本发明公开了一种用于车辆的叉臂及其加工方法，包括：对第一板材的表面铣削得到形成V型结构的两根叉臂骨架；在所述两根叉臂骨架的V型结构开口向外延伸的端面顶部钻削得到两个车架连接孔；在所述两根叉臂骨架的V型结构的交接部位的连接端的端面顶部钻削得到转向节连接孔；对所述转向节连接孔和所述车架连接孔攻丝得到具有内螺纹的所述转向节连接孔和所述车架连接孔，完成叉臂的加工；所述车架连接孔用于连接所述叉臂和车架，所述转向节连接孔用于连接所述叉臂和转向节。本发明采用“一体式”数控铣削加工成型，加工工艺简单、前期准备工作量少、可在保证各个部位强度的前提下，控制材料本身由砂眼造成的不必要的隐患，材料一体性好，强度大。
1.一种用于车辆的叉臂的加工方法，其特征在于，包括：对第一板材的表面铣削得到形成V型结构的两根叉臂骨架；
在所述两根叉臂骨架的V型结构开口向外延伸的延伸端，在所述延伸端的径向端面上，沿轴向钻削得到两个车架连接孔；
在所述两根叉臂骨架的V型结构的交接部位的连接端，在所述连接端的径向端面上，沿轴向钻削得到转向节连接孔；
对所述转向节连接孔和所述车架连接孔攻丝得到具有内螺纹的所述转向节连接孔和所述车架连接孔，完成叉臂的加工；
所述车架连接孔用于连接所述叉臂和车架，所述转向节连接孔用于连接所述叉臂和转向节。
2.如权利要求1所述的用于车辆的叉臂的加工方法，其特征在于，所述铣削过程包括：
采用机床卡具夹紧所述第一板材，依序初铣、精铣所述第一板材得到形成V型结构的两根叉臂骨架的各自的两外表面；
依序初铣、半精铣和精铣所述形成V型结构的两根叉臂骨架的内侧面和与所述内侧面相对的外侧面。
3.如权利要求2所述的用于车辆的叉臂的加工方法，其特征在于：初铣和精铣得到形成V型结构的两根叉臂骨架的各自的两外表面的方法均为端铣，所述端铣的初铣转速为400r/min，所述端铣的精铣转速为1000r/min；
初铣、半精铣和精铣所述形成V型结构的两根叉臂骨架的内侧面和与所述内侧面相对的外侧面的方法均为逆铣，所述逆铣的初铣转速均为600r/min，所述逆铣的半精铣转速和精铣转速均为1000r/min。
4.如权利要求1所述的用于车辆的叉臂的加工方法，其特征在于，所述钻削得到两个车架连接孔包括：
采用机床卡具夹紧所述叉臂骨架使所述V型结构开口向外延伸的端面向上处于水平状态，对所述V型结构开口向外延伸的延伸端，在所述延伸端的径向端面上，沿轴向以
600r/min的钻孔速度钻削得到所述两个车架连接孔：将所述叉臂骨架垂直翻转180°使所述V型结构的交接部位的连接端的端面向上处于水平状态，对所述连接端，在所述连接端的径向端面上，沿轴向以600r/min的钻孔速度钻削得到所述转向节连接孔。
5.如权利要求1所述的用于车辆的叉臂的加工方法，其特征在于，还包括：采用机床卡具夹紧第二板材，初铣和精铣所述第二板材的表面，得到减震器连接件的外表面；
采用钻头对所述减震器连接件的U型结构开口向外延伸的侧壁钻孔得到所述减震器连接孔；
将所述减震器连接件焊接到所述两根叉臂骨架的V型结构的交接部位的连接端的一外表面上。
6.如权利要求5所述的用于车辆的叉臂的加工方法，其特征在于：所述初铣所述第二板材的表面的铣削转速为600r/min，所述精铣所述第二板材的表面的铣削转速为1000r/min，所述铣削所述减震器连接件得到U型结构开口的铣削转速为1000r/min，所述采用钻头对所述减震器连接件的U型结构开口向外延伸的侧壁钻孔的转速为600r/min。
7.如权利要求1所述的用于车辆的叉臂的加工方法，其特征在于，还包括：采用机床卡具夹紧所述两根叉臂骨架，在所述形成V型结构的两根叉臂骨架的各自的两外表面上铣削得到具有一字型结构的减重槽。
8.如权利要求7所述的用于车辆的叉臂的加工方法，其特征在于：所述铣削得到具有一字型结构的减重槽的铣削转速为1000r/min。
9.一种采用如权利要求1所述的加工方法加工的用于车辆的叉臂，包括两根叉臂骨架、车架连接孔和转向节连接孔，其特征在于：所述两根叉臂骨架构成V型结构，
所述车架连接孔位于所述两根叉臂骨架的V型结构开口向外延伸的延伸端，在所述延伸端的径向端面上；
所述转向节连接孔位于所述两根叉臂骨架的V型结构的交接部位的连接端，在所述连接端的径向端面上；
所述车架连接孔用于连接所述叉臂和车架，所述转向节连接孔用于连接所述叉臂和转向节。
10.如权利要求9所述的叉臂，其特征在于，还包括：具有U型结构开口的减震器连接件，其设置在所述两根叉臂骨架的V型结构的交接部位的连接端的一外表面上，所述减震器连接件的U型结构开口向外延伸的两侧壁上各设置有一减震器连接孔；和/或者，具有一字型结构的减重槽，其设置在形成V型结构的两根叉臂骨架的各自的两外表面上。
用于车辆的叉臂及其加工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及汽车零件领域，具体地说，涉及一种用于车辆的叉臂及其加工方法。
背景技术
[0002] 叉臂是汽车悬架系统中的主要零件之一。由叉臂、弹簧及减震器组成的悬架系统是车轮与车身连接的唯一桥梁，车身受到的所有重力以及其他外力都是由悬架系统来承担，并最终传递给车轮和地面。与此相反，汽车在地面受到的所有阻力以及其它的作用力也都是通过悬架系统传递给车身的。由此可知，车身与地面的所有相互作用力都是通过叉臂来实现的，叉臂是汽车的主要承载结构。通常车辆的悬架系统采用双叉臂的结构，该结构通过上下两个叉臂的相互作用，使车辆受到的大部分的力都由弹簧和减震器来承担，从而减缓由于地面冲击对车辆造成的震动，使汽车稳定行驶，给驾驶者以及乘客带来舒适的享受。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，是汽车上的关键零部件之一，具有很高的强度要求。因此，人们对叉臂进行了大量的研究，便形成了当今社会上汽车中形形色色的叉臂结构设计，不断提升汽车的性能。
[0003] 但是，现有叉臂的结构设计主要是针对普通汽车而进行的，大多数都具有质量大、强度相对过高以及不适应于单件小批量快速生产的特点。从具体结构上来说，现有的叉臂大多是采用钢材锻造而成的实心零件，以小型汽车下叉臂为例，其具体结构主要分为：叉臂骨架、车架连接孔、转向节连接孔、减震器连接孔等几个部分。叉臂骨架结构是整个叉臂的关键部分，它为整个叉臂的其它部分提供了一个基体，其它部分都附属在叉臂骨架结构之上；车架连接孔通过销将叉臂与车架相连，将叉臂受到的力直接传递给车架，实现了车辆行驶系与车辆底盘的可靠连接。转向节连接孔用于安装车辆转向系统的转向主销，使主销内倾，从而在车辆行驶的过程中将汽车的重力以及行驶阻力转化为汽车转向的自动回正力，使得汽车在行驶过程中行驶方向有偏移的情况下总有一个力来使得汽车的行驶方向趋向于车辆行驶的正前方，提高车辆的行驶稳定性。减震器连接孔将减震器以及套在减震器外面的弹簧与叉臂连接起来，减震器的另一端与车架相连。在车辆受到冲击的情况下使得减震器和弹簧在叉臂和车架之间不断的震动，从而减缓车身的震动。总体来说，现有的这些汽车用的叉臂，采用实芯钢材制造而成，重量惊人、强度远远地超过了重量只有两百公斤左右赛车的需求，强度过剩、尺寸很难满足一般赛车的使用要求而且加工工艺过程比较复杂、加工周期相当的长，只适用于汽车领域这样的大批量生产方式，不适用于使用在现在日益繁盛的赛车领域当中来。因此，需要设计出一种强度满足赛车要求、重量轻、尺寸合理并且加工工艺简单、加工方便、使用简单的轻量化赛车叉臂。
[0004] 现在的车辆制造中，叉臂是重要部件之一，不但要使车辆具有足够的强度以及持久性还需要车辆能够在复杂路况下能够承受多变的冲击载荷并稳定运行、具有良好的驾驶性能，还需要提供减震器的固定装置。
[0005] 目前的叉臂，多为锻造毛坯经过模压成型等后续加工而成，零件结构及加工工艺复杂、质量重、成本高，并且相对赛车来说，叉臂强度过剩、制造周期长。因此，需要对叉臂进行轻量化、通用性及高强度的设计。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是现有的叉臂多采用模压成型，加工方法复杂、制造周期长。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] 一种用于车辆的叉臂的加工方法，包括：对第一板材的表面铣削得到形成V型结构的两根叉臂骨架；在所述两根叉臂骨架的V型结构开口向外延伸的延伸端，在所述延伸端的径向端面上，沿轴向钻削得到两个车架连接孔；在所述两根叉臂骨架的V型结构的交接部位的连接端，在所述连接端的径向端面上，沿轴向钻削得到转向节连接孔；对所述转向节连接孔和所述车架连接孔攻丝得到具有内螺纹的所述转向节连接孔和所述车架连接孔，完成叉臂的加工；所述车架连接孔用于连接所述叉臂和车架，所述转向节连接孔用于连接所述叉臂和转向节。
[0009] 进一步，所述铣削过程包括：采用机床卡具夹紧所述第一板材，依序初铣、精铣所述第一板材得到形成V型结构的两根叉臂骨架的各自的两外表面；依序初铣、半精铣和精铣所述形成V型结构的两根叉臂骨架的内侧面和与所述内侧面相对的外侧面。
[0010] 进一步：初铣和精铣得到形成V型结构的两根叉臂骨架的各自的两外表面的方法均为端铣，所述端铣的初铣转速为400r/min，所述端铣的精铣转速为1000r/min；初铣、半精铣和精铣所述形成V型结构的两根叉臂骨架的内侧面和与所述内侧面相对的外侧面的方法均为逆铣，所述逆铣的初铣转速均为600r/min，所述逆铣的半精铣转速和精铣转速均为1000r/min。
[0011] 进一步，所述钻削得到两个车架连接孔包括：采用机床卡具夹紧所述叉臂骨架使所述V型结构开口向外延伸的端面向上处于水平状态，对所述V型结构开口向外延伸的延伸端，在所述延伸端的径向端面上，沿轴向以600r/min的钻孔速度钻削得到所述两个车架连接孔；将所述叉臂骨架垂直翻转180°使所述V型结构的交接部位的连接端的端面向上处于水平状态，对所述连接端，在所述连接端的径向端面上，沿轴向以600r/min的钻孔速度钻削得到所述转向节连接孔。
[0012] 进一步，还包括：采用机床卡具夹紧第二板材，初铣和精铣所述第二板材的表面，得到减震器连接件的外表面；铣削所述减震器连接件得到U型结构开口；采用钻头对所述减震器连接件的U型结构开口向外延伸的侧壁钻孔得到所述减震器连接孔；将所述减震器连接件焊接到所述两根叉臂骨架的V型结构的交接部位的连接端的一外表面上。
[0013] 进一步：所述初铣所述第二板材的表面的铣削转速为600r/min，所述精铣所述第二板材的表面的铣削转速为1000r/min，所述铣削所述减震器连接件得到U型结构开口的铣削转速为1000r/min，所述采用钻头对所述减震器连接件的U型结构开口向外延伸的侧壁钻孔的转速为600r/min。
[0014] 进一步，还包括：采用机床卡具夹紧所述两根叉臂骨架，在所述形成V型结构的两根叉臂骨架的各自的两外表面上铣削得到具有一字型结构的减重槽。
[0015] 进一步：所述铣削得到具有一字型结构的减重槽的铣削转速为1000r/min。
[0016] 进一步，所述叉臂优选用于赛车。
[0017] 本发明所要解决的另一技术问题是现有的叉臂的零件结构复杂。
[0018] 本发明的技术方案如下：
[0019] 一种采用上述的加工方法加工的用于车辆的叉臂，包括两根叉臂骨架、车架连接孔和转向节连接孔，所述两根叉臂骨架构成V型结构，所述车架连接孔位于所述两根叉臂骨架的V型结构开口向外延伸的延伸端，在所述延伸端的径向端面上；所述转向节连接孔位于所述两根叉臂骨架的V型结构的交接部位的连接端，在所述连接端的径向端面上；所述车架连接孔用于连接所述叉臂和车架，所述转向节连接孔用于连接所述叉臂和转向节。
[0020] 进一步，所述叉臂还包括：具有U型结构开口的减震器连接件，其设置在所述两根叉臂骨架的V型结构的交接部位的连接端的一外表面上，所述减震器连接件的U型结构开口向外延伸的两侧壁上各设置有一减震器连接孔；和/或者，具有一字型结构的减重槽，其设置在形成V型结构的两根叉臂骨架的各自的两外表面上。
[0021] 本发明的技术效果如下：
[0022] 1、本发明的叉臂骨架采用“一体式”数控铣削加工成型，相比较传统的铸造成型，本发明的加工工艺简单、前期准备工作量少、可在保证各个部位强度的前提下，控制材料本身由砂眼造成的不必要的隐患，材料一体性好，强度大。
[0023] 2、本发明的叉臂可以采用杆端轴承这样的标准件，实现与车辆其它部件的无缝连接，结构简单，拆装方便，尤其能够满足赛车领域快速拆装的要求。
[0024] 3、本发明的叉臂骨架为V型，整体结构稳定，同时叉臂骨架上设置一字型减重槽减重，保证了高强度的同时具有轻量化的特点。
附图说明
[0025] 图1为本发明的一优选实施例的叉臂的立体图；
[0026] 图2为本发明的一优选实施例的叉臂的主视图；
[0027] 图3为本发明的一优选实施例的叉臂的侧视图；
[0028] 图4为本发明的一优选实施例的叉臂的俯视图。
具体实施方式
[0029] 在一些实施例中两根叉臂骨架的各自的两外表面指的是与具有V型的横截面平行的两个表面。两根叉臂骨架的内侧面和与内侧面相对的外侧面指的是V型的内侧面和与内侧面相对的V型的外表面。
[0030] 如图1～4所示，分别为本发明的一优选实施例的叉臂的立体图、主视图、侧视图和俯视图。该叉臂包括两根叉臂骨架5、车架连接孔2和转向节连接孔3。两根叉臂骨架5构成V型结构。车架连接孔2位于两根叉臂骨架5的V型结构开口向外延伸的延伸端，在所述延伸端的径向端面上。车架连接孔2有两个。车架连接孔2用于通过杆端轴承连接叉臂和车架。将叉臂安装到车架上之后，由车架将V型结构的开口端封闭，从而构成了一个封闭的三角形结构，具有非常好的稳定性，同时在叉臂中间留出了足够的空间，安装减震器、弹簧等零部件。转向节连接孔3位于两根叉臂骨架5的V型结构的交接部位的连接端，在所述连接端的径向端面上。转向节连接孔3用于通过杆端轴承连接叉臂和转向节。
[0031] 在保证结构强度的前提下，可以在形成V型结构的两根叉臂骨架5的各自的两外表面上设置具有一字型结构的减重槽1，使得两根叉臂骨架5呈工字形状。减重槽1的减重设计使得与现有叉臂相比，该叉臂具有材料利用率高、重量轻、强度高的特点。
[0032] 当叉臂作为上叉臂使用时，不需要连接减震器。当叉臂作为下叉臂使用时，该叉臂还包括具有U型结构开口的减震器连接件6，其设置在两根叉臂骨架5的V型结构的交接部位的连接端的一外表面上。减震器连接件6的U型结构开口向外延伸的的两侧壁上各设置有一减震器连接孔4。减震器连接孔4用于将叉臂和减震器及弹簧等带阻尼的零部件相连。
[0033] 在一些实施例中的叉臂可以采用高强度的材料制造，材料本身质量轻，强度高，使整体结构设计更加轻量化。
[0034] 在一些实施例中的叉臂通过采用铣削加工叉臂表面和螺纹加工各个孔结构来得到。该叉臂的加工方法如下：
[0035] 步骤S1：对第一板材的表面铣削得到形成V型结构的两根叉臂骨架5。具体为：
[0036] 步骤S101：采用机床卡具夹紧第一板材，初铣第一板材的一表面，然后翻转第一板材，初铣与该表面相对的第一板材的另一表面。初铣的方法端铣，端铣的初铣转速为400r/min。
[0037] 步骤S102：和初铣的步骤相同，精铣第一板材的上述两个表面形成V型结构的两根叉臂骨架5的各自的两外表面。精铣上述两表面的方法均为端铣，端铣的精铣转速为1000r/min。
[0038] 步骤S103：初铣形成V型结构的两根叉臂骨架5的内侧面和与内侧面相对的外侧面。该初铣的方法为逆铣，逆铣的初铣转速均为600r/min。
[0039] 步骤S104：半精铣形成V型结构的两根叉臂骨架5的内侧面和与内侧面相对的外侧面。该半精铣的方法为逆铣，逆铣的半精铣转速为1000r/min。
[0040] 步骤S105：精铣形成V型结构的两根叉臂骨架5的内侧面和与内侧面相对的外侧面。该精铣的方法为逆铣，逆铣的精铣转速为1000r/min。
[0041] 经过上述步骤得到两根叉臂骨架5。
[0042] 步骤S2：在两根叉臂骨架5的V型结构开口向外延伸的延伸端，在所述延伸端的径向端面上，沿轴向钻削得到两个车架连接孔2。具体为：
[0043] 采用机床卡具夹紧叉臂骨架5使V型结构开口向外延伸的端面向上处于水平状态，对V型结构开口向外延伸的延伸端，在所述延伸端的径向端面上，沿轴向以600r/min的钻孔速度钻削得到两个车架连接孔2。
[0044] 步骤S3：在两根叉臂骨架5的V型结构的交接部位的连接端，在所述连接端的径向端面上，沿轴向钻削得到转向节连接孔3。具体为：
[0045] 将叉臂骨架5垂直翻转180°使V型结构的交接部位的连接端的端面向上处于水平状态，对连接端，在所述连接端的径向端面上，沿轴向以600r/min的钻孔速度钻削得到转向节连接孔3。
[0046] 步骤S2和步骤S3的顺序可以颠倒，并不以本实施例为限。
[0047] 步骤S4：对转向节连接孔3和车架连接孔2攻丝得到具有内螺纹的转向节连接孔3和车架连接孔2，完成叉臂的加工。具体为：
[0048] 步骤S401：采用M12丝锥对转向节连接孔雏形攻丝得到具有内螺纹的转向节连接孔3；
[0049] 步骤S402：将叉臂骨架旋转180度，采用M8丝锥对两个车架连接孔雏形攻丝得到具有内螺纹的两个车架连接孔2。
[0050] 步骤S401和S402的顺序可以改变，在一些优选的实施例中先对转向节连接孔3攻丝是因为承接该实施例中的步骤S3，可以省去将叉臂骨架5转向的步骤。
[0051] 如果该叉臂作为下叉臂使用，则其加工方法还包括：
[0052] 步骤S501：采用机床卡具夹紧第二板材，以600r/min的铣削转速初铣和以1000r/min的铣削转速精铣第二板材的表面，得到减震器连接件6的外表面。
[0053] 步骤S502：以1000r/min的铣削转速铣削减震器连接件6得到U型结构开口。
[0054] 步骤S503：使减震器连接件6的U型结构开口向外延伸的一侧壁水平向上，采用直径为8mm的钻头以600r/min的转速对减震器连接件6的U型结构开口向外延伸的的侧壁钻孔得到两个减震器连接孔4。
[0055] 步骤S504：将减震器连接件6焊接到叉臂骨架5的V型结构的连接端的一外表面上。
[0056] 在一些优选实施例中，还可以在该叉臂骨架5的各自的两外表面上设置具有一字型结构的减重槽1以提高材料利用率、减轻重量、提高强度。该步骤可以在步骤S1～S5的任一步中进行。具体为：
[0057] 步骤S6：采用机床卡具夹紧两根臂叉骨架，在形成V型结构的两根叉臂骨架的各自的两外表面上以1000r/min的铣削转速铣削得到具有一字型结构的减重槽1。
[0058] 此外，由于叉臂承受的载荷比较大，对强度的要求比较高，在完成了机械加工之后，还需要对叉臂进行去毛刺等后续处理，并仔细检查有无加工缺陷、裂纹、表面损伤等。在确定没有问题之后，再对整个叉臂进行热处理，使其力学性能进一步的提高，从而更好的满足使用要求。
[0059] 综上所述，该加工方法为数控铣削成型，总体加工工艺简单。相比传统叉臂，本发3 3
明拥有较轻的质量(铝的密度为2.7g/cm，铁的密度为7.86g/cm)，和更高的强度(7A04-T6的屈服强度为500Mpa)；在叉臂骨架上加工一字型减重槽，使叉臂骨架呈工字形状，材料利用率高，强度好；两个车架连接孔相互平行，便于悬架系统的安装以及调整，使整个叉臂的设计符合目前车辆的使用要求。
[0060] 本发明通过全新的叉臂结构以及连接方式，使得叉臂具有轻量化、通用性、简便性与高强度的特点。本发明的叉臂可以采用了市场上常见的标准件，并结合高强度材料(航空铝材、钛合金、碳纤维、镁合金等)，以及合理加工工艺，使整个叉臂的质量大大降低，而强度依然能够满足车辆的使用要求。
