探傷機）→清洗（清洗機）→終檢辽蚀。

方案三：車削（臥式雙軸數(shù)控車床）→拉花鍵（拉床）→銑球道（球道銑床）→滲碳淬火→磨削外球面（卡盤式成形磨床）→磨削球道（球道磨床）→清洗（清洗機）→終檢翁纵。

與方案二、三采用的不同之處是泳落，方案一采用的毛坯為冷擠壓件沐恨。

（3）關鍵工藝和設備

①外表面車削

采用臥式數(shù)控車床。如果產(chǎn)量大婚被，還可采用更先進的臥式雙軸數(shù)控車床狡忙，在一臺車床上同時加工兩個面。

②花鍵加工

采用立式拉床摔寨，可采用雙工位或三工位去枷，也可以用精密鍛造（方案一）的工藝方法來完成加工。

③球道加工

球道加工主要有球道銑削是复，設備有EX-CELL-O的球道銑床XG612删顶、XG622和XG626，加工方式和外環(huán)球道銑床相同；球道磨削設備有EX-CELL-O的XG662逗余，加工方式和外環(huán)球道磨床XG660相同特咆；以及意大利MECCANDORA的球道磨床。球道磨削加工有兩種方式录粱，通常采用工件固定在專用可分度夾具上旋轉腻格，砂輪進給同時磨削二條球道的方式進行；或者采用砂輪沿球道軌跡進給磨削的方法啥繁，球道軌跡可數(shù)控編程菜职。

內(nèi)環(huán)的球道也可以用硬銑（方案二）和精密鍛造（方案一）的工藝方法來完成加工。

④外球面加工

采用外圓磨床進行磨削头熏，如意大利NOVA的PGE 10/70 型外圓磨床（見圖6）睬漩，用于加工內(nèi)環(huán)的外球面。外球面加工也可以采用硬車转挽，以車代磨漫诬。

圖6 NOVA的PGE 10/70 型外圓磨床用于加工內(nèi)環(huán)的外球面

3. 保持架

（1）零件特點及毛坯加工

保持架也叫球籠，是一個空心球體届审。內(nèi)外球面同心胀垃，球心為O，在球體上開有6個均布的能分別容納一個鋼球的長圓形球槽噪旭。球籠的內(nèi)球面與內(nèi)星輪的外球面相配合据滑。外球面與外星輪的內(nèi)球面相配合，球心O是內(nèi)星輪垢蔑、外星輪相對運動的公共中心速袁。因此，球籠有兩個作用：一是使內(nèi)星輪溢傅、外星輪圍繞同一中心O轉動，二是使6顆鋼球保持在同一平面上芋忿。

保持架的材料為SAE8617A鋼管炸客，單件凈質(zhì)量為0.28kg。毛坯加工主要采用無屑切斷戈钢、冷成形的工藝方式痹仙，也可采用割管后光飾并滾壓成形的方式。

（2）機械加工工藝過程

方案一：平端面殉了，切斷（切斷機）→壓成腰鼓（滾擠壓機）→沖窗口（沖床）→車外球面开仰、內(nèi)球面（臥式雙軸數(shù)控車床）→拉窗口（三工位拉床）→清洗（清洗機）→滲碳（熱處理機床）→噴丸（噴丸機）→磨外球面（外圓磨床）→磨內(nèi)球面（內(nèi)圓磨床）→磨削窗口（窗口磨床）→拋光（拋光機）→清洗（清洗機）→終檢。

方案二： 平端面薪铜，切斷（切斷機）→壓成腰鼓（滾擠壓機）→沖窗口（沖床）→車內(nèi)球面（CNC車床）→滲碳淬火（熱處理機床）→內(nèi)表面硬車（CNC車床）→銑窗口（銑床）→外表面硬車众弓、銑窗口（車銑復合設備）→表面光整（研磨機）→探傷（探傷機）→清洗（清洗機）→終檢。

（3）關鍵工藝和設備

①沖窗口：工件壓成腰鼓后，用沖床沖6個窗口谓娃，典型設備如英國GEORG的PHE100S沖床脚乡、英國DUNBAR & COOK沖床。

②拉窗口：采用拉床拉削保持架的窗口滨达，有雙工位奶稠、三工位、四工位的恃打，可同時拉削2～4個工件钟唯，典型設備如德國HOFFMANN 拉床。

③內(nèi)市缠、外球面磨削：采用內(nèi)焚痰、外圓磨床磨削內(nèi)外球面，典型設備有美國BRYANT公司的磨床钮瘪；意大利NOVA（諾瓦）外圓磨床锄菊，用于加工保持架外球面。現(xiàn)在湿铃，內(nèi)占犹、外球面的加工還可采用硬車加工。

④窗孔磨削：采用6支臥置的CBN砂輪同時進給碉办，先磨下窗孔理币，再磨上窗孔。在磨削的同時虐干，工件進行圓周小幅擺動聋亡。典型設備有EX-CELL-O的XG650窗口磨床，該機床對保持架窗口上下面磨削际乘，使用六軸對保持架的6個窗口同時進行磨削坡倔，如圖7所示，可以保證保持架窗口的平行度要求脖含。

圖7 EX-CELL-O的XG650窗口磨床罪塔，使用六軸對保持架的6個窗口同時進行磨削，可以保證保持架窗口的平行度要求

對于窗孔精度要求相對較低的可軸向移動的球籠式萬向節(jié)保持架养葵，也可采用拉削后控制熱處理變形的方法而不進行窗孔磨削加工征堪。

4. 半軸

（1）零件特點及毛坯加工

半軸分成兩類，一類為實心半軸关拒，另一類為空心半軸佃蚜。實軸毛坯用棒材∽虐恚空心軸管部分用鋼管谐算，二端花鍵軸一般用冷擠壓鍛件，空心軸也可用鋼管懸壓鍛造的方式來直接制成毛坯。半軸的材料和毛坯為SAE1050棒料匙杏，左半軸單件凈質(zhì)為0.6kg模朋，右半軸單件凈質(zhì)為2.0kg〕湎荩空心半軸為管料和棒料谆府，空心軸凈質(zhì)量為1.7kg。

（2）機械加工工藝過程

方案一：平端面徊儿，切斷（鋸床）→打頂尖孔灯趁、車外圓、滾花鍵（六軸自動車床）→車中間部（CNC臥式車床）→感應淬火（感應淬火機床）→校直（油壓機）→磁力探傷（磁力探傷機）→噴粉（涂裝設備）→終檢泼剩。

方案二：

空心管下料（切斷機）→銑焊接平面（銑床）→焊接（焊機）→軸兩端車加工成形（車床）→搓花鍵（搓齒機）→精車（車床）→去毛刺（去毛刺設備）→清洗（清洗機）→淬火稼炉、回火、檢查（淬火機床）→校直（校直機）→探傷（探傷機）→清洗（清洗機）→終檢瓜释。

實心軸下料與空心管下料步驟基本相同草嫉，只是銑端面后無需進行焊接，直接進行軸兩端的車加工成形险锻。

（3） 關鍵工藝和設備

①花鍵加工：花鍵加工一般采用搓齒工藝（方案二）症慰，關鍵設備為搓齒機。方案一為在六軸自動車床上與外圓一起加工现喳，但也有采用模具進行冷擠壓成形的制造工藝凯傲。

②淬火加工：中頻淬火通常采取掃描式和整體式淬火。整體式淬火的生產(chǎn)效率很高嗦篱，適合于單品種冰单、大批量生產(chǎn)，而掃描式淬火則較適合于多品種灸促、小批量生產(chǎn)诫欠。

5. VL外環(huán)

（1）零件特點及毛坯加工

VL外環(huán)（見圖8）又稱外星輪、筒形殼浴栽，其內(nèi)圓柱面上有6條與內(nèi)星輪球道傾斜角度（15）相同呕诉，并且相鄰二條球道傾斜方向相反的直球道。

圖8 VL外環(huán)

VL外環(huán)的材料為CF53吃度，鍛件，單件凈質(zhì)量為0.7kg贴硫，采用鍛造方式椿每，工序流程基本同內(nèi)環(huán)熱鍛件。

（2）機械加工工藝過程

方案一：車削（CNC雙軸臥式車床）→拉球道（兩工位拉床）→中頻淬火（淬火設備）→回火（回火設備）→鉆6孔（鉆孔機床）→噴丸（噴丸機）→清洗（清洗機）→分檔英遭。

方案二： 車削一側（CNC車床）→車削另一側（CNC車床）→銑球道（球道銑床）→中頻淬火（淬火設備）→回火（回火設備）→鉆6孔（鉆孔機床）→表面光整（研磨機）→探傷（探傷機）→清洗（清洗機）→終檢砂腰。

（3）關鍵工藝和設備

關鍵工藝主要有拉球道、中頻淬火、鉆孔潘娄、銑球道等嚎姨。為提高生產(chǎn)效率和保證零件加工質(zhì)量，拉球道采用立式自動多工位機床進行加工持拐。同時勘职，為降低制造成本，避免球道精加工設備的投資啰哪，大多采用中頻淬火后球道尺寸分檔的方法與柱形球道外環(huán)配套裝配略菜。

結束語

等角速萬向節(jié)是現(xiàn)代汽車必備的關鍵部件之一，它的出現(xiàn)促進了前輪驅動汽車和全輪驅動汽車的進步和發(fā)展侵宝。由于等角速萬向節(jié)結構比較復雜池粘、制造工藝精密，早期受制造水平的制約發(fā)展緩慢省喝。隨著制造水平的不斷提高胆誊，等角速萬向節(jié)技術得到了迅猛發(fā)展，并已逐漸形成一套獨具特色的制造體系肛度。

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