專利名稱：轎車轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件精密鍛造技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬精密成形技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種轎車轉(zhuǎn)向節(jié)的精密鍛造方法。
轉(zhuǎn)向節(jié)是轎車上的關(guān)鍵零件，由于其幾何形狀的復(fù)雜性和使用性能的重要性，因而增加了其鍛造成形的困難。該鍛件形狀、結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜(見

圖1)鍛件中心部分為帶孔的、對接的兩個(gè)錐形凸臺(tái)；近為矩形的薄法蘭和錐形凸臺(tái)相接；在薄法蘭的下方有一凸臺(tái)和兩個(gè)形狀復(fù)雜、長度較長的側(cè)腿；鍛件落差也較大，達(dá)90mm以上，為典型的復(fù)雜叉形件。除此之外該鍛件尺寸精度、表面質(zhì)量(除了大孔、小孔需要機(jī)械加工外，其余均為黑皮)及金屬纖維流向要求嚴(yán)格，因此開發(fā)該類鍛件的合理鍛造方法頗受國內(nèi)外的重視。
目前，該類鍛件常規(guī)的鍛造工藝過程為制坯、預(yù)鍛和終鍛。如國外在40MN熱模鍛壓力機(jī)上采用聚料→開式鐓擠預(yù)鍛→去連皮→彎曲→終鍛→切邊的鍛造工藝方案。該方案的缺點(diǎn)為需要昂貴的大噸位熱模鍛壓力機(jī)，工序多、能耗大、材料利用率低和鍛件成本高。最近國內(nèi)董之社在“轎車轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件半封閉擠壓工藝”一文(鍛壓技術(shù)2000年第6期)中介紹，他們確定了在40MN熱模鍛壓力機(jī)上半封閉擠壓鍛造工藝方案，其工藝流程為下料→中頻感應(yīng)加熱→鐓粗(去掉氧化皮)→擠壓→終鍛→切邊→校正→檢驗(yàn)。該方案采用半封閉擠壓工藝為終鍛提供了穩(wěn)定可靠的預(yù)制坯，保證了鍛件質(zhì)量，其工藝過程較常規(guī)工藝先進(jìn)，但還需大噸位的熱模鍛壓力機(jī)(預(yù)制坯的變形負(fù)荷還較大)，模具負(fù)荷較大，影響模具壽命。
本發(fā)明的目的在于提供一種轎車轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件精密鍛造技術(shù)，該發(fā)明減少工步次數(shù)、提高預(yù)制坯精度、降低變形力負(fù)荷(降低所需設(shè)備的噸位)，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、節(jié)材、節(jié)能和節(jié)時(shí)的目的。
這種轎車轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件精密鍛造技術(shù)，其特征在于該工藝在一火中，采用可分凹模側(cè)向擠壓精密預(yù)制坯→終鍛成形→沖孔和切飛邊三個(gè)主要工序完成精密鍛造過程1.可分凹模側(cè)向擠壓精密預(yù)制坯的模具是由上、下凹模2、1和擠壓沖頭3組成，工作前先將上、下凹模2、1合模，并施以壓模力(由特殊的模具結(jié)構(gòu)或由專用的雙動(dòng)壓力機(jī)完成，后者效果較好)，壓緊上、下凹模2、1形成封閉型腔后，將采用電感應(yīng)加熱好的圓柱形坯料放入凹模中，用擠壓沖頭3進(jìn)行閉式擠壓，之后開啟上凹模2，頂出鍛件；在此工步中完成了中心孔的預(yù)成形和同時(shí)完成了兩錐形凸臺(tái)、薄法蘭、凸臺(tái)和兩個(gè)側(cè)腿的基本成形，從而達(dá)到預(yù)制坯的精密成形；采用半球形擠壓沖頭進(jìn)行預(yù)沖孔，即擠壓沖頭3的工作面為半球形，這種形狀的擠壓沖頭利于將中心部的多余金屬擠向腿部，同時(shí)又可降低變形力；在兩個(gè)長側(cè)腿的行腔中采用擠壓帶式的型腔，即將長側(cè)腿出口處外的型腔橫截面尺寸每面增加1mm左右，以達(dá)到金屬流出出口外時(shí)，將沿著腿部型腔彎曲流動(dòng)，直達(dá)端部后進(jìn)行鐓粗成形，即靠擠壓→彎曲流動(dòng)→鐓粗方式充滿腿部，可達(dá)到降低變形力和型腔充滿的目的，在腿部型腔的端部應(yīng)開有通氣孔5，以減少金屬流動(dòng)的阻力；2.在終鍛成形工步中，擠壓沖頭3采用槽式?jīng)_孔，在終鍛成形時(shí)將預(yù)沖孔連皮擠入槽中，以避免折疊的產(chǎn)生；3.最后沖孔和切除飛邊，全部工序完畢。
附圖及實(shí)施例圖1為轎車轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件簡2為可分凹摸側(cè)向擠壓精密預(yù)制坯簡3為擠壓帶式型腔模簡4為終鍛成形槽式?jīng)_孔簡2、圖3、圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例(圖2、圖3、圖4)，首先應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品零件圖設(shè)計(jì)熱鍛件圖，并計(jì)算所需坯料尺寸(直徑和長度)；再根據(jù)本發(fā)明的原則和方法設(shè)計(jì)可分凹摸側(cè)向擠壓精密預(yù)制坯圖；根據(jù)以上兩個(gè)圖計(jì)算變形時(shí)的力能參數(shù)(擠壓力和張模力等)，并選擇壓模力加載方式和設(shè)備型式；根據(jù)以上兩個(gè)圖和根據(jù)本發(fā)明的原則設(shè)計(jì)預(yù)制坯模具圖、終鍛成形模具圖和沖孔切邊模具圖；最后選擇適宜的模具材料和熱處理，并選擇適宜的潤滑劑材料和模具的預(yù)熱和冷卻方式。
由于采用半球形預(yù)沖孔和擠壓帶式擠壓，不但可以降低變形力，主要是確保了形狀復(fù)雜的兩個(gè)長度較長的側(cè)腿的充滿，從而達(dá)到預(yù)制坯的精密成形，為整個(gè)方案的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
此種模具結(jié)構(gòu)和變形方式迫使金屬在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下流向型腔深處，且不形成飛邊，因此所需變形力小、金屬流動(dòng)好、利于成形，尤其利于具有復(fù)雜形狀的側(cè)腿的預(yù)成形?？蛇_(dá)到降低所需設(shè)備的噸位和精密預(yù)成形的目的。
由于采用可分凹摸側(cè)擠精密預(yù)制坯鍛造方案，簡化了鍛造工序，降低了變形力(和常規(guī)相比鍛造負(fù)荷可降低40％左右)，節(jié)省了材料(材料利用率可達(dá)75％以上)。
本發(fā)明不但能達(dá)到優(yōu)質(zhì)、節(jié)時(shí)和節(jié)能的效果，還能較顯著地提高模具的使用壽命。如預(yù)制坯的精密成形就可提高終鍛成形模具的使用壽命；由于預(yù)制坯成形變形力小，其使用壽命也會(huì)增加，并且當(dāng)預(yù)制坯模具磨損到一定程度時(shí)，還可通過終鍛成形模具鍛造出合格的鍛件來。
權(quán)利要求
1.一種轎車轉(zhuǎn)向節(jié)精密鍛造方法，其特征在于該工藝是在一火中，采用可分凹模側(cè)向擠壓精密預(yù)制坯→終鍛成形→沖孔和切飛邊三個(gè)主要工序完成精密鍛造過程(1)可分凹模側(cè)向擠壓精密預(yù)制坯的模具是由上、下凹模(2)、(1)和擠壓沖頭(3)組成，工作前先將上、下凹模(2)、(1)合模并施以壓模力，壓緊上、下凹模(2)、(1)形成封閉型腔后，將采用無氧或少氧加熱的圓柱形坯料放入凹模中，用擠壓沖頭(3)進(jìn)行閉式擠壓，之后開啟上凹模(2)，頂出沖頭(6)頂出鍛件；(2)在終鍛成形工步中，擠壓沖頭(3)采用槽式?jīng)_孔，在終鍛成形時(shí)將預(yù)沖孔連皮擠入槽中，以避免折疊的產(chǎn)生；(3)、最后沖孔和切除飛邊，全部工序完畢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轎車轉(zhuǎn)向節(jié)精密鍛造方法，其特征在于在可分凹摸側(cè)向擠壓精密預(yù)制坯時(shí)，擠壓沖頭(3)的工作面為半球形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轎車轉(zhuǎn)向節(jié)精密鍛造方法，其特征在于在兩個(gè)長側(cè)腿的型腔中采用擠壓帶(4)的型腔進(jìn)行擠壓，在腿部型腔的端部開有通氣孔(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬精密成形技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種轎車轉(zhuǎn)向節(jié)精密鍛造技術(shù)方法。其特征是該工藝是在一火中，采用可分凹模側(cè)向擠壓精密預(yù)制坯→終鍛成形→沖孔和切飛邊三個(gè)主要工序完成精密鍛造過程本發(fā)明不但能達(dá)到優(yōu)質(zhì)、節(jié)時(shí)和節(jié)能的效果，還能較顯著地提高模具的使用壽命。并且達(dá)到簡化工序、降低變形力(和常規(guī)相比鍛造負(fù)荷可降低40％左右)、節(jié)省材料(材料利用率可達(dá)75％以上)之目的。
文檔編號B21K1/00GK1398690SQ0212873
公開日2003年2月26日 申請日期2002年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月10日
發(fā)明者孫惠學(xué), 史艷國, 蘇升貴, 趙德穎, 陳繼剛 申請人:燕山大學(xué)