QC中華人民共和國汽車行業標準乘用車轉向器齒條發布2023-11-01實施I前言 Ⅲ 1 13術語和定義 14技術要求 25試驗和測試 7I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國汽車標準化技術委員會(SAC/TC114)提出并歸口。本文件起草單位：上海北特科技股份有限公司、南京東華智能轉向系統有限公司、耐世特汽車系統(蘇州)有限公司、新鄉艾迪威汽車科技有限公司、浙江世寶股份有限公司、荊州恒隆汽車零部件制造有限公司、中國汽車工程研究院股份有限公司、博世華域轉向系統有限公司、上汽集團乘用車技術中心、一汽光洋轉向裝置有限公司。本文件主要起草人：王宗仁、吳聰聰、陳春華、蔡向東、許振、王正、王共濤、曹偉、宋德喜、徐偉杰、王書艷、張宏偉、孫欽財、顧熊煒、艾紅霞、許月輝、羅俊群、周群、楊志嶺、徐建國、張成寶、文媛媛。本文件及其所代替文件的歷次版本發布情況為：本文件為首次發布。1乘用車轉向器齒條1范圍本文件規定了乘用車轉向器齒條的技術要求和試驗、測試方法。本文件適用于乘用車轉向器齒條(其中機械性能和熱處理部分適用于中碳和中合金結構鋼)。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T228.1金屬材料拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法GB/T229金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法GB/T5617鋼的感應淬火或火焰淬火后有效硬化層深度的測定QC/T529—2013汽車液壓動力轉向器技術條件與試驗方法QC/T972—2014汽車電控液壓助力轉向器總成技術要求和試驗方法QC/T1081—2017汽車電動助力轉向裝置QC/T29096—2014汽車轉向器總成臺架試驗方法QC/T29097—2014汽車轉向器總成技術要求ISO16232清潔度標準3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。用硬度計在靠近試樣的邊緣處測得的硬度。半徑一半處位置的硬度。硬度surfacehardness用硬度計在齒條材料圓柱體表面位置直接測得的硬度。2包含中心、1/4D和邊緣3個位置的硬度規定范圍。齒條硬度均勻性rackhardnessuniformity齒條橫截面同圓周硬度的散差大小和同支齒條頭、中、尾不齒條應力變形rackstressdeformation轉向齒條在后續制齒、高頻淬火等加工時，由于零件中殘余應力的釋放所導致的彎曲變形。模擬制齒齒槽形狀，在被測試件上銑出長條形缺口進而檢測殘余應力大小和方向的方法。在被檢測殘余應力的零件上，截取試樣并通過按規定開取狹縫，使殘余應力釋放，以便檢測應力導致的變形程度和方向的測試方法。絲桿有效工作導程長度activethreadrangeofballscrew絲杠球螺母球道所覆蓋到的絲杠工作區間的長度。硬度散差scatteredhardnessdifferent實物產品硬度在檢測規定位置和范圍實際值的分散范圍大小。4技術要求4.1一般要求4.1.1乘用車轉向器齒條應按照規定程序及設計規范、圖樣和工藝要求進行制造、驗證和確認。4.1.2乘用車轉向器齒條從總體結構上包括兩側螺紋端、銑齒段、滾珠絲杠或光桿等部分。4.1.3乘用車轉向器齒條在設計過程中應進行潛在失效模式分析和相應的強度核算。4.1.4乘用車轉向器齒條材料可以選用調質和非調質鋼材料。調質材料應考慮材料的淬透性，并且其熱處理規范應與材料種類和加工交貨狀態相適應。4.1.5本章各項要求客戶有要求的按客戶要求，沒有要求的按本文件執行。4.2尺寸精度和形位公差4.2.1齒部精度和齒形偏差4.2.1.1齒部精度和齒形偏差要求的主要項目見表1和表2。4.2.2桿部精度桿部精度要求的主要項目見表3。3表1齒條齒部主要項目精度要求齒部精度項目12法向壓力角(α)20°±30'或25°±30°3左或右斜β?±5',0°~15°4齒距偏差(Fpf)562個相鄰齒變化量≤0.025mm,整齒變動注：變節距齒條按客戶要求。精度項目說明1推薦數值為6mm、導程誤差波動與最小值之差，見圖12(垂直于導程方向)3跳動圓柱度定義見圖2螺母、換向器、滾珠等其他零件的集成相關，在實際應用中，還需根據總成性能4桿部精度項目1直線度2一般選取h9級精度，具體各組織依據裝配和設計要求進行3圓度4.2.3.2內螺紋基孔制應滿足6H,外螺紋基軸制應滿足6g的精度要求。4.2.4粗糙度齒條各部分粗糙度應符合表4的要求。5表4齒條各部分粗糙度要求1234564.3.1機械性能4.3.1.1齒條毛坯的基體機械性能要求參照表5。調質后消應力狀態的機械性能指標參照表中的調質狀態。表中沒有包含的材料及交貨狀態由供需雙方根據實際情況確定。表5齒條毛坯基體性能要求強度11/4D硬度HRC22～281/4D硬度HRC20～26或邊緣硬度或表面硬度HRC20～25240Cr/45Cr系列合金結構鋼調質狀態1/4D或全截面硬度HRC22～29345MnV系列非調質合金結構鋼拉拔消1/4D硬度HRC25～30455#/S55C系列正火狀態4.3.1.2成品齒條機械性能應滿足設計和相關標準的要求。除有特殊要求外，成品齒條的功能、性能應滿足表6的要求。需要時，需方可以提出全截面、表面硬度和或齒條硬度均勻性、硬度散差表6成品齒條性能要求性能項目1靜扭或強制商沒有要求的，按右側標準條款的要求執行。測試后QC/T972—2014中4.2.2.1的要求2沖擊或逆向商沒有要求的，按右側標準條款的要求執行。測試后QC/T29097—2014中4.26表6成品齒條性能要求(續)性能項目3正向驅動磨損或正轉泥水(沙)正向驅動磨損或正向泥水耐久試驗應滿足制QC/T972—2014中4.2.2.5的要求4QC/T972—2014中4.2.2.3的要求54.3.2應力變形4.3.2.1要求檢測和保證應力變形的零件，應是針對零件的消應力交貨狀態。4.3.2.2對要求保證應力變形能力的齒條零件，供需雙方應就變形檢測的方式和標準進行協商確定。那些超出本文件推薦方法之外的變形檢測方法，供需雙方應就抽樣的數量和原則、檢測的方法、合格判定準則等達成一致，并形成文件規定。4.3.2.3變形檢測應按批次進行，每批至少取2個試樣。4.3.2.4本文件中的試樣尺寸是目前實際使用的較為成熟的尺寸，供需雙方也可根據實際零件的情況進行適當調整。4.3.2.5供需雙方認為必要時變形方向應區分正負。“背部”方向躬起為“+”,“銑扁”方向躬起為“-”。針對允許的應力變形程度，供需雙方應確定合適的變形指標。當雙方未確定具體指標時，銑扁變形檢測點的跳動數值應滿足≤1mm的要求，切縫變形應滿足≤0.2mm的要求。4.3.2.6變形檢測的方式和試樣加工尺寸應結合產品的類型和特點確定。4.3.2.7應力變形檢測方式的選擇與產品的加工流程直接相關。對于走調質剝皮流程的齒條宜選擇銑扁變形方法檢測；對于走調質拉拔流程的齒條宜選擇切縫變形方法檢測。4.4熱處理4.4.1齒條毛坯基體4.4.1.1齒條毛坯的基體熱處理應滿足零件設計的相應要求。齒條零件毛坯基體材料的典型熱處理種類見表7,生產廠家應根據客戶的設計和加工流程參考選用。表7齒條毛坯基體熱處理狀態性能特點12硬度偏低，適合輾齒加工，但韌性差，強度偏低34.4.1.2齒條毛坯的基體性能的指標參照本文件4.3.1.1條齒條毛坯的基體機械性能表5。74.4.2成品齒條4.4.2.1成品齒條熱處理指標應滿足表8的要求。要求項目備注1齒頂高頻表面硬度HRC50～HRC60/HV1515～HV1700齒根高頻淬硬層深度齒背高頻表面硬度齒背高頻淬硬深度1mm～3.5mm,兩端最大5.5mmMAX桿部高頻表面硬度桿部高頻淬硬深度 2齒部硬度齒根部硬化層深度絲杠部硬度絲杠滾道硬度絲杠滾道硬化層深度注：如果設計對表中個別項目沒有具體合格范圍要求時，表中相應的指標要求可以作為參考值。4.4.2.2表中列舉的是成品齒條典型高頻熱處理項目技術要求，組織可以根據不同實際情況進行調整。當客戶沒有明確感應淬火有效硬化層深度時，按GB/T5617中的規定執行。4.5校核計算4.5.1支撐與受力大小及方向計算。4.5.2彎曲強度校核計算。4.5.3齒面接觸疲勞強度校核計算。4.5.4各部位彈性撓度校核計算。4.5.5螺紋連接強度校核計算。4.5.6CAE受力與變形分析。4.6清潔度4.6.1成品齒條清洗干凈，無污物、無有害毛刺劃傷等。4.6.2機械和電動助力齒條處的污物質量應小于4mg。液壓助力齒條處的污物質量應小于12mg。5試驗和測試5.1尺寸精度和形位公差5.1.1齒部精度和齒形偏差齒部精度和齒形偏差宜采取表9和表10的設備進行檢測。8表9齒條齒部檢測設備測試項目1模數(Z)2法向壓力角(α)3螺旋角(β)45齒距偏差(Fpf)67跨徑差趨勢(可選項目)表10齒條滾珠絲杠測試設備測試項目絲杠螺紋精度由設計決定不檢測，通過導程誤差關注2工作導程長度范圍內)3導程誤差波動(絲杠有效工作導程長度范圍內)4帶標準球的專用檢具5絲杠滾槽粗糙度6絲杠精度跳動7圓柱度5.1.2粗糙度5.1.2.1齒條粗糙度的檢測方法和設備應符合圖樣和企業自身檢測規范的要求。5.1.2.2齒條粗糙度檢測方法和設備見表11。表11齒條粗糙度檢測設備2345R?≤1.6粗糙度儀，R?>1.6粗糙度對比樣塊65.2.1機械性能5.2.1.1齒條毛坯基體5.2.1.1.1齒條毛坯基體機械性能檢測按相應的顧客和設計要求進行。顧客和設計要求沒有明確部分按相應的國標和行業標準進行檢測。9進行檢測。齒條毛坯基體機械性能拉力的檢測按GB/T228.1中規定的進行制樣和檢測。齒條毛坯基體機械性能沖擊的檢測按GB/T229中規定的進行制樣和檢測。齒條毛坯基體機械性能硬度的檢測，視硬度檢測種類的不同，按其相應的標準和要求齒條毛坯硬度檢測涉及以下幾個方面：a)硬度的檢測位置：橫截面硬度檢測位置根據設計、零件生產流程狀態和性能的需要可以有邊緣、1/4D和全截面等幾種要求。b)硬度在需方沒有明確檢測位置時，默認的檢測位置是1/4D處。對圓柱外表面的硬度進行檢測時，應按相應國家標準對檢測結果進行補償。如果不補償需方應明示。c)硬度試樣的取樣和加工尺寸按實際需要確定。試樣加工應按相應國家硬度檢測標準要求保證相應的檢測面粗糙度和檢測面軸線垂直度要求。d)硬度檢測種類的選擇：根據齒條毛坯加工和交貨狀態的不同其檢測種類也不同，見表12。表12齒條毛坯不同狀態硬度檢測種類123正火狀態注：截面同一圓周的硬度檢測點應目視均分3點～5點進行檢測。幾點檢測位置的最大硬度差視5.2.1.2成品齒條成品齒條性能測試要求見下表13。表13成品齒條性能測試要求性能項目1QC/T972—2014中5.3.2.1的要求2QC/T29096—2014中5.2.2.2的要求3正向驅動磨損或正轉泥水(沙)耐久試驗QC/T1081—2017中5.4.1的要求QC/T529—2013中7.4.2的要求QC/T972—2014中5.3.2.5的要求45振動5.2.2應力變形5.2.2.1齒條應力變形的檢測，采用銑扁測試和切縫測試的方法進行。當供需雙方需要修改、補充或另行采用其他方法進行檢測時，應就檢測方法、判定準則和試樣加工尺寸等進行明確，并達成一致。5.2.2.2銑扁測試是乘用車轉向器齒條應力變形性能檢測的首選方法。分單齒和雙齒兩種，分別對應銑單扁和銑雙扁兩種變形檢測方法。5.2.2.2.1銑單扁測試本檢測方法，適用于單側制齒的齒條，試驗準備、加工和判定如下：c)試樣按規定尺寸和流程進行加工，流程為：檢測試樣(規定尺寸)→校直→坯料磨削(粗糙度≤R?1.6之內)→銑扁加工→檢測推薦加工尺寸和檢測點位置見圖3。d)零件試樣外徑φ和扁深X的對應關系見表14。e)銑扁加工銑削方式為夾緊并使用盤銑刀垂直于試樣軸線方向往復進行銑削。每次吃刀量不易1)檢測應滿足沒有震動、檢測裝置經校驗準確、光線清楚；2)在檢測時使用V型塊+檢測平臺+跳動檢測裝置進行。支承點A、B和檢測點應符合圖33)檢測之前應先將百分表的指針撥到零點。g)結果判定：變形的合格判定標準，當客戶有要求時以客戶的要求為準。客戶沒有要求時，合表14單扁變形試樣外徑和扁深對應關系表外徑φ85.2.2.2.2銑雙扁變形檢測本檢測方法，適用于雙齒的齒條，試驗準備、加工和判定如下：a)樣品準備和加工要求同5.2.2.2.1條a)～d)。b)檢測加工尺寸和檢測點位置見圖4。c)零件試樣外徑φ和扁深X、Y的對應關系見表15。d)檢測實施：銑雙扁的變形檢測與銑單扁的區別是支撐點在中間A、B,檢測點在兩端。其他檢測步驟和要求與銑單扁相同。e)結果判定：當客戶有要求時以客戶的要求為準。客戶沒有要求時，合格判定標準為≤1mm。圖4雙齒應力檢測尺寸和檢測位置示意圖表15雙扁變形試樣外徑和扁深對應關系表外徑φS5.2.2.3切縫應力測試本檢測方法主要應用于先調質后拉拔流程工藝生產的齒條產品，試樣準備、加工和判定如下：a)檢測按批次、規格和需求數量取b)試樣切縫應使用鉬絲切割機進行切縫。c)試樣按圖4規定的尺寸和流程進行加工。流程為：取檢測試樣(規定尺寸)→如果粗糙度≥R?3.2進行磨削→檢測開口前外徑并標識檢測位置→線切割狹縫→檢測開口前后同一位置外徑。d)推薦加工尺寸和檢測點位置如圖5所示。1)檢測現場應滿足沒有震動，光線充足；2)在實際檢測時，開口前和開口后的檢測應按示意圖規定的位置，做好標識；3)變形的大小=D?-D?。即切縫檢測前外徑一切縫后外徑。f)結果判定：當客戶有要求時以客戶要求為準；客戶沒有要求時，≤0.4mm。5.3熱處理5.3.1齒條毛坯基體5.3.1.1齒條毛坯基體熱處理后應檢測硬度。強度、塑性和沖擊是否檢測由供需雙方另行確定。5.3.1.2齒條毛坯基體機械性能取樣按生產廠家內部規定的取樣數量和位置進行。其位置和數量應對反映批次的性能情況具有代表性。5.3.1.3檢測項目和檢測方法參照5.2.1條的規定。5.3.2成品齒條5.3.2.1成品齒條高頻熱處理后的檢測要求見表16。表16成品齒條高頻熱處理的檢測項目和測試要求要求項目1齒頂高頻表面硬度按硬度要求隨機抽10個齒，檢測齒頂淬回火后的硬度齒根高頻淬硬層深度齒背高頻淬硬深度按硬度和深度要求檢測中間齒根淬回火深度表16成品齒條高頻熱處理的檢測項目和測試要求(續)要求項目2齒部硬度檢測齒根部以下0.6mm處、兩端第二齒根齒根部硬化層深度絲杠部硬度絲杠滾道硬度絲杠滾道硬化層深度5.3.2.2成品齒條高頻熱處理后的硬度和層深檢測，應按客戶具體要求和組織內部檢測規范進行。當客戶沒有明確感應淬火有效硬化層深度檢測方法時，可以按GB/T5617中規定的檢測方法執行。試樣的加工粗糙度、檢測點的間距及距邊緣的位置應符合相應硬度檢測標準的規定。5.4強度測試與核算方法5.4.1乘用車轉向器齒條設計單位應對零件的支撐與受力大小及方向按相應需求和規范進行設計和核算。5.4.2成品齒條強度測試與核算方法應滿足表17的要求。表17成品齒條強度測試與核算強度測試與核算采用方法(需要時附圖說明)彎曲強度校核計算1、受力大小：汽車直線行駛時，拉桿處于設計角度狀態，沿拉桿軸線方向施加2倍最大齒條力的載荷(F),該載荷在垂直于齒條軸線方向的分力(F?)即為齒條彎曲強度計算所需的載荷力(見圖8);2、受力方向：汽車直線行駛時，拉桿處于設計角度狀態，將拉且和齒條軸線垂直的平面內，拉桿的投影線和齒條壓塊的軸線形成的銳角β(見圖6);3、彎曲強度計算公式：(F×S)/W;F—受力大小，S—內拉桿球心到嚙合中心距離，W—為齒條斷面系數(斷面齒條受力方向軸線上的齒條截面慣性矩與質心到受力點距離的比值);齒面接觸疲勞強度2、判定：接觸疲勞應力<材料的許用應力值；3、材料的許用應力值根據熱