專利名稱：汽車前軸成型輥鍛工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬制品的鍛造和軋制技術(shù)。
輥鍛是近幾十年來發(fā)展起來的一種鍛造新工藝，近年來，國內(nèi)成型輥鍛有一定程度的發(fā)展和應(yīng)用，但像汽車前軸這樣大而復(fù)雜的鍛件，成型輥鍛工藝還未見報導(dǎo)。在國外，汽車前軸的生產(chǎn)是先采用輥鍛制坯，然后采用萬噸級熱模鍛壓力機成型及模鍛錘模鍛成型。目前我國生產(chǎn)大型鍛壓設(shè)備的能力差，引進(jìn)和使用該設(shè)備的能力也較差，所以直至今日，全國只有第二汽車制造廠(以下簡稱一汽)和第二汽車制造廠(以下簡稱“二汽”)有這種大型鍛壓設(shè)備，二汽是在七十年代引進(jìn)西德奧穆科公司12000噸壓力機生產(chǎn)線的。當(dāng)時投資1000萬美元，一汽八十年代初利用西德奧穆科公司12500噸壓力機(由第二重型機器廠引進(jìn)技術(shù)資料，自己制造，出售給一汽)花費了3000萬人民幣，這樣的投資，在中小廠是根本辦不到的。一汽”、“二汽”兩條生產(chǎn)線，生產(chǎn)汽車前軸合計25萬件/年，這一數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我國汽車工業(yè)的發(fā)展。采用其它工藝生產(chǎn)汽車前軸，有明顯的缺點，如模鍛工藝震動噪聲大，工人勞動條件差，廠房地基要求高，胎模鍛造道次多，鍛件質(zhì)量差，生產(chǎn)批量小，不能適應(yīng)我國汽車工業(yè)發(fā)展的需要。
本發(fā)明的目的是提出一種汽車前軸的生產(chǎn)從制坯、予成型到終成型均采用輥鍛工藝。使用該工藝生產(chǎn)汽車前軸，投資少、生產(chǎn)率和利潤率高，鍛件質(zhì)量好，適用面寬。
本發(fā)明的特征是1、汽車前軸生產(chǎn)中制坯、予成型及終成型的輥鍛模具裝在具有如下參數(shù)輥鍛機的鍛輥上。
輥鍛機參數(shù)是輥鍛力≥400噸;輥鍛力矩≥40噸米轉(zhuǎn)速≥8轉(zhuǎn)/分;電機功率≥245千瓦。
2、制坯模具采用了典型的異形截面禮帽形型槽，并在其上刻有阻力槽，以解決輥鍛中產(chǎn)生的不均勻變形和要求的寬展，(見圖6B-B及C-C)。因采用該截面比采用其它任何截面，如橢圓形、圓形、方形、菱形得到更大的寬展量，且能解決予成形時左右側(cè)存在的不均勻變形，以保證毛坯順利地進(jìn)入型槽，使輥鍛得以正常進(jìn)行。
3、為解決輥鍛各道次的周期嚙合，前滑值選為0.5～1.5%比較合適。
4、為解決鍛件兩個“拳頭”(見

圖1、圖2中的1)的良好成型，在予成型及終成型輥鍛時分別在后壁易成型區(qū)各成型一個“拳頭”，并去掉予成型輥鍛模的前壁，以適應(yīng)毛坯的長短變化(見圖5A、B)。
5、為解決輥鍛件長度波動，采用中頻感應(yīng)爐加熱，以嚴(yán)格控制始鍛溫度，另外在切邊后輔以定長彎形模具來保證鍛件長度的要求。
6、為保證制坯輥鍛件平直出模，采用了“上壓力”軋制的方式，即圖6A、B視圖中4處直徑大于5處直徑。并在輥鍛機后方設(shè)置接料工作臺，以矯正制坯輥鍛件的向下彎曲。
在圖1中A是終成型輥鍛件圖的主視圖B是終成型輥鍛件圖的俯視圖(1處為“拳頭”2處為“鋼板座”)在圖2中A是予成型輥鍛件圖的主視圖B是予成型輥鍛件圖的俯視圖在圖3中A是坯輥鍛件圖的主視圖B是坯輥鍛件圖的俯視圖在圖4中A是終成形輥鍛模具上模圖B是終成形輥鍛模具下模圖A-A是終成形輥鍛模具的截面圖B-B是終成形輥鍛模具的截面圖C-C是終成形輥鍛模具的截面圖D-D是終成形輥鍛模具的截面圖E-E是終成形輥鍛模具的截面圖F-F是終成形輥鍛模具的截面圖G-G是終成形輥鍛模具的截面圖在圖5中A是予成形輥鍛模具的上模圖(1為前壁區(qū))B是予成形輥鍛模具的上模圖(2為前壁區(qū))A-A是預(yù)成形輥鍛模具的截面圖。
B-B是預(yù)成形輥鍛模具的截面圖。
C-C是預(yù)成形輥鍛模具的截面圖D-D是預(yù)成形輥鍛模具的截面圖E-E是預(yù)成形輥鍛模具的截面圖F-F是預(yù)成形輥鍛模具的截面圖。
G-G是預(yù)成形輥鍛模具的截面圖。
在圖6中A是制坯輥鍛模具的上模圖;
B是制坯輥鍛模具的下模圖;
A-A是制坯輥鍛模具的截面圖;
B-B是制坯輥鍛模具的截面圖;即“禮帽形”截面C-C是制坯輥鍛模具的截面圖;即“禮帽形”截面D-D是制坯輥鍛模具的截面圖。
關(guān)鍵輥鍛模的設(shè)計步驟如下
1、根據(jù)另件圖繪制鍛件圖及輥鍛件圖。
分模面、加工余量及公差、模鍛斜度的選取原則與模鍛相同。由鍛件圖展開成輥鍛件圖主要在于中性層系數(shù)的選取，本發(fā)明的各類前軸中性層系數(shù)定為0.33，輥鍛件圖如圖1所示。
2、選擇原毛坯及輥鍛道次，1.繪制鍛件截面圖從截面圖可以確定鍛件最大及最小截面面積，各區(qū)段體積及總體積，鍛件縱向變化情況。
2.原坯料確定Fo＝K·Fmax式中Fo為毛坯截面積，K為截面增大系數(shù)，F(xiàn)max為輥鍛件最大截面面積。
do=4 FOπ]]>式中do為原毛坯直徑。
計算出來的原毛坯直徑圓整到國家系列標(biāo)準(zhǔn)。
3.輥鍛道次確定λs＝ (Fo)/(Fmax)式中λs為輥鍛總延伸系數(shù)，F(xiàn)max為輥鍛件最小截面積。
Z = (l g λs)/(l g λ平)式中Z為輥鍛道次，λ平為每道次輥鍛平均延伸系數(shù)。
3、終成形輥鍛模的設(shè)計拳頭(圖4A-A截面)至鋼板座(圖4G-G截面)區(qū)段前滑值為0.4～0.8%，兩鋼板座之間前滑值為1～2%，根據(jù)以上前滑值計算出模具圓弧長，并換算成圓心角，終成形輥鍛模具(見圖4)。
4、預(yù)成形輥鍛模的設(shè)計1.繪制預(yù)成形輥鍛件。
為保證終成形輥鍛件的良好成形，在預(yù)成形時預(yù)先成形一個拳頭1。另按體積相等的原則，將之分成3個部分與終成形的拳頭1至鋼板座2及兩鋼板座之間體積對應(yīng)相等，設(shè)計的予成形輥鍛件見圖2。
2.予成形輥鍛模的設(shè)計選擇前滑值，計算出模具弧長并換算成模具中心角，設(shè)計的予成形輥鍛模見圖5。
為保證“拳頭”部位的良好成形，將其放在后壁易成形區(qū)，為適應(yīng)毛坯長度尺寸的變化，去掉模具前壁。
5、制坯輥鍛模具的設(shè)計1.毛坯輥鍛件的設(shè)計設(shè)計的毛坯輥鍛件見圖3。
關(guān)鍵在于選擇一個典型的異形截面禮帽型。其優(yōu)點是即能保證在相同的壓下量時，對于其它截面有最大的寬展，又能解決下一道輥鍛時的不均勻變形，避免毛坯的左右偏擺。
2.制坯輥鍛模具的設(shè)計設(shè)計的制坯輥鍛模具見圖6特征是采用B-B，C-C截面為禮帽形，且上模a1處直徑大于下模b2處直徑約20～30mm。
實施例以EQ-140型汽車前軸為例對本發(fā)明加以說明，該前軸輥鍛工藝流程如下1、下料采用G72弓形鋸床，φ140圓鋼，下料長度520±2mm。
2、加熱采用KGPS250-1型中頻感應(yīng)加熱爐，始鍛溫度1200°±20℃;
3、成形輥鍛采用D42-800輥鍛機，經(jīng)制坯、予成型，終成型三道次輥鍛;
4、局部整形采用J53-630摩擦壓力機進(jìn)行掉頭局部整形;
5、切邊采用J53-400摩擦壓力機進(jìn)行掉頭切邊;
6、彎形采用YTA71-1000液壓機進(jìn)行定長彎形。
7、熱校正采用非標(biāo)1600噸摩壓機進(jìn)行整體熱校正。
8、熱處理調(diào)質(zhì)HB241～2859、檢驗。
其關(guān)鍵輥鍛模具的設(shè)計步驟如下(一)根據(jù)另件圖繪制輥鍛件圖1.選擇分模面;
2.確定余量和公差;
3.確定模鍛斜度;
4.計算輥鍛件展開長度，其中性層系數(shù)取為0.33即可;
5.繪制輥鍛件圖。
(二)選擇原毛坯及輥鍛道次1.繪制鍛件截面圖從中可確定鍛件最大及最小截面的面積，各區(qū)段體積及總體積，鍛件縱向變化情況;
2.原坯料確定根據(jù)截面增大系數(shù)K＝2
∴Fo＝K·Fmax＝2×7150＝14300do=4 FOπ= 134]]>考慮到制坯輥鍛時的寬展要求，取do＝140。
3.輥鍛道次確定總延伸系數(shù)λs＝ (Fo)/(Fmax) 已知Fo＝15394mm2Fmax＝3312mm2∴λs＝4.65輥鍛道次Z＝ (l g λs)/(l g λ平) 取λ平＝1.8Z＝2.61，即取輥鍛道次Z＝3一、終成形輥鍛模的設(shè)計1、根據(jù)另件圖繪出鍛件圖，在鋼板座及拳頭兩處留加工余量，其余設(shè)計原則與一般鍛件設(shè)計相同。
2、根據(jù)鍛件圖繪制輥鍛件圖。
首先計算展開尺寸，中性層系數(shù)取0.33，則冷輥鍛件總長為1661mm，本發(fā)明的冷縮率定為1.27%，則熱尺寸為1680mm。另如需增加局部整形工序，則在局部整形部位留整形余量3～6mm，在彎曲處留拉伸余量2～6mm，繪制的熱輥鍛件圖如圖1。其中L3為1680mm，l3前為4145mm，l3中為851mm。
3、繪制終成形輥鍛模根據(jù)多次試驗的經(jīng)驗，選擇拳頭至鋼板座區(qū)段前滑值為0.45%，兩鋼板座之間區(qū)段前滑值為1.43%，毛邊平均寬度及厚度按40×6mm計算。
繪制的終成形模具見圖4。
其外徑D＝797mm，內(nèi)徑d＝500mm，整個模具全角為256°，拳頭中心角為230°，拳頭毛鋼板座中心角為52°30′，其余尺寸按輥鍛件圖選取，但型槽深度尺寸須扣除抬輥量。
二、予成形輥鍛模設(shè)計，1、予成形輥鍛件的設(shè)計按體積相等的原則，將予成形輥鍛件分為3部分，分別與拳頭至鋼板座區(qū)段，鋼板座之間區(qū)段體積相等。即圖2中l(wèi)2前區(qū)段與圖1中l(wèi)3前區(qū)段與毛邊之和體積相等，圖2中l(wèi)2中區(qū)段與圖1中l(wèi)2中區(qū)段與毛邊之和體積相等。為了保證輥鍛順利進(jìn)行，選擇了不等邊工字形以保證輥鍛時左右側(cè)壓下量基本相等。
設(shè)計的予成形輥鍛件(見圖2)其中L2為1130mm，l2前為420mml2中為290mm2、予成形輥鍛件模的設(shè)計為保證拳頭部位的良好成形，將其放在后壁易成形區(qū)，為適應(yīng)毛坯的長度變化，去掉模具前壁(見圖5A、B之1、2處)設(shè)計的予成形模具見圖5，其總角度為187°，后拳頭中心至后鋼板座前壁角度為49°30′，至前鋼板座后壁角度為106°30′，至G-G截面角度為152°30′，至模具邊緣為174°。其與終成形輥鍛件對稱的鋼板座即D-D截面3處之寬度為保證有一定壓下量取為165mm，整個鍛件寬展量只留1-3mm。
三、制坯輥鍛模具的設(shè)計1、毛坯輥鍛件的設(shè)計。
其主要目的是為了保證金屬的正確分配及予成形輥鍛件的良好成形。為此選擇了典型的異形截面，禮帽形，選擇該截面有如下優(yōu)點1.可保證輥鍛時左右側(cè)壓下量基本相等，避免輥鍛時鍛件的偏擺。
2.保證有足夠的寬展以滿足鋼板座成形的需要。
設(shè)計的毛坯輥鍛件如圖3所示，其中L1為920mm，l1前430mml2中60mm，其禮帽形截面基本尺寸如下帽檐B寬為200mm，厚度h為18mm，帽頂b寬為90mm，截面總高度H為70mm。
方形截面寬度為自由寬展B中為170mm2、制坯輥鍛模具的設(shè)計模具總包角為142°，兩端方形截面包角各為14°，禮帽形部位包角為52°。
上模外徑為389mm，4處直徑為375mm，下模外徑為408mm5處直徑為335mm，(見圖6)。
權(quán)利要求
1.一種汽車前軸成型輥鍛工藝，應(yīng)用該工藝生產(chǎn)汽車前軸時，從制坯、予成型到終成型都實行輥鍛；工藝過程所使用的輥鍛機參數(shù)是輥鍛力≥400噸； 電機功率≥245千瓦；轉(zhuǎn)速≥8轉(zhuǎn)/分； 輥鍛力矩≥40噸米；該輥鍛工藝的特征是(1)為解決輥鍛中產(chǎn)生的不均勻變形和要求的寬展，制坯模具采用了典型的異形截面禮帽形型槽，并在其上面刻有阻力槽；(2)為解決輥鍛各道次的周期嚙合，前滑值選為0.5～1.5%。(3)為解決鍛件兩“拳頭”的良好成形，在予成型輥鍛時分別在后壁易成型區(qū)各成型一個“拳頭”，并去掉予成型輥鍛模的前壁，以適應(yīng)毛坯的長短變化。(4)為解決輥鍛件長度波動，采用中頻感應(yīng)爐加熱。(5)為保證鍛件長度的要求，在切邊后輔以定長彎形模具；(6)為保證制坯輥鍛中平直出模，采用了“上壓力”軋制方式。(7)為矯正制坯輥鍛件的向下彎曲，在輥鍛機后方設(shè)置接料工作臺。
全文摘要
本發(fā)明是一種汽車前軸生產(chǎn)工藝，其特征是在汽車前軸生產(chǎn)過程中，從制坯、預(yù)成型到終成型都采用輥鍛工藝，為適應(yīng)該工藝的要求，制坯模具采用了典型的異形截面禮帽形型槽；前滑值為0.5～1.5％。該工藝投資少、生產(chǎn)率高、鍛件質(zhì)量好，適用面寬。
文檔編號B21K7/12GK1031952SQ8710637
公開日1989年3月29日 申請日期1987年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1987年9月14日
發(fā)明者黃致遠(yuǎn), 杜朝暉, 徐順生, 肖安政, 陳昌銀, 張春景, 王昌誠, 張洪程 申請人:湖北省谷城汽車配件廠