盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及汽車轉(zhuǎn)向節(jié)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，包括如下步驟，加熱圓形棒料至鍛造所需溫度，對(duì)形成桿部的坯料進(jìn)行拔長(zhǎng)形成桿部，將坯料放入鐓粗型腔，限制桿部的變形，對(duì)形成盤部、耳部的坯料進(jìn)行鐓粗，將坯料放入劈擠型腔，通過劈擠初步鍛造出盤部、耳部，再將劈擠后的坯料放入終鍛型腔終鍛成型，本發(fā)明的鍛造工藝先通過拔長(zhǎng)初步形成桿部，減小了桿部在加工過程中成型所需的能量，通過劈擠初步形成盤部、耳部，并通過終鍛使產(chǎn)品成型，可以使用較小公稱壓力的鍛造設(shè)備進(jìn)行鍛造成型，降低了加工的難度及設(shè)備成本，生產(chǎn)效率較高，并且產(chǎn)品獲得更好的纖維流線，機(jī)械性能好。
【專利說明】盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車轉(zhuǎn)向節(jié)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]汽車轉(zhuǎn)向節(jié)是一個(gè)承受前輪載荷的重要保安件，它連接著汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)，是汽車前橋總成中的關(guān)鍵部件之一，是汽車行駛中安全性的有力保證，在汽車底盤部件中屬于形狀非常復(fù)雜的零件，要求其具有很高的強(qiáng)度。汽車轉(zhuǎn)向節(jié)主要由三部分組成:桿部、法蘭盤(盤部)和耳部(上耳、下耳)，法蘭盤連接桿部和耳部，轉(zhuǎn)向節(jié)一般通過鍛造加工，常見的鍛造方式為臥式鍛造。隨著盤式制動(dòng)技術(shù)日趨完善，盤式制動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)(以下簡(jiǎn)稱盤式轉(zhuǎn)向節(jié))的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，由于盤式轉(zhuǎn)向節(jié)的盤部比較復(fù)雜，不能使用臥式鍛造而必須使用立式鍛造，即主要變形工序的鍛擊方向與轉(zhuǎn)向節(jié)桿部軸線一致，現(xiàn)有技術(shù)由于需要通過擠壓工步鍛造出桿部，這就導(dǎo)致坯料的變形程度很大，一般使用具有較大打擊能量的螺旋壓力機(jī)或熱模鍛壓力機(jī)，需要經(jīng)過鐓粗-翻轉(zhuǎn)90°擠壓-預(yù)鍛-終鍛四個(gè)鍛造工步，或者經(jīng)過鐓粗-翻轉(zhuǎn)90 °擠壓-終鍛三個(gè)鍛造工步完成，擠壓和預(yù)鍛過程中的型腔形狀、體積分配是工藝設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，該工藝通過拔長(zhǎng)初步形成桿部、通過劈擠初步形成盤部、耳部，并通過終鍛使產(chǎn)品成型，可以使用較小公稱壓力的鍛造設(shè)備進(jìn)行鍛造成型，降低了加工的難度及設(shè)備成本，生產(chǎn)效率較高，并且產(chǎn)品獲得更好的纖維流線，機(jī)械性能好。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，其包括如下步驟，加熱圓形棒料至鍛造所需溫度，對(duì)形成桿部的坯料進(jìn)行拔長(zhǎng)形成桿部，將坯料放入鐓粗型腔，限制桿部的變形，對(duì)形成盤部、耳部的坯料進(jìn)行鐓粗，將坯料放入劈擠型腔，通過劈擠初步鍛造出盤部、耳部，再將劈擠后的坯料放入終鍛型腔終鍛成型。
[0005]其中，劈擠時(shí)，劈擠型腔的上鍛模通過刀口按照兩耳的體積比例對(duì)坯料進(jìn)行分配，所述刀口位于盤式轉(zhuǎn)向節(jié)的兩耳之間，所述刀口為“V”字形，劈擠型腔的上鍛模對(duì)應(yīng)耳部側(cè)面處設(shè)置有與豎直面成35°?45°夾角的擠壓面。
[0006]其中，坯料通過拔長(zhǎng)后再進(jìn)行整圓處理。
[0007]其中，對(duì)坯料進(jìn)行劈擠時(shí)，坯料的桿部豎直放在下鍛模中。
[0008]進(jìn)一步的，拔長(zhǎng)、鐓粗、劈擠通過制坯模完成，制坯模設(shè)有拔長(zhǎng)型腔、鐓粗型腔、劈擠型腔。
[0009]其中，拔長(zhǎng)、鐓粗、劈擠通過模鍛錘或電液錘進(jìn)行。
[0010]其中，終鍛通過模鍛錘或電液錘進(jìn)行。
[0011]其中，劈擠型腔中桿部的體積比鐓粗型腔中桿部的體積增加5%?8%，終鍛型腔中桿部的體積比劈擠型腔中桿部的體積增加2%?5%。
[0012]其中，鐓粗型腔中桿部與盤部連接處的圓角半徑為50 mm?60mm，劈擠型腔中桿部與盤部連接處的圓角半徑為30 mm?40mm，終鍛型腔中桿部與盤部連接處的圓角半徑為20 mm ?30mm。
[0013]進(jìn)一步的，劈擠型腔中盤部的厚度比終鍛型腔中盤部的厚度大25%?35%。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:一種盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，其包括如下步驟，加熱圓形棒料至鍛造所需溫度，對(duì)形成桿部的坯料進(jìn)行拔長(zhǎng)形成桿部，將坯料放入鐓粗型腔，限制桿部的變形，對(duì)形成盤部、耳部的坯料進(jìn)行鐓粗，將坯料放入劈擠型腔，通過劈擠初步鍛造出盤部、耳部，再將劈擠后的坯料放入終鍛型腔終鍛成型，本發(fā)明的鍛造工藝先通過拔長(zhǎng)初步形成桿部，減小了桿部在加工過程中成型所需的能量，通過劈擠初步形成盤部、耳部，并通過終鍛使產(chǎn)品成型，可以使用較小公稱壓力的鍛造設(shè)備進(jìn)行鍛造成型，降低了加工的難度及設(shè)備成本，生產(chǎn)效率較高，并且產(chǎn)品獲得更好的纖維流線，機(jī)械性能好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝在制坯時(shí)鍛模的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是圖1中A-A處的局部剖視圖。
[0017]圖3是圖1中B-B處的局部剖視圖。
[0018]圖4是圖1中C向的局部示意圖。
[0019]圖5是本發(fā)明的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝在終鍛時(shí)鍛模的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6是采用本發(fā)明的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)經(jīng)過計(jì)算機(jī)仿真得到的纖維流線圖。
[0021]圖7是采用現(xiàn)有技術(shù)的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)經(jīng)過計(jì)算機(jī)仿真得到的纖維流線圖。
[0022]附圖標(biāo)記說明:
1——拔長(zhǎng)型腔
2—鐓粗型腔
3—劈擠型腔
31——刀口
32——擠壓面
4—終鍛型腔。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，并不是把本發(fā)明的實(shí)施范圍限制于此。
[0024]實(shí)施例一。
[0025]本發(fā)明的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，其包括如下步驟，采用中頻加熱爐加熱圓形棒料至鍛造工藝所需溫度，一般為1150°C?1250°C，然后對(duì)形成桿部的坯料進(jìn)行拔長(zhǎng)從而形成桿部，如圖1、圖3、圖4所示，將圓形棒料放入制坯時(shí)的鍛模中，該鍛模設(shè)置有接近橢圓的拔長(zhǎng)型腔1，轉(zhuǎn)動(dòng)圓形棒料進(jìn)行多次鍛壓，從而使桿部成型，成型后的桿部的截面接近圓形。然后將坯料放入鐓粗型腔2，限制桿部的變形，對(duì)形成盤部、耳部的坯料進(jìn)行鐓粗，鐓粗時(shí)主要變形部位為坯料的上部，即形成盤部、耳部的坯料，而桿部的變形較小，再將坯料放入劈擠型腔3，如圖2所示，通過劈擠初步鍛造出盤部、耳部，劈擠是一種局部連續(xù)塑形成型加工方法，通過模具迫使金屬體積轉(zhuǎn)移，具有較高的生產(chǎn)效率，并且在成型過程中，金屬收到多個(gè)方向的壓應(yīng)力作用，金屬組織致密度高，提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能，并且，在劈擠過程中，模具先將坯料劈分開，然后再進(jìn)行推擠，使坯料表層相應(yīng)深度被分開并轉(zhuǎn)移，材料浪費(fèi)少，不容易產(chǎn)生毛邊。如圖5所示，將劈擠后的坯料放入終鍛型腔4終鍛成型，終鍛后再進(jìn)行切邊、校正等其他處理。此過程中，桿部也對(duì)整個(gè)坯料起到定位的作用，定位準(zhǔn)確。本發(fā)明的鍛造工藝先通過拔長(zhǎng)初步形成桿部，減小了桿部在加工過程中成型所需的能量，通過劈擠初步形成盤部、耳部，并通過終鍛使產(chǎn)品成型，在加工過程中可以使用較小公稱壓力的鍛造設(shè)備進(jìn)行鍛造成型，降低了加工的難度及設(shè)備成本，生產(chǎn)效率較高，并且產(chǎn)品獲得更好的纖維流線，機(jī)械性能好。
[0026]圖6、圖7是對(duì)分別采用本發(fā)明的加工工藝、現(xiàn)有技術(shù)的加工工藝獲得的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真得到的纖維流線圖，仿真軟件為DEFORM，通過有限元分析可以模擬盤式轉(zhuǎn)向節(jié)的成型過程，可以看到，采用現(xiàn)有技術(shù)的加工工藝獲得的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)，其纖維流線大致與產(chǎn)品的表面垂直，而采用本發(fā)明的加工工藝獲得的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)，其纖維流線大致與產(chǎn)品的表面平行，致密性好，具有更好的機(jī)械性能。
[0027]其中，如圖2所示，劈擠時(shí)，劈擠型腔3的上鍛模通過刀口 31按照兩耳的體積比例對(duì)坯料進(jìn)行分配，刀口 31位于盤式轉(zhuǎn)向節(jié)的兩耳之間，通過刀口 31容易將坯料劈分開，兩耳的體積比例應(yīng)根據(jù)具體產(chǎn)品的形狀進(jìn)行計(jì)算，并且應(yīng)適當(dāng)考慮盤部的形狀。所述刀口 31為“V”字形，劈擠型腔3的上鍛模對(duì)應(yīng)耳部側(cè)面處設(shè)置有與豎直面成35°?45°夾角的擠壓面32，而盤部為半閉式擠壓筒結(jié)構(gòu)，擠壓面32與擠壓筒結(jié)構(gòu)圓滑過渡，有利于讓坯料盡可能地充滿劈擠型腔3。
[0028]進(jìn)一步的，為了方便進(jìn)一步加工，坯料通過拔長(zhǎng)后再進(jìn)行整圓處理，使得坯料容易放入鐓粗型腔2、劈擠型腔3及終鍛型腔4中。
[0029]進(jìn)一步的，對(duì)坯料進(jìn)行劈擠時(shí)，坯料的桿部豎直放在下鍛模中，上鍛模向下鍛擊坯料。對(duì)于本發(fā)明的加工工藝，桿部的軸向與圓形棒料的軸向一致，鍛壓的方向與桿部的軸向一致，降低了加工難度，優(yōu)化了鍛造纖維流線，提高了產(chǎn)品性能。
[0030]進(jìn)一步的，拔長(zhǎng)、鐓粗、劈擠通過同一個(gè)制坯模完成，制坯模設(shè)有拔長(zhǎng)型腔1、鐓粗型腔2、劈擠型腔3，從而減少加工工具，不必在加工過程中頻繁更換工位，提高生產(chǎn)效率。
[0031]進(jìn)一步的，本發(fā)明不需要能量高的螺旋壓力機(jī)及熱模鍛壓力機(jī)，可以在能量較低的鍛造設(shè)備上生產(chǎn)，如模鍛錘或電液錘。拔長(zhǎng)、鐓粗、劈擠、終鍛均通過模鍛錘進(jìn)行，根據(jù)測(cè)試，鍛造40kg左右的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)，制坯時(shí)可以使用5T模鍛錘完成，終鍛時(shí)可以使用1T或16T模鍛錘(或電液錘)完成，而現(xiàn)有技術(shù)中使用高能量壓力機(jī)生產(chǎn)，則需要6300T以上的螺旋壓力機(jī)或熱模鍛壓力機(jī)生產(chǎn)，因此可以使用較小公稱壓力的鍛造設(shè)備進(jìn)行鍛造成型，降低了加工的難度及設(shè)備成本，生產(chǎn)效率較高。
[0032]在加工過程中可以使用較小公稱壓力的鍛造設(shè)備進(jìn)行鍛造成型，降低了加工的難度及設(shè)備成本，生產(chǎn)效率較高，并且產(chǎn)品獲得更好的纖維流線，機(jī)械性能好。
[0033]進(jìn)一步的，劈擠型腔3中桿部的體積比鐓粗型腔2中桿部的體積增加5%?8%，終鍛型腔4中桿部的體積比劈擠型腔3中桿部的體積增加2%?5%，在劈擠、終鍛過程中，桿部也發(fā)生輕微的形變，部分盤部的金屬材料流入桿部部分，使桿部伸長(zhǎng)。另一方面，也避免鍛造過程中，上道工步體積過大，造成鍛件折疊等鍛造缺陷。
[0034]進(jìn)一步的，為避免型腔損壞，應(yīng)合理設(shè)計(jì)桿部與盤部連接處型腔的弧度，本發(fā)明中，鐓粗型腔2中桿部與盤部連接處的圓角半徑為50 mm?60mm，劈擠型腔3中桿部與盤部連接處的圓角半徑為30 mm?40mm，終鍛型腔4中桿部與盤部連接處的圓角半徑為20mm ?30mmo
[0035]進(jìn)一步的，劈擠型腔3中盤部的厚度比終鍛型腔4中盤部的厚度大25%?35%，盤部的金屬材料在終鍛過程中繼續(xù)流向耳部及盤部的其他部位，最終使產(chǎn)品成型。
[0036]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，其特征在于:包括如下步驟，加熱圓形棒料至鍛造所需溫度，對(duì)形成桿部的坯料進(jìn)行拔長(zhǎng)形成桿部，將坯料放入鐓粗型腔，限制桿部的變形，對(duì)形成盤部、耳部的坯料進(jìn)行鐓粗，將坯料放入劈擠型腔，通過劈擠初步鍛造出盤部、耳部，再將劈擠后的坯料放入終鍛型腔終鍛成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，其特征在于:劈擠時(shí)，劈擠型腔的上鍛模通過刀口按照兩耳的體積比例對(duì)坯料進(jìn)行分配，所述刀口位于盤式轉(zhuǎn)向節(jié)的兩耳之間，所述刀口為“V”字形，劈擠型腔的上鍛模對(duì)應(yīng)耳部側(cè)面處設(shè)置有與豎直面成35°?45°夾角的擠壓面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，其特征在于:坯料通過拔長(zhǎng)后再進(jìn)行整圓處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，其特征在于:對(duì)坯料進(jìn)行劈擠時(shí)，坯料的桿部豎直放在下鍛模中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，其特征在于:拔長(zhǎng)、鐓粗、劈擠通過制坯模完成，制坯模設(shè)有拔長(zhǎng)型腔、鐓粗型腔、劈擠型腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，其特征在于:拔長(zhǎng)、鐓粗、劈擠通過模鍛錘或電液錘進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，其特征在于:終鍛通過模鍛錘或電液錘進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，其特征在于:劈擠型腔中桿部的體積比鐓粗型腔中桿部的體積增加5%?8%，終鍛型腔中桿部的體積比劈擠型腔中桿部的體積增加2%?5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，其特征在于:鐓粗型腔中桿部與盤部連接處的圓角半徑為50 mm?60mm，劈擠型腔中桿部與盤部連接處的圓角半徑為30mm?40mm,終鍛型腔中桿部與盤部連接處的圓角半徑為20 mm?30mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式轉(zhuǎn)向節(jié)劈擠鍛造工藝，其特征在于:劈擠型腔中盤部的厚度比終鍛型腔中盤部的厚度大25%?35%。
【文檔編號(hào)】B21K7/12GK104128554SQ201410285565
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】張運(yùn)軍, 曹世金, 陳天賦, 李生仕, 楊杰, 余國(guó)林, 胡立國(guó), 黃明偉, 武建祥 申請(qǐng)人:湖北三環(huán)鍛造有限公司