VL形滚道球笼等速万向节由星形套、球笼、保持架以及钢球组成。个中，星形套和球笼的滚道中央线与轴线不平行，因此相同角度相对付轴线向两侧偏移，且相邻两条滚道偏移方向相反，即成“V”形。VL形滚道球笼等速万向节的通报动力事理与直沟道球笼的等速万向节相同，但VL形球笼等速万向节在传动过程中摩擦丢失更小，传动效率更高，且工件事情寿命更长。
VL星形套由于相邻沟道成“V”形，非高下直沟道形状，则铸造工艺无法采取普通高下冲程式模具构造进行退料，本文紧张是针对VL星形套的铸造工艺开拓和模具设计，以完成产品批量生产。
工艺设计星形套的铸造工艺：制坯→球化退火→抛丸→磷皂化→铸造成形→钻孔→机加工。VL星形套的铸造工艺与普通星形套差异就在于铸造成形的模具构造和毛坯的退料形式。图1为VL星形套的成品三维示意图，个中“V”形的沟道需铸造成形，端面和内孔径可通过机加工完成。
图1 VL星形套成品示意图
模具设计图2为VL星形套的铸造毛坯。根据毛坯图的形状，毛坯的“V”形斜滚道成形，如若利用一体式模具构造，在模腔中进行高下直接退料与模具干涉。以是对付VL星形套的成形紧张考虑毛坯的退料形式。成形时，六个斜滚道的模具参与变形；退料时，斜滚道的成形模具可以退回，不干涉毛坯的退料。则可将VL星形套的六个斜滚道设计身分体式模具构造。本文采取一次铸造成形，图3为星形套模具整体示意图。
图2 VL星形套毛坯
图3 VL星形套模具整体示意图
仍旧利用高下冲程式的模架，上模向下运动使六个斜滚道模具先行闭合，通过高下冲头使毛坯在模腔内成形。上模回程，可利用弹簧将六个分体式的斜滚道模具回位，通过下冲头或退料器进行退料。图4为VL星形套模具滑块事情示意图。
图4 VL星形套模具滑块事情示意图
根据毛坯的斜滚道和外圆的尺寸设计六个斜滚道分体模具：三个同方向，三个反方向。要使六个分体式模具无干涉无间隙的闭合，在斜滚道头部要存在一定的角度。如图5所示，可以看出斜滚道的方向对称。
图5 VL星形套斜滚道分体模具图
仿照结果剖析根据冷挤成形工艺进行三维有限元仿照，材料模型中材料选用软件中的20CrMnTi(20～1200℃)，仿照过程中的应力变革结果如图6所示，应力均匀分布在斜滚道处，材料径向流动均匀，六个滚道形状均匀饱满，则VL星形套一次铸造成形工艺可行。
图6 仿照过程结果
图7为成形挤压过程的行程与载荷曲线，全体过程载荷不断增大，在斜滚道成形终了载荷增长速率较大，最大载荷为339t，空模载荷为290t，共计629t，可以选用小松800t锻压机。
图7 载荷与行程曲线
成形模具设计及生产试验从有限元仿照的结果得知，VL星形套可以通过冷锻成形制造，按照上述的仿照过程剖析，成形的模具设计示意图如图8所示。
图8 成形模具示意图 1-上模 2-下模 3-工件
通过载荷曲线便可得出，成形的过程中载荷较大，毛坯成形过程承受的压力较大，故将模具设计成两层预应力构造，模芯材料选用65Nb，外圈材料选用H13。外圈可以作为通用件，根据不同的产品仅需设计制造不同形状的模芯即可。
模具制造完成，按照一次铸造工艺流程进行工艺生产试验，球化退火工艺采取750℃4h＋680℃5h，终极一次成形得到的“V”形滚道均匀饱满，与三维有限元仿照的结果同等。图9所示为成品的VL星形套。
图9 VL星形套成品
根据一次成形过程的变形量，锻压过程六个滚道分体模作径向挤压与高下冲头同时运行，外球的变形量较小，“V“形滚道处金属流动均匀，与三维有限元仿照结果同等。图10所示为VL星形套流线。
图10 VL星形套流线图
产品滚道尺寸哀求如图11所示，滚道对径(42.15±0.05)mm，相互差≤0.10mm。通过检测结果(图12、表1)得知，滚道高下锥度为0.013，相互差为0.0215mm，该构造模具可以知足高精度铸造哀求。
图11 VL星形套滚道尺寸哀求
图12 VL星形套滚道检测报告
表1 VL星形套滚道检测数据
结束语选用20CrMnTi材料，通过三维有限元仿照剖析VL星形套一次冷锻成形，仿照结果显示铸造过程材料流动均匀，“V”形滚道均匀饱满，仿照过程中最大载荷为629t，选用800t小松锻压机，设计径向分体开模构造模具完成生产得到合格的锻件。
—— 来源：《铸造与冲压》2020年第9期
转载请注明：片头模版 » VL星形套成形工艺及模具设计
