CN102039361A - 一种汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车零部件的制造加工方法。一种汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法，将圆柱形钢材落料、加热，在锻压机床上进行制坯料、预锻、终锻和切边四个顺序工位的锻压；预锻工序是，在上、下模型中锻压成一个圆底平面和竖起的对称两块竖片状耳叉；终锻工序是，在上、下模型中进一步锻压至精确的尺寸；切边工序是将多余由上、下模的合缝处挤出的飞边切除，完成最终锻压成型产品；所述的制坯料工序是，将加热的棒料在模具中复合挤锻压成具有一个法兰板和下方开口向下的凹字形，凹字两侧呈半圆竖块状。采用本发明：锻压成马鞍状坯料的过程中设备并不加大负荷；提高了材料的利用率；减小和节省了设备的投入、投资和电能的消耗，提高了产品质量；降低加工成本；有利环境保护。

Description

一种汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法

(一)技术领域

本发明涉及一种汽车零部件的制造加工方法，特别是涉及汽车突缘叉零件的复合挤锻压成型加工方法。

(二)背景技术

突缘叉是汽车传动系中与花键轴连接的重要关键零件之一，传递发动机的扭矩和承受弯曲组合载荷。目前，全世界卡车、重型卡车、大客车和其他各种车类传动***均采用该突缘叉作为关键的传动部件，因此市场需求量很大，其加工工艺稍作改变，成本稍有变动将引起和产生极大的市场影响和经济效应。

该产品呈马鞍形，两侧对称地竖立两个呈圆片的叉耳，两个叉耳上机加工两个圆孔，两个叉耳的中央是一个较大空口，称作叉口，下部是一个底面积较大的圆形底板法兰。该零件受力强度大，截面又变化较大，目前国内一般制造厂家先采用模锻生产工艺加工成一件呈马鞍形锻件，然后再在两个叉耳上机加两个圆孔和法兰加工螺孔而完成零件的制造生产。

至今，国内外加工突缘叉的工艺是首先将圆柱的钢材棒料截断落料、加热，然后在锻床上进行四个工位的锻压：制坯料、预锻、终锻和切边。

所述的预锻工序是在上、下模型中锻压成一个圆底平面法兰和竖起的对称两块竖块状叉耳；

所述的终锻工序是在上、下模型中进一步锻压至精确的尺寸；

所述的切边工序是将多余的料由上、下模的合缝处挤出飞边，并一圈切除，完成最终锻压成型产品。

传统的锻压工艺第一步制坯料是，将竖直的加热棒料从轴线方向镦粗，然后再移入第二预锻工位。但是从镦粗后略呈腰鼓状的坯料在后一工位中一下子锻压改变成接近最终产品形状，坯料在第二道模具中的变形量是很大的，需要施加的压力较大，而且挤压出的飞边不均匀、飞边量较大，其材料利用率较低，一般仅达到70％，因此，经过多年的摸索，近几年出现了一种改良措施——小损耗模锻加工工艺。

所述的小损耗模锻加工工艺，其特征在于，将圆柱形棒料经制坯工序锻压成呈具有一块圆平面的草帽状坯料，草帽状坯料的圆平面恰好与最终产品突缘叉的圆形底板法兰相近，因此，减轻了后道工序预锻压的工作量，即略微减少了在模具中的变形量，经测算该加工工艺的材料利用率可达75％，该方法已经被较多用户接受，作者王以华以优秀锻模设计实例刊载于机械工业出版社，2009.1版的《锻模设计技术及实例》中，公开于第146-148页。

经实际使用测算，小损耗模锻加工工艺较现有的传统锻压加工方法有所进步，但是，一者材料利用率还希望有更进一步的提高，另外，在第二工位的模具中，坯料的变形量仍较大，由草帽状中间的实心体一下被锻压、分料出中间的大缺口，形变成两侧两块竖片的叉耳，需要的锻压力仍较大，锻压机床吨位的大小导致设备的价格相差很大，消耗的电能也有较大差异。总之概括其存在的不足为：①加工中体积分配还是不合理，金属难以压入较大叉口的两个叉耳，造成两叉耳该用材料的地方没有充足来源，形成折叠、充不满，叉口中间产生大量飞边，增加了变形抗力和投影面积；②浪费了材料，又增加了金属水平投影面积，即模具承受载荷加大，需要选择大设备，吨位要增大1-2级；③由于材料用的比较多，模具的使用寿命要缩短，模具加工和锻造成本也高；④设备吨位大，投入大、电能消耗大。

因此，在不断追求产品高质量、减少能耗，降低成本的今天，本领域的技术人员还希望有更好的锻造加工工艺提供。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种能节省材料、简化工艺，减小加工设备吨位，保证产品质量的汽车突缘叉零件模锻复合挤压精密成型加工方法。

本发明的目的由如下技术方案实现：

一种汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法，首先将圆柱形钢材截断落料、加热，然后在锻压机床上进行制坯料、预锻、终锻和切边四个顺序工位的锻压；

所述的预锻工序是在上、下模型中锻压成一个圆底平面和竖起的对称两块竖片状耳叉；

所述的终锻工序是在上、下模型中进一步锻压法兰底板、中间的叉口和两侧的叉耳至精确的尺寸；

所述的切边工序是将多余由上、下模的合缝处挤出的飞边切除，完成最终锻压成型产品；

其特征在于：所述的制坯料工序是，将加热的棒料在模具中锻压成具有一个法兰板和下方开口向下的凹字形，凹字两侧呈半圆竖块。

进一步，所述坯料凹字形中间缺口的距离为130至70毫米。

再进一步，所述坯料凹字形中间缺口的距离为120毫米。

进一步，所述坯料左右半圆竖块的厚度为80至50毫米。

进一步，所述坯料左右半圆竖块的高度为130至80毫米。

进一步，所述坯料法兰板的直径为200至140毫米，厚度为24至14毫米。

再进一步，所述坯料法兰板的直径为185毫米，厚度14毫米。

采用本技术方案，棒料在首次加热后材质***，相对容易锻压加工变形，因此，按本技术方案在制坯料工序中直接形成一个法兰板和下方为开口向下的凹字形，近似于马鞍形的形状并非很困难，然而在后续的锻压过程中，由于已经具备了与最终产品比较相近的形状，因此在此基础上不必再像原有的小损耗模锻加工工艺加工过程必须采用锻压手段将“草帽”状中间的钢料硬性分料、挤压锻件叉口多余材料，仅需在初步成形的坯料上，适当施加锻压力便能较轻松地完成第二道的预锻工序，达到第二道工序的所需尺寸，继而第三道终锻工序也较易实行，产品标准也较易达到。故不必化费很大吨位的锻压力成型下底板法兰，不会造成两叉耳该用材料的地方没有充足来源，形成折叠、充不满，叉口中间产生大量飞边，增加了变形抗力和投影面积的不良现象和缺陷，不必采用大吨位的锻压机，减小了设备投资，减小了能源的消耗，只需要相应吨位的锻压设备在初步成型的基础上进一步精细锻压，容易达到和满足最终成品的尺寸和技术要求，提高了产品质量。

本发明的有益效果为：①由于本发明镦粗预制坯料工序是在钢料加热后加工的，材料处于比较软的状态，因此在锻压成马鞍状坯料的过程中设备并不加大负荷；②采用本发明大大节省了原材料，也即大大提高了材料的利用率，一般每件汽车突缘叉的重量为6-10公斤左右，现有技术的材料利用率在68至75％之间，而采用本发明后材料的利用率可达85至90％之间；③由于在镦粗预制坯料工序中已形成近似马鞍形的坯料了，具有与最终产品比较相近的形状，因此后续的逐步精细锻压时所需锻压力不必很大，减小和节省了设备的投入、投资和电能的消耗，在原有加工技术中，锻压机的吨位必须在4000至5000吨之间，而采用本发明后锻压机的吨位仅需2500吨即可满足加工要求，由此可见设备、能源方面的节约是十分可观的，对于一些没有4000吨以上大吨位锻压设备的场合，以较小吨位锻压机床也能制作突缘叉零件了，降低了制作的设备条件；④由于在镦粗制坯料工序中已形成近似马鞍形的坯料了，后续加工中不出现明显的折叠、充不满，大量飞边等现象，提高了产品质量；⑤模具在加工中不受到过大的锻压力，延长了模具的使用寿命，降低了锻造加工成本；⑥设备吨位减小，锻压中产生的振动噪音也相应减小，有利环境保护。

(四)附图说明

图1是现有技术汽车突缘叉的锻压成型方法，截断的钢棒料主视图；

图2是图1经制坯料工序镦粗后的坯料主视图；

图3是小损耗模锻加工工艺，突缘叉的锻压成型方法，截断的钢棒料主视图；

图4是图3经制坯料工序，形成草帽状的坯料主视图；

图5是本发明汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法，截断的钢棒料主视图，由图可示，钢棒料的长度较图1、图3者短；

图6是图5经制坯料工序，形成初步马鞍状的坯料主视半剖图；

图7是图6的侧视半剖图；

图8是汽车突缘叉的俯视图；

图9是汽车突缘叉的左或右视半剖图；

图10是汽车突缘叉的主视图；

图11是汽车突缘叉锻压成型方法，第三道终锻工序，模具的俯视图；

图12是本发明汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法，第一道制坯料工序的主视剖面图；

图13是图12的俯视图；

图14是本发明汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法，在锻压机床上进行制坯料、预锻、终锻三个工位进行操作的作业示意图。

图中，1是突缘叉的预锻工位，2是突缘叉的制坯料工位，3是是突缘叉的终锻工位。

(五)具体实施方法

以下结合附图和实施例对本发明作详细说明：

一种汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法，首先将圆柱形钢材截断落料、加热，然后在锻压机床上进行制坯料、预锻、终锻和切边四个顺序工位的锻压；所述的预锻工序是，在上、下模型中锻压成一个圆底平面和竖起的对称两块竖块状的叉耳；所述的终锻工序是，在上、下模型中进一步锻压法兰底板、中间的叉口和两侧的叉耳至精确的尺寸，所述的切边工序是将多余由上、下模的合缝处挤出的飞边切除，完成最终锻压成型产品；所述的制坯料工序是，将加热的棒料在模具中锻压成具有一个法兰板和下方开口向下的凹字形，凹字两侧呈半圆竖块。

所述坯料凹字形中间缺口的距离为120毫米，坯料左右半圆竖块的厚度为77毫米，坯料左右半圆竖块的高度叉耳为112.5毫米，坯料法兰板的直径为185毫米，厚度15毫米。

突缘叉的锻压成型方法，包括下料、加热，下料后的金属材料经加热后，压扁、在制坯模中进行复合镦挤，在封闭的下模型腔中正挤叉口外形成产品带对称叉耳，在上下模之间镦粗形成近似圆法兰的预制坯料，然后将预制坯料直接放在预锻模膛法兰模膛中，使整个预制件上法兰、两个叉耳能平放入预锻模膛，通过上模向下运动将金属压入模膛，然后将锻件翻转90°放入终锻模模膛中进行精密成型，并切除飞边。

突缘叉的锻压成型方法，其中制坯料的模具结构包括上模、下模、排气孔、排气槽和顶杆孔。压扁后坯料在下模型腔中正挤成型叉耳，在挤压过程通过排气孔，排气槽排出模具内的热气，能保证两个叉耳充满良好，法兰板在成型模上、下模之间形成，使难成型法兰板和叉耳部位早成型，然后通过顶杆孔中顶杆顶出。放入预锻成型模下模，法兰板和叉耳均在型腔正中，保证预制坯料与预锻成型模一致，改善其预锻成型的金属的流动、体积分配不合理、减少锻件水平投影面积，也相应减小锻造设备吨位，然后通过预锻模顶杆孔中顶杆顶出。将预锻件翻转90°放入终锻成型模下模最终成型，保证产品合格。

总之，本发明汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法采用了复合挤压制坯料成型满足了最终成型需要的金属的流动、体积分配、设备吨位等成型规律，变形机理为将正挤压和镦粗揉合在一起形成复合的组合。采用本发明：锻压成马鞍状坯料的过程中设备并不加大负荷；提高了材料的利用率；减小和节省了设备的投入、投资和电能的消耗，提高了产品质量；降低加工成本；有利环境保护。

Claims (7)

1.一种汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法，首先将圆柱形钢材截断落料、加热，然后在锻压机床上进行制坯料、预锻、终锻和切边四个顺序工位的锻压；

所述的预锻工序是在上、下模型中锻压成一个圆底平面和竖起的对称两块叉耳；

所述的终锻工序是在上、下模型中进一步锻压法兰底板、中间的叉口和两侧的叉耳至精确的尺寸；

所述的切边工序是将多余由上、下模的合缝处挤出的飞边切除，完成最终锻压成型产品；

其特征在于：所述的制坯料工序是，将加热的棒料在模具中复合挤锻压成具有一个法兰板和下方开口向下的凹字形，凹字两侧呈半圆竖块。

2.根据权利要求1所述汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法，其特征在于所述坯料凹字形中间缺口的距离为130至70毫米。

3.根据权利要求1或2所述汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法，其特征在于所述坯料凹字形中间缺口的距离为120毫米。

4.根据权利要求1所述汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法，其特征在于所述坯料左右半圆竖块的厚度为80至50毫米。

5.根据权利要求1所述汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法，其特征在于所述坯料左右半圆竖块的高度为130至80毫米。

6.根据权利要求1所述汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法，其特征在于所述坯料法兰板的直径为200至140毫米，厚度为24至14毫米。

7.根据权利要求1或6所述汽车突缘叉的复合挤锻压成型方法，其特征在于所述坯料法兰板的直径为185毫米，厚度14毫米。

Images