驱动轴改制技术浅析

驱动轴改制技术浅析

姜超 杨阳

安徽江淮汽车集团股份有限公司  安徽省合肥市 230601

【摘要】 试制阶段所涉及的零部件形状、尺寸并不一定都满足生产的要求，往往有装不上或发生干涉的现象，如：底盘关键钣金件，可根据实际需要进行改制，助推设计水平和质量提升。该文介绍了样件改制技术方法，对底盘悬架零部件的改制技术方法进行阐述。通过该方法，保证mule车高质量交付，提升样车底盘关键样件的改制质量，在试制验证开发中可以快速准确地完成样车的试制，为产品开发顺利开展提供保障。

【关键词】 试制验证，样件改制,质量提升

Analysis of Drive Shaft Restructuring Technology

Jiang Chao

(Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Hefei 230601, Anhui)

【Abstract】 The shape and size of the components involved in the trial production stage may not necessarily meet the production requirements, and there are often phenomena such as inability to install or interference. For example, key chassis sheet metal parts can be modified according to actual needs to promote design level and quality improvement. This article introduces the sample modification technology method and elaborates on the modification technology method of chassis suspension components. Through this method, high-quality delivery of Mule vehicles is ensured, and the quality of key prototype chassis parts is improved. During the trial production verification and development, the trial production of prototype vehicles can be quickly and accurately completed, providing assurance for the smooth development of products.

【Keywords】 Trial production verification, sample modification, quality improvement

前言

   驱动轴是汽车传动系统的重要组成部分，运转中的受力情况复杂，易产生扭转和弯曲变形甚至产生裂纹或发生断裂。当轴的质心和旋转中心线不重合时会产生方向周期性变化的惯性力，这一惯性力是激起驱动轴横向振动的主要原因。当驱动轴的工作转速与横向振动的固有频率相同时会产生共振，导致驱动轴万向节损坏，以及与驱动轴配合的差速器半轴油封的早期磨损而漏油。通过对驱动轴轴杆再连接技术的突破，实现加长或缩短类改制件的小批量试制。文章介绍了汽车感知质量评审的方法及应用，为后续相关方面的研究及应用提供参考。

1改制技术方案

通过2个驱动轴分别截取规定的尺寸并利用增加套管和销轴的方式实现再连接，改制示意图如下图1所示：

1-套管   2-焊接示意   3-销轴

图1 改制示意图

一般驱动轴选用轴杆选用高合金钢材料，中频淬火处理，国内驱动轴大部分采用的是40Cr材料，调质处理后的母材焊接难度增加，必须选用低氢钠型焊条采用惰性气体保护焊。用J506焊条打底焊，焊层厚度不大于2 mm，超过2 mm的高点修磨掉，清除打底层的杂物，对焊条采取整体保温150℃左右至1～2 h。对始焊部位采用火焰烘烤方式预热，预热后的温度不低于300℃。焊接电流为 160～200 A，两人同时操作，一人间断施焊，一人及时清除焊接过程中焊渣。

焊接时应短弧施焊，焊速不宜过快，垂直于工件中心线横向运条，每层每道焊缝接头处均应错开，接头处弧坑填满，焊渣及时清理干净，最后一层焊完后保留焊渣，焊缝要平整，杜绝缺焊现象，焊缝余高要求在1～2 mm。

焊后应缓冷,工件整体冷至室温后，清除焊渣。

驱动轴主要承受扭转扭力和剪切力，驱动轴在改制后主要轴杆长度发生变化，其它部分完全与改制前完全一致，所以主要针对发生改变部分进行受力分析，其它力基本忽略不计。驱动轴所承受的扭矩一般来自两个方向，一个是由发动机传递来的扭矩，另一个是驱动轮传递来的扭矩。套筒壁厚过大或过小均无法满足改制要求，过大影响驱动轴动平衡，导致受力不均，易产生断裂和驱动轴抖动；过小导致焊接应力集中，易产生焊接开裂等缺陷。所以套筒厚度满足焊接要求的条件下尽量小。

2改制技术方法

（1）驱动轴位置选择

驱动轴连接变速箱和驱动轮，在其杠杆力的作用下，轮毂端的力矩较大。驱动轴切割线选择原则：切割最佳位置为中心位置，两端受力均匀。如果驱动轴杆身偏短，切割位置应尽量选择靠近轮毂单元一侧。

 划取十字基准线、尺寸校核线、切割线，基准线、切割线、尺寸校核线的布置需要采用统一基准。

 将驱动轴用Y形铁块架空水平放置于平板，用高度尺划出两侧轴向中心线。由球笼与转向节之间划出长度方向中心线，以此中心线为基准划出切割线和两端尺寸校核线。

 驱动轴加长，采用两件改一件，需要在中心线两侧分别划出二分之一改制长度为切割线，切割时一件选用右侧，另一件选用左侧对称切割，选定的左右件组装一起即得到所需要的改制长度。

 驱动轴缩短，采用一件改一件，在中心线两侧分别划出二分之一改制长度，得到左右两根切割线，切割后将中间段取出，左右件对中组装即得到所需要的改制长度。

各线划取完毕之后，就需要对驱动轴进行切割。切割工具使用手持砂轮机或试样切割机。依据切割线进行切割。切割完毕对端口两端要进行打磨加工焊接坡口，焊接坡口要求为5x45°。

（2）加工连接套管与键销

连接衬套管的作用：是增加驱动轴改制后的抗拉和抗扭强度，加强驱动轴断面连接强度。连接衬套管壁厚5mm为宜，衬套配合方式为过盈配合，材料为45#钢调质料，两端与杆身搭接量各为40mm。套管直径不宜过粗，避免形成节变导致应力集中，同时，影响驱动轴的动平衡。

 键销的作用：是将切开后的两段驱动轴有机连成一体，旋转时在衬套管作用下形成共同抗扭效果。键销直径5mm，配合方式为过盈配合，材料为45#钢调质料或选用标准键销，键销的长度为衬套外径- 6mm，插入衬套管两端各低于平面3mm作为塞焊缝的厚度，这样，驱动轴杆在键销作用下与连接衬套管形成铆焊。抗拉强度和抗扭强度可以得到进一步保障。

（3）驱动轴断面退火与钻孔

驱动轴杆件材料为40cr钢，经热处理后硬度极高，使用全钴钻头也无法在杆身上实现钻孔，需要在驱动轴距断面40mm内进行退火处理，退火时局部加热至暗红色，让其自然冷却。经过退火处理的断面，可以使用含钴钻头进行钻孔，断面的焊接性能也得到改善。

驱动轴销孔位置距断口25mm，在杆件直径中心线划线钻孔，销孔直径为5mm，两孔互为垂直。连接衬套孔位置以中心线为基准，往两边各取25mm划线钻孔，钻孔直径为5mm，两孔互为垂直，也可将衬套与驱动轴合装后一起钻孔，方法是将连接衬套孔位置按设计要求预先划好线，在装配焊接完成后，将杆件用台虎钳夹紧用摇臂钻对准衬套孔一次加工完成。

（4）装配、焊接

 装配与点焊，首先将衬套管装入驱动轴任意一段内，采用V型铁块把两段割开的驱动轴对中摆平放直，用高度尺校准轴向中心线，用游标卡尺在尺寸校核线上验证改制尺寸。在轴向中心线和尺寸校核线都满足改制要求时，对接断口进行点焊固定，此道工序需要经过反复多次调校和验正，不断点焊加固，确认无误才能最终完成焊接。

驱动轴断口完成焊接同时，清理焊缝将衬套管移至中心，保证轴向中心线重合。

（5）衬套管与驱动轴焊接

 选用手弧焊机、J506焊条，焊条加热到150°保温使用。可用简易方法加热，用一圆形钢管长度大于焊条，一端封闭装入焊条将口用钢板点焊，用氧、乙炔火焰稍作加热即可。

 衬套管与驱动轴进行焊接，焊接为环形圆周满焊，焊缝形式为121骑缝式焊缝，焊缝一道压一道。首先，将衬套管未倒角部分与驱动轴焊接形成第一道焊缝，第二层焊缝为首道焊缝与衬套管倒角部分焊接成第二道焊缝，首道焊缝与驱动轴焊接形成第三道焊缝，最后，在第二层的两条焊缝中间再焊出一条焊缝，形成骑缝式外凸焊缝。

（6）衬套管与驱动轴键销焊接

 键销插入衬套管与驱动轴钻通的孔，两边不露头内凹约3mm，用塞焊将孔填满，使驱动轴、键销及衬套管焊成一体。

 焊接完成之后，用氧、乙炔对焊缝加热稍作回火自然冷却。使焊缝横向收缩形式的不圴匀应力有所释放。之后对焊缝飞溅、夹渣等进行打磨、喷漆防锈处理。

3、结束语

   驱动轴改制解决了试制样车功能验证样件装配的问题，缩短了产品开发试制验证周期，保障了产品开发所需的各类试制样车的顺利交付，加快了产品开发项目进度。

4、参考文献

[1] 王宏雁 陈君毅。汽车车身轻量化结构与轻质材料[M]。北京大学出版社，2009。

[2] 王洪光。实用焊接工艺手册[M]。化学工业出版社，2013。

[3] 王运赣。快速成型技术[M]。华中科技大学出版社，1999。

[4] 冯美斌。汽车轻量化技术中新材料的发展及应用[J]。汽车工程，2006（6）.