汽車傳動軸的制造工藝分析

丁向琴

（南京機電職業技術學院，江蘇 南京 210000）

近年來，在我國市場經濟迅猛發展的巨大影響下，我國重工業逐漸迎來轉型發展的新階段。在這一背景下，汽車制造業以迅猛的發展態勢，成為我國重工業代表性產業。并且基于人們對汽車的消費升級的現實需求，在未來很長一段時間內，我國汽車保有量、產量依然能夠保持高速增長的良好發展趨勢。這就使得處于汽車產業鏈中游的汽車傳動軸制造企業看到了發展的曙光，在市場的刺激下，汽車傳動軸生產制造業也呈現出良好的發展態勢。新時期，面對汽車制造業的國際化擴張，科學技術的巨大影響效應逐漸顯現，工藝技術升級改革也日益成為汽車制造業的主題。汽車傳動軸生產企業，也必須樹立技術創新改革發展觀，將重點放在汽車傳動軸制造工藝上。以顯著的技術革新優勢，與汽車制造原材料供應企業、傳動軸應用整車制造企業一同構建我國汽車產業新發展。

1 汽車傳動軸概述

傳動軸作為一種萬向傳動裝置存在，憑借自身旋轉體少支承、高轉速的特點，擁有顯著的動力衡優勢，起到傳遞動力的作用。作為汽車機械系統中的一個重要連接部件，汽車傳動軸的作用在于與變速箱、驅動橋一起將發動機的動力傳遞給車輪，主要基于軸管、伸縮套以及萬向節三個組成部件相互配合進行工作。一般來講，汽車傳動軸是一種既可連接或裝配，并可移動和轉動的圓形部件，多選用質量輕盈、抗扭性佳的合金鋼管材料制成，同時作為高轉速、少支撐的旋轉體，出廠前均會進行動平衡測試，以保證其絕佳的傳動效果。縱觀汽車傳動軸的三部分構成，各自發揮著不同的作用。其中，軸管是為了降低汽車傳動軸運動過程中的摩擦磨損而存在，類似于軸承，但由于摩擦阻力較大，因而只出現在部分部件的應用上，即軸與承托結構中；伸縮套則發揮了自動調節變速器與驅動橋之間距離的作用。現代工藝處理結構下，花鍵套與傳動軸管連成一體，凸緣叉與花鍵軸相連，從而有效增加了其耐受力強度，便于擠壓成形，滿足了汽車傳動軸在大轉矩工況下的運動需求；萬向節保證了變速器輸出軸與驅動橋輸入軸的等角速傳動，包括十字軸、十字軸承和凸緣叉等幾個部件。

2 汽車傳動軸制造工藝

2.1 雙頭加壓成形工藝

在整車生產制造當中，傳動軸作為關鍵部件存在，其性能情況對汽車的操控性能、燃油經濟性、駕駛安全以及制造成本等都構成了直接的影響。在以往的汽車傳動軸生產中，多采用傳統車削制造工藝進行傳動軸的塑形。雖然這種工藝操作簡單，但卻對金屬原有的流線造成了破壞，容易導致切口處應力過于集中。此種情況的出現，不僅降低了傳動軸使用壽命，更大大增加了傳動軸運行過程中安全事故的發生率，對汽車的駕駛安全造成了極為不好的影響。

而雙頭加壓成形工藝的出現，則使上述問題迎刃而解，能夠提升傳動軸各方面的性能。并且相比較傳統成形工藝而言，雙頭加壓成形工藝采用高溫鑄造成型的方式，因此成本更低，且能夠實現大規模生產，有助于傳動軸生產制造效率的提升。就工藝流程而言，在雙頭加壓成形工藝的作用下，傳動軸需要先后經歷熱軋棒料下料、平頭倒角、退火軟化、表面清理及潤滑、冷擠壓、退火軟化、表面滲碳、表面淬火、低溫回火等多個不同的環節。當工件表面碳含量達1%左右時，再經表面淬火、低溫回火處理，就可以得到顆粒狀碳化物，具有較好的耐磨性、硬度，可以滿足不同環境下傳動軸的運行需要。

2.2 焊接工藝

在汽車傳動軸制造中，焊接始終作為關鍵一環存在，焊接工藝應用情況與傳動軸動平衡特性、使用壽命、傳動強度等息息相關。就當前傳動軸制造而言，采用的焊接工藝主要有兩種，即CO2氣體保護焊、摩擦焊。但受各種因素的影響，這兩種焊接工藝在操作過程中，都會不同程度出現熔化不均勻、金屬飛濺、氣孔、接頭變形等問題，對傳動軸傳動性能的發揮構成了不好的影響。

在此種情況下，一種新型的焊接技術出現，并逐漸取代傳統焊接工藝地位，受到傳動軸制造人士的一致認可。這種工藝技術即激光焊接工藝，它采用高能量密度的激光束，通過控制激光束的峰值功率、能量、寬度、重復頻率等相關參數，來對傳動軸工件表面進行激光輻射加熱，隨著熱量由外耳內的不斷傳導、擴散，達到工件特定熔化值，以實現焊接目的。相對于傳統焊接技術，激光焊接效率更高、速度更快，并且基于激光束的可控性，焊接過程中熱量影響區域更小，這使得焊接縫也較小表面無明顯氣孔、變形情況出現。但通過不斷地實踐，我們也發現，盡管激光焊接具有種種優勢，但在焊接的起始點位置，總會出現凹坑。又由于傳動軸是一種少支撐、高轉速的旋轉體，因此，凹坑的出現會增加傳動軸高速運轉過程中裂紋的發生率，對傳動軸性能造成不好的影響。此種情況下，操作者可采用調整激光束功率值的辦法來改善焊接質量。如一般情況傳動軸焊接完成一圈，需要6s，這時可在起弧區設置0.3s的功率緩升，緊接著，恒定功率4kW焊完一圈，將收弧區緩降0.3s疊加在起弧區，以保證焊縫疊加后的功率能使試樣焊透而又不至于過燒，達到最優焊接質。

2.3 旋鍛工藝

旋鍛工藝簡而言之就是一種通過旋轉鍛壓機進行塑形、加工的制造工藝。基于旋轉鍛壓機本身擁有軋制、鍛造兩方面優勢，因此可以在無震動、平穩的工作狀態下，實現鍛造對象的局部變形。同時，由于旋鍛工藝操作簡單，具有很好的工藝適用性，可以被充分運用在旋壓機、卷板機、成形軋制機、多輥矯直機中，因此，相比其他工藝技術而言，旋鍛工藝更適用于機械自動化生產。汽車傳動軸基于自身功能特點，決定了其必須通過采取軸桿中空化亦或是縮短軸桿長度的辦法達到減重的目的。傳動軸的這一制造特性，決定了它需要一種如旋鍛工藝一般的制造工藝，來幫助傳動軸實現表面加工粗糙度、差值的降低，實現精細化塑形加工制造，由此來促使傳動軸達到輕量化設計目標要求。目前我國汽車制造行業基于綠色節能生產的目標要求，已經形成了成熟的冷旋鍛成形技術，以管件來替代實心棒，可在不產生耗損的情況下，實現50%的減重。

3 汽車傳動軸制造業發展趨勢

未來發展進程中，隨著整車制造工藝的不斷升級，以計算機網絡、信息技術為代表的先進技術優勢逐漸顯現，各種傳統制造工藝也必將被先進技術所取代，從而走向自動化制造加工的道路。尤其是面對全球迅猛發展的汽車制造工業，汽車日產出量始終保持勻速上升的良好發展態勢。這為傳動軸制造企業帶來了供不應求的市場訂單，為達到訂單制造要求，傳動軸制造企業要盡快提升企業制造生產效能，將自動化生產從某一環節拓展至整個傳動軸生產制造流程中，確保生產制造工藝流程的精準。

目前，在汽車傳動軸制造生產中已經出現了以i5自動化數控機床、六軸機器人等為代表的一系列變革，使傳動軸能夠從上料、車削、銑削、銑齒、淬火、檢測、裝運等實現智能流程化管控。這些變化不僅大大減少了傳動軸生產加工工序，促進了生產效率的提升，在智能監控的作用下，更大大提高了傳動軸加工精度，為汽車制造業的轉型升級奠定了堅實的工藝技術基礎。

4 結語

綜上所述，傳動軸作為汽車制造一個關鍵的零部件存在，先進的傳動軸制造工藝能夠保障傳動軸性能，使汽車整體質量有所保障。在未來的發展中，汽車傳動軸制造企業要立足當前行業發展需要，開展積極的制造工藝技術創新改革工作，將關注的視角對準全球智能化、網絡化、數字化發展趨勢，結合傳動軸制造業的實際情況，積極推進與信息技術的深度融合對接，為我國汽車制造業的轉型升級做好充足的準備。