一种汽车连接杆球铰结构的加工与热时效工艺制造技术

本发明专利技术涉及转向球头的制造工艺，尤其涉及一种汽车连接杆球头部分的加工与热时效工艺，其中，球头部分的球铰结构由内向外依次由球销、球销座、球销套和底板组成，润滑脂均匀涂覆于球销与球销座之间的球面摩擦副之间，并分别采用第一正火工艺、第二正火工艺、第三正火工艺、第一退火工艺和第二退火工艺，对上述球铰结构进行热时效处理，热时效后得到的球铰耐久试验指标优异，相对于传统的球铰结构的加工与热时效工艺，本发明专利技术的制造工艺可使球铰产品性能稳定、使用寿命长，尤其是可以使汽车连接杆中球铰的转动/摆动力矩值长期稳定于一定范围之内，大大延迟了在使用过程中球铰的失效时间。

Processing and thermal aging technology of spherical hinge structure for automobile connecting rod

The invention relates to a manufacturing process for a turning ball head, in particular to a processing and thermal aging process for a ball head part of an automobile connecting rod, wherein the ball head part of the ball hinge structure is composed of a ball pin, a ball pin seat, a ball pin sleeve and a base plate in turn from the inside to the outside, and the grease is uniformly coated between the ball pin and the ball pin seat. The first normalizing process, the second normalizing process, the third normalizing process, the first annealing process and the second annealing process are respectively adopted to heat-aging the spherical joint structure. The endurance test index of the spherical joint obtained after heat-aging is excellent. Compared with the processing and heat-aging process of the traditional spherical joint structure, the mechanism of the invention is described. The manufacturing process can make the ball hinge product stable in performance and long in service life, especially can make the value of the rotary/swing moment of the ball hinge in the automobile connecting rod stable in a certain range for a long time, which greatly delays the failure time of the ball hinge in use.

【技术实现步骤摘要】
一种汽车连接杆球铰结构的加工与热时效工艺所属
本专利技术涉及转向球头的制造工艺，尤其涉及一种汽车连接杆球头部分的加工与热时效工艺。
技术介绍
球铰是一种具有空间球面摩擦副的连接铰，其主要包括有四个部件，分别为球销、球座、球套和底板，通过一定的连接关系实现球铰绕公共的球心相对转动，限制它们三方向的相对移动。球铰被普遍应用于部件的转动结构，如汽车底盘下的连接杆、拉杆与摆臂等，通过在两个杆件的连接端设置球铰，通过球铰结构球面副的转动，实现该两个杆件的相对转动。然而，现有的不管是连接杆、拉杆，还是摆臂，其球铰结构均存在转动/摆动力矩过低或过高的问题，由于用于汽车的连接杆等结构具有一定时间的耐久要求，并且其使用环境复杂，如高温、低温、涉水、干燥、腐蚀等环境，而球铰结构的转动/摆动力矩在上述复杂环境下会随着使用期限的延长出现疲劳磨损，进而导致力矩丢失等不可逆的损坏，因而这也对球铰结构及其制造工艺提出了更高的要求。同时，球铰的耐久试验即是一种模拟其在实际使用过程中的、具有真实温度与湿度等条件的仿真测试方法，其试验指标可作为验证球铰加工与热时效工艺的重要参数。现有加工与热时效工艺制得的汽车连接杆球铰在耐久试验中力矩衰退大、稳定性不高，同时其各项试验指标均不尽人意，如一定载荷下的径向位移与轴向位移过小等。本专利技术提出一种汽车连接杆球铰结构的加工与热时效工艺解决如上问题。
技术实现思路
为解决现有技术中的上述缺陷，本专利技术公开一种汽车连接杆球铰结构的加工与热时效工艺，它是采用以下技术方案来实现的。一种汽车连接杆球铰结构的加工与热时效工艺，其特征在于：球铰结构主要由球销、球销座、球销套、底板和润滑脂组成，所述球销套与汽车连接杆焊接连接为一体，所述球铰的安装结构由内向外依次为球销、球销座、球销套和底板，其中，所述球销为一端为圆球、另一端带有外螺纹的短杆，所述球销的圆球一端被由高分子材料制成的所述球销座包覆，其配合面为间隙配合，所述球销与球销座在所述球销的外球面、球销座的内球面之间形成球面摩擦副，并且在该球面摩擦副上均匀涂覆有所述润滑脂，在所述球销被所述球销座包覆之前，该润滑脂即已均匀涂覆于所述球销外球面上，而在所述球销被球销座包覆之后，所述润滑脂才均匀分布于上述球销与球销座之间的球面摩擦副上；包覆有球销的球销座沿球销座的中轴线方向被压合至空心的柱状球销套中，被压合后的球销座与球销套在径向方向过盈配合；底板为具有一定厚度的圆形底板，所述底板的直径小于所述柱状球销套的内径，将所述底板平置于所述球销座底部且使其位于所述柱状球销套的底面开口处，通过沿所述底板的圆周线旋铆实现所述球销套与所述底板的铆接固定，此时，所述球销座被所述球销套和所述底板包覆固定，所述球销可沿其轴线自由转动与摆动；通过设定铆接直线推进速度与推进行程，可使球铰转动力矩与摆动力矩达到预设力矩值。上述球铰结构的热时效工艺如下：1）设定球铰的铆接直线推进速度与推进行程，使球铰在热时效之前所测定的平均摆动力矩与平均转动力矩均高出上述力矩要求值上限的至少15%-20%；2）将球铰放入箱式正火炉中进行第一正火工艺；在10min之内加热炉内温度至第一极限温度55-60℃，炉内温度随时间线性上升，在第一极限温度下，将球铰在炉内保温3min，然后取出球铰，以球铰球销套中轴线为旋转轴，使用力矩扳手分别转动并摆动球销，使球销与球销座之间的润滑脂均匀分布于球销与球销座之间的球面摩擦副上，其中，转动角度为±720°，摆动角度为±最大摆角，而后由球铰在炉外自然冷却至室温；2）将球铰放入箱式正火炉中进行第二正火工艺；在15min之内加热炉内温度至第二极限温度50-55℃，炉内温度随时间抛物线上升，在第二极限温度下，将球铰在炉内保温5min，然后取出球铰，以球铰球销套中轴线为旋转轴，使用力矩扳手分别转动并摆动球销，其中，转动角度为±1080°，摆动角度为±最大摆角，而后由球铰在炉外自然冷却至室温；3）将球铰在室温条件下放置约24小时；4）将球铰放入箱式正火炉中进行第三正火工艺；在20min之内加热炉内温度至第三极限温度45-50℃，炉内温度随时间抛物线上升，在第三极限温度下，将球铰在炉内保温10min，然后取出球铰，以球铰球销套中轴线为旋转轴，使用力矩扳手分别转动并摆动球销，使球销与球销座之间的润滑脂均匀分布于球销与球销座之间的球面摩擦副上，其中，转动角度为±1440°，摆动角度为±最大摆角，而后由球铰在炉外自然冷却至室温；5）将球铰放入箱式退火炉中进行第一退火工艺；在5min之内加热炉内温度至第四极限温度60-65℃，炉内温度随时间直线上升，然后取出球铰，以球铰球销套中轴线为旋转轴，使用力矩扳手分别转动并摆动球销，其中，转动角度为±1440°，摆动角度为±最大摆角，而后由球铰在炉内随炉冷却至室温；6）将球铰放入箱式退火炉中进行第二退火工艺；在10min之内加热炉内温度至第五极限温度50-55℃，炉内温度随时间直线上升，然后取出球铰，以球铰球销套中轴线为旋转轴，使用力矩扳手分别转动并摆动球销，其中，转动角度为±1440°，摆动角度为±最大摆角，而后由球铰在炉内随炉冷却至室温。作为本技术的进一步改进，所述室温为摄氏22℃；所述第一极限温度为58-59℃；所述第二极限温度为53-54℃；所述第三极限温度为48-49℃；所述第四极限温度为63-64℃；所述第五极限温度为53-54℃。作为本技术的进一步改进，上述球铰结构还可作为汽车拉杆的球头结构。作为本技术的进一步改进，球头销润滑脂应满足以下要求：1、产品外观不能为黑色；2、具有良好的耐高温性、低的蒸发损失和高温氧化安定性，其中，最高使用温度为130度，最低使用温度为-40度；3、具有极压耐磨性、抗水性、防锈性；4、有一定的稠度及黏附性能，以保证球头销正常工作。相对于传统的球铰结构的加工与热时效工艺，本专利技术的制造工艺可使球铰产品性能稳定、使用寿命长，尤其是可以使汽车连接杆中球铰的转动/摆动力矩值长期稳定于一定范围之内，大大延迟了在使用过程中球铰的失效时间。附图说明图1(a)、图1(b)分别是汽车连接杆左右视图。图2是球铰结构示意图。图3是球铰热时效工艺流程图。图4是经热时效工艺后的球铰耐久试验中的力矩波动曲线。图中标号名称：1、球销；2、球销座；3、球销套；4、底板。具体实施方式如图1所示为汽车连接杆的左右视图，上述连接杆的一段即为球铰结构中的球销套3，上述球销套3与连接杆焊接连接为一体。如图2所示为上述汽车连接杆一段的球铰结构示意图，该球铰结构主要由球销1、球销座2、球销套3、底板4和润滑脂组成，所述球铰的安装结构由内向外依次为球销1、球销座2、球销套3和底板4，其中，所述球销1为一端为圆球、另一端带有外螺纹的短杆，所述球销1的圆球一端被由高分子材料制成的所述球销座2包覆，其配合面为间隙配合，所述球销1与球销座2在所述球销1的外球面、球销座2的内球面之间形成球面摩擦副，并且在该球面摩擦副上均匀涂覆有所述润滑脂，在所述球销1被所述球销座2包覆之前，该润滑脂即已均匀涂覆于所述球销1外球面上，而在所述球销1被球销座2包覆之后，所述润滑脂才均匀分布于上述球销1与球销座2之间的球面摩擦副上；包覆有球销1的球销座2沿球销座2的中轴线方向被压合至空心的柱状球销套本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车连接杆球铰结构的加工工艺，其特征在于：球铰结构主要由球销、球销座、球销套、底板和润滑脂组成，所述球销套与汽车连接杆焊接连接为一体，所述球铰的安装结构由内向外依次为球销、球销座、球销套和底板，其中，所述球销为一端为圆球、另一端带有外螺纹的短杆，所述球销的圆球一端被由高分子材料制成的所述球销座包覆，其配合面为间隙配合，所述球销与球销座在所述球销的外球面、球销座的内球面之间形成球面摩擦副，并且在该球面摩擦副上均匀涂覆有所述润滑脂，在所述球销被所述球销座包覆之前，该润滑脂即已均匀涂覆于所述球销外球面上，而在所述球销被球销座包覆之后，所述润滑脂才均匀分布于所述球销与球销座之间的球面摩擦副上；包覆有所述球销的球销座沿球销座的中轴线方向被压合至空心的柱状球销套中，被压合后的球销座与球销套在径向方向过盈配合；所述底板为具有一定厚度的圆形底板，所述底板的直径略小于所述柱状球销套的内径，将所述底板平置于所述球销座底部且使其位于所述柱状球销套的底面开口处，通过沿所述底板的圆周线旋铆实现所述球销套与所述底板的铆接固定，此时，所述球销座被所述球销套和所述底板包覆固定，所述球销可沿其轴线自由转动与摆动；通过设定铆接直线推进速度与推进行程，可使球铰转动力矩与摆动力矩达到预设力矩值。...

【技术特征摘要】
1.一种汽车连接杆球铰结构的加工工艺，其特征在于：球铰结构主要由球销、球销座、球销套、底板和润滑脂组成，所述球销套与汽车连接杆焊接连接为一体，所述球铰的安装结构由内向外依次为球销、球销座、球销套和底板，其中，所述球销为一端为圆球、另一端带有外螺纹的短杆，所述球销的圆球一端被由高分子材料制成的所述球销座包覆，其配合面为间隙配合，所述球销与球销座在所述球销的外球面、球销座的内球面之间形成球面摩擦副，并且在该球面摩擦副上均匀涂覆有所述润滑脂，在所述球销被所述球销座包覆之前，该润滑脂即已均匀涂覆于所述球销外球面上，而在所述球销被球销座包覆之后，所述润滑脂才均匀分布于所述球销与球销座之间的球面摩擦副上；包覆有所述球销的球销座沿球销座的中轴线方向被压合至空心的柱状球销套中，被压合后的球销座与球销套在径向方向过盈配合；所述底板为具有一定厚度的圆形底板，所述底板的直径略小于所述柱状球销套的内径，将所述底板平置于所述球销座底部且使其位于所述柱状球销套的底面开口处，通过沿所述底板的圆周线旋铆实现所述球销套与所述底板的铆接固定，此时，所述球销座被所述球销套和所述底板包覆固定，所述球销可沿其轴线自由转动与摆动；通过设定铆接直线推进速度与推进行程，可使球铰转动力矩与摆动力矩达到预设力矩值。2.一种应用权利要求1所述加工工艺的汽车连接杆球铰热时效工艺，其特征在于：1）设定球铰的铆接直线推进速度与推进行程，使球铰在热时效之前所测定的平均摆动力矩与平均转动力矩均高出上述力矩要求值上限的至少15%-20%；2）将球铰放入箱式正火炉中进行第一正火工艺；在10min之内加热炉内温度至第一极限温度55-60℃，炉内温度随时间线性上升，在第一极限温度下，将球铰在炉内保温3min，然后取出球铰，以球铰球销套中轴线为旋转轴，使用力矩扳手分别转动并摆动球销，使球销与球销座之间的润滑脂均匀分布于球销与球销座之间的球面摩擦副上，其中，转动角度为±720°，摆动角度为±最大摆角，而后由球铰在炉外自然冷却至室温；3）将球铰放入箱式正火炉中进行第二正火工艺；在15min之内加热炉内温度至第二极限温度50-55℃，炉内温度随时间抛物线上升，在第二极限温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永建，
申请(专利权)人：杭州富阳新远新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33