CN114888159A - 一种行星支架锻件的成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种行星支架锻件的成形方法,其包括以下步骤:板材落料;退火;抛丸;磷皂化处理;净成形,对坯料进行分流锻造;冲压缺口,对第一环状结构进行冲压,形成具有缺口的锻件,所述锻件的缺口为多个等分的缺口;冲压销孔,对上述步骤形成的具有缺口的锻件底面进行冲压得到多个均匀分布的销孔;整形,对坯料的底面使用油压机进行整形,在所述下沉面周围进行压印形成若干油槽,对在底面冲压缺口和冲压销孔步骤中产生的撕裂面进行压印形成内槽,最终形成成品锻件。本发明中的行星支架的成形方法中以冲压工艺替代传统工艺中需要车加工、钻孔的工艺,提高了生产效率;净成形成形坯件、节约了原材料,取消了机加工、节约了成本。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零件技术领域,尤其涉及一种行星支架锻件的成形方法
背景技术
行星架是行星齿轮传动装置的主要构件之一,由于其使用量大,需求也较大,制作工艺需要进一步优化改进来满足生产。现有的工艺主要存在以下问题:产品原材料利用率低,仅为52%左右,锻坯需要多次锻造变形,工序多,生产周期长,且为满足锻造变形需要,锻坯需要设计成加工余量大较大的坯件,降低了模具使用寿命,无法大批量生产。
因此,有必要提出一种新的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种行星支架锻件的成形方法,其包括以下步骤:
S1:板材落料,原材料采用板材,根据锻造变形需要对板材进行冲裁,形成中间具有通孔的盘状坯料;
S2:退火,对坯料进行退火处理;
S3:抛丸,对坯料表面进行抛丸处理;
S4:磷皂化处理,在坯料的表面形成保护层;
S5:净成形,对坯料进行分流锻造,将坯料放入成形模具,在模具的挤压下坯料沿轴线分别向上和向下流动,使得在轴线方向上坯料长度增加,通孔的直径减小,形成中空筒状的初始锻件,所述初始锻件包括底面、第一环状结构和第二环状结构,所述第一环状结构位于底面的一侧,所述第二环状结构位于底面的另一侧,所述通孔的周围形成有下沉面,所述第一环状结构和第二环状结构通过通孔相通,所述第一环状结构、第二环状结构和通孔的轴线一致;
S6:冲压缺口,此步骤包括第一工位和第二工位,将初始锻件的底面定位于第一工位上,通过第二工位的冲压模具沿初始锻件的轴线方向自第一环状结构的上方向下对第一环状结构进行冲压,形成具有缺口的锻件,所述锻件的缺口为多个等分的缺口,相邻所述缺口之间形成相应的弧形凸台;
S7:冲压销孔,对S6步骤形成的具有缺口的锻件底面进行冲压得到多个个均匀分布的销孔;
S8:整形,对坯料的底面使用油压机进行整形,并且以所述销孔作为定位销孔,在所述下沉面周围进行压印形成若干油槽,对在底面冲压缺口和冲压销孔步骤中产生的撕裂面进行压印形成内槽,并去除上述步骤中形成的毛刺,最终形成成品锻件。
进一步的,S5步骤坯料锻造成形的过程中,底面的厚度达到6.2mm~6.8mm时坯料停止向下流动,第一环状结构的高度达到25.9mm~26.7mm时,坯料停止向上流动,成形结束。
进一步的,所述下沉面与底面之间具有第一圆角,所述底面与第一环状结构内壁的连接处具有第二圆角,所述第二圆角大于第一圆角,在S6步骤中,对第一环状结构进行冲压后,所述第一环状结构在所述缺口处的残余高度≤0.3mm。
进一步的,S2步骤中退火采用井式炉对坯料进行加热至865℃°~885℃°,保温180分钟,使用冷却风机快速降温,快冷至620℃°~660℃°,关闭风机,随炉冷至小于350℃°出炉。
进一步的,所述内槽的深度为0.02mm~0.07mm。
进一步的,所述油槽的深度为0.7mm。
进一步的,所述第一工位通过对初始锻件的底面进行冲压形成定位孔,通过所述定位孔对所述初始锻件进行定位。
进一步的,在S7步骤中,将定位孔进行重新冲压形成其中一个销孔,销孔的内径大于定位孔的内径。
进一步的,所述锻件的缺口为五等分的缺口,对S6步骤形成的具有缺口的锻件底面进行冲压得到五个均匀分布的销孔,或所述锻件的缺口为四等分的缺口,对S6步骤形成的具有缺口的锻件底面进行冲压得到四个均匀分布的销孔。
与现有技术相比,本发明的一种行星支架锻件的成形方法具有如下一个或多个有益效果:
(1)本发明中的行星支架的成形方法中以冲压工艺替代传统工艺中需要车加工、钻孔的工艺,提高了生产效率;
(2)本发明中的行星支架的成形方法中净成形成形坯件、节约了原材料,取消了机加工、节约了成本;
(3)本发明中的行星支架的成形方法中以锻造盘形坯料取代异形坯件,以中空分流锻造大大降低了锻造力,改善了模具受力状态,提高了模具寿命,适应大批量生产;
(4)本发明中的行星支架的成形方法中净成形锻件后可以根据需要进行一坯多用,可切换进行冲压缺口和冲压销孔,方便生产上灵活安排。
附图说明
图1和图2为本发明实施例中一种型号的行星支架锻件的结构示意图;
图3为本发明实施例中另一种型号的行星支架锻件的结构示意图;
图4为本发明实施例中对板材进行冲裁后的坯料结构示意图;
图5本发明实施例中对坯料进行净成形后的初始锻件的结构示意图;
图6为图4的轴向剖视示意图;
图7为本发明实施例中初始锻件冲压定位孔和缺口的结构示意图;
图8为本发明实施例中初始锻件冲压销孔后的结构示意图;
图9为本发明实施例中坯料经过整形工艺后的结构示意图;
图10为本发明实施例中坯料经过整形工艺后的俯视示意图;
其中,1-底面,2-凸台,3-通孔,4-下沉面,5-销孔,6-油槽,7-第二环状结构,8-第一圆角,9-第二圆角,10-定位孔,11-内槽,A-厚度,B-高度,13-第一环状结构,14-初始锻件。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下。
请参阅图1、图2和图3,本发明实施例中的成品行星支架锻件包括一圆台状的底面1以及多个分布在底面上的弧形凸台2,底面1和凸台2为一体成型,相邻弧形凸台2之间具有缺口,所述凸台2垂直于底面1,所述底面1中心设置有通孔3,所述通孔3的周围形成有下沉面4,所述下沉面4相比于所述底面1下沉,所述底面1还均匀分布有多个销孔5,所述销孔5与所述下沉面4之间还形成有截面为梯形的油槽6,根据需要行星支架可生产为包括五等分缺口和五个销孔或者四等分缺口和四个销孔。所述行星支架的背面包括第二环状结构7,所述通孔3贯穿所述第二环状结构7,所述第二环状结构7的轴线方向与所述通孔3的轴线方向一致。
本发明公开一种行星支架锻件的成形方法,包括以下步骤:
S1:板材落料,原材料采用板材,板材材质优选为SAE1020,请参阅图4,根据锻造变形需要对板材进行冲裁,形成中间具有通孔3的盘状坯料,制料、退火后经前处理后可直接进行成形锻造,可缩短工艺流程,提高生产效率;采用复合冲裁的工艺,落料和冲压通孔3在同一道工序中完成,提高了效率并可实现大批量生产;用冲裁工艺制料可保证坯料间重量相互差保证在15g之间,确保成形工序对坯料重量的要求。原材料选用板材方便采购、运输、储存,采用自动上料机上料,可实现大批量、自动化生产;
S2:退火,去除坯料的应力,减少后续工艺时毛刺的产生,退火采用井式炉对坯料进行加热至865℃°~885℃°,保温180分钟,使用冷却风机快速降温,快冷至620℃°~660℃°,关闭风机,随炉冷至小于350℃°出炉,空冷,进行退火形成的坯料能够有效避免后续冲压缺口时缺口处产生毛刺。
S3:抛丸,对坯料表面进行抛丸处理,使得坯料的表面更具粗糙度,表面积大大增加;
S4:磷皂化处理,在坯料的表面形成保护层,便于后序加工;
S5:净成形,对坯料进行分流锻造,将坯料放入成形模具,在模具的挤压下坯料沿轴线方向分别向上和向下流动,使得在轴线方向上坯料长度增加,通孔3的直径减小,形成中空筒状的初始锻件14,请参阅图5;
请参阅图4和图5,所述初始锻件14包括底面1、第一环状结构13和第二环状结构7,所述第一环状结构13位于底面1的一侧,所述第二环状结构7位于底面1的另一侧,所述通孔3的周围形成有下沉面4,所述第一环状结构3和第二环状结构7通过通孔3相通,所述第一环状结构13、第二环状结构7和通孔3的轴线一致;
具体的,初始锻件采用净成形工艺直接成形,不需要切削加工,满足产品外形尺寸、形状要求,在模具的成形部分建立材料的分流口或分流通道,锻造过程中,材料在充满型腔的同时,部分材料流向分流口或分流通道,本实施例中由于采用中间具有通孔的盘状坯料,工艺为中空分流锻造,使锻造过程材料流动顺畅,降低锻造力。成形时在成形模具的挤压下坯料分别向上和向下两个方向流动,具体流动方向如图6中的箭头,在底面厚度A满足6.2mm~6.8mm时坯料停止向下流动,当第一环状结构13的高度满足25.9mm~26.7mm时B满足25.9mm~26.7mm时,材料停止向上流动。整个锻造过程材料流动顺畅,锻造力降低了约15~20%,改善了模具受力状态,使模具受到的单位应力下降,使模具寿命得到提升。
所述下沉面4与底面1之间具有第一圆角8,底面1与第一环状结构13内壁的连接处具有第二圆角9,所述第二圆角9大于第一圆角8,优选的,第二圆角9为0.3mm~0.6mm,第二圆角9比第一圆角8大0.07mm~0.1mm,这种设计要求,避免后续进行整形时底面1上内槽11不会出现折叠,坯料锻造后金属流线沿轴向连续分布,会显著提高零件的承载能力,硬度提高到87~98HRB之间,满足产品性能。
所述初始锻件14在之后的工序中可按要求加工成包括五等分缺口和五个销孔或者四等分缺口和四个销孔的产品,一种初始锻件可加工成多个型号的产品。
S6:冲压缺口,此步骤包括第一工位和第二工位,将初始锻件14的底面定位于第一工位上,优选的,请参阅图7,在第一工位中通过对初始锻件14的底面进行冲压形成定位孔10,通过所述定位孔10对所述初始锻件14进行定位,
通过第二工位的冲压模具沿初始锻件的轴线方向自第一环状结构13的上方向下对第一环状结构13进行冲压,形成具有缺口的锻件,所述锻件的缺口为五等分或四等分的缺口,相邻所述缺口之间形成相应的弧形凸台2,如图7所示。
缺口处亮带宽度满足0.5~1.2mm,亮带高于底面1,高度差满足≤0.2mm,缺口处产生的撕裂带最低处比亮带低,落差满足≤0.3mm。
对第一环状结构进行冲压后,所述第一环状结构在缺口处相对于底面1的残余高度≤0.3mm。
S7:冲压销孔,请参阅图8,对S6步骤形成的具有缺口的锻件底面进行冲压得到五个或四个均匀分布的销孔5,优选将所述定位孔10进行重新冲压形成其中一个销孔5,销孔5的内径大于定位孔10的内径,冲压销孔取代传统工艺中需要车加工、钻孔的工艺,提高了生产效率;
S8:整形,用200T油压机进行整形工序,确保产品整形后外形尺寸、形状不变形,请参阅图9,以所述销孔5作为定位销孔,且和定位销配合,能够防止整形时销孔5发生变形,在所述下沉面4的周围进行压印形成若干油槽6,对在底面1冲压缺口和冲压销孔步骤中产生的撕裂面进行压印形成内槽11,并去除之前步骤中形成的毛刺,最终形成成品锻件。所述油槽6的深度为0.7mm,所述内槽11的深度为0.02mm至0.07mm。
与现有技术相比,本发明的一种行星支架锻件的成形方法具有如下一个或多个有益效果:
(1)本发明中的行星支架的成形方法中以冲压工艺替代传统工艺中需要车加工、钻孔的工艺,提高了生产效率;
(2)本发明中的行星支架的成形方法中净成形成形坯件、节约了原材料,取消了机加工、节约了成本;
(3)本发明中的行星支架的成形方法中以锻造盘形坯料取代异形坯件,以中空分流锻造大大降低了锻造力,改善了模具受力状态,提高了模具寿命,适应大批量生产;
(4)本发明中的行星支架的成形方法中净成形锻件后可以根据需要进行一坯多用,可切换进行冲压缺口和冲压销孔,方便生产上灵活安排。
在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,除了包含所列的那些要素,而且还可包含没有明确列出的其他要素。
在本文中,所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的,只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解,所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下,本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种行星支架锻件的成形方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:板材落料,原材料采用板材,根据锻造变形需要对板材进行冲裁,形成中间具有通孔(3)的盘状坯料;
S2:退火,对坯料进行退火处理;
S3:抛丸,对坯料表面进行抛丸处理;
S4:磷皂化处理,在坯料的表面形成保护层;
S5:净成形,对坯料进行分流锻造,将坯料放入成形模具,在模具的挤压下坯料沿轴线方向分别向上和向下流动,使得在轴线方向上坯料长度增加,通孔(3)的直径减小,形成中空筒状的初始锻件(14),其中,所述初始锻件(14)包括底面(1)、第一环状结构(13)和第二环状结构(7),所述第一环状结构(13)位于底面(1)的一侧,所述第二环状结构(7)位于底面(1)的另一侧,所述通孔(3)的周围形成有下沉面(4),所述第一环状结构(13)和第二环状结构(7)通过通孔(3)相通,所述第一环状结构(13)、第二环状结构(7)和通孔(3)的轴线一致;
S6:冲压缺口,将初始锻件(14)的底面定位于第一工位上,通过第二工位的冲压模具沿初始锻件的轴线方向自第一环状结构(13)的上方向下对第一环状结构(13)进行冲压,形成具有缺口的锻件,所述锻件的缺口为多个等分的缺口,相邻所述缺口之间形成相应的弧形凸台(2);
S7:冲压销孔,对S6步骤形成的具有缺口的锻件底面进行冲压得到多个均匀分布的销孔(5);
S8:整形,对坯料的底面(1)使用油压机进行整形,并以所述销孔(5)作为定位销孔,在下沉面(4)周围进行压印形成若干油槽(6),对冲压缺口和冲压销孔时在底面(1)产生的撕裂面进行压印形成内槽(11),去除上述步骤中形成的毛刺,最终形成成品锻件。
2.根据权利要求1所述的行星支架锻件的成形方法,其特征在于,S5步骤坯料锻造成形的过程中,底面(1)的厚度达到6.2mm~6.8mm时坯料停止向下流动,第一环状结构(13)的高度达到25.9mm~26.7mm时,坯料停止向上流动,成形结束。
3.根据权利要求1所述的行星支架锻件的成形方法,其特征在于,所述下沉面(4)与底面(1)之间具有第一圆角(8),所述底面(1)与第一环状结构(13)内壁的连接处具有第二圆角(9),所述第二圆角(9)大于第一圆角(8),在S6步骤中,对第一环状结构(13)进行冲压后,所述第一环状结构(13)在所述缺口处的残余高度≤0.3mm。
4.根据权利要求1所述的行星支架锻件的成形方法,其特征在于,S2步骤中退火采用井式炉对坯料进行加热至865℃~885℃,保温180分钟,使用冷却风机快速降温,快冷至620℃~660℃,关闭风机,随炉冷至小于350°℃出炉。
5.根据权利要求1所述的行星支架锻件的成形方法,其特征在于,所述内槽(11)的深度为0.02mm~0.07mm。
6.根据权利要求1所述的行星支架锻件的成形方法,其特征在于,所述油槽(6)的深度为0.7mm。
7.根据权利要求1所述的行星支架锻件的成形方法,其特征在于,所述第一工位通过对初始锻件(14)的底面进行冲压形成有定位孔(10),通过所述定位孔(10)对所述初始锻件(14)进行定位。
8.根据权利要求7所述的行星支架锻件的成形方法,其特征在于,在S7步骤中,将定位孔(10)进行重新冲压形成其中一个销孔(5),销孔(5)的内径大于定位孔(10)的内径。
9.根据权利要求1所述的行星支架锻件的成形方法,其特征在于,所述锻件的缺口为五等分的缺口,对S6步骤形成的具有缺口的锻件底面进行冲压得到五个均匀分布的销孔(5),或所述锻件的缺口为四等分的缺口,对S6步骤形成的具有缺口的锻件底面进行冲压得到四个均匀分布的销孔(5)。
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