專利名稱：一種汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車零部件的制造加工方法，特別是涉及汽車突緣叉零件的復(fù)合 擠鍛壓成型加工方法。背景技術(shù)：
突緣叉是汽車傳動系中與花鍵軸連接的重要關(guān)鍵零件之一，傳遞發(fā)動機的扭矩和 承受彎曲組合載荷。目前，全世界卡車、重型卡車、大客車和其他各種車類傳動系統(tǒng)均采用 該突緣叉作為關(guān)鍵的傳動部件，因此市場需求量很大，其加工工藝稍作改變，成本稍有變動 將引起和產(chǎn)生極大的市場影響和經(jīng)濟效應(yīng)。該產(chǎn)品呈馬鞍形，兩側(cè)對稱地豎立兩個呈圓片的叉耳，兩個叉耳上機加工兩個圓 孔，兩個叉耳的中央是一個較大空口，稱作叉口，下部是一個底面積較大的圓形底板法蘭。 該零件受力強度大，截面又變化較大，目前國內(nèi)一般制造廠家先采用模鍛生產(chǎn)工藝加工成 一件呈馬鞍形鍛件，然后再在兩個叉耳上機加兩個圓孔和法蘭加工螺孔而完成零件的制造生產(chǎn)。至今，國內(nèi)外加工突緣叉的工藝是首先將圓柱的鋼材棒料截斷落料、加熱，然后在 鍛床上進行四個工位的鍛壓制坯料、預(yù)鍛、終鍛和切邊。所述的預(yù)鍛工序是在上、下模型中鍛壓成一個圓底平面法蘭和豎起的對稱兩塊豎 塊狀叉耳；所述的終鍛工序是在上、下模型中進一步鍛壓至精確的尺寸；所述的切邊工序是將多余的料由上、下模的合縫處擠出飛邊，并一圈切除，完成最 終鍛壓成型產(chǎn)品。傳統(tǒng)的鍛壓工藝第一步制坯料是，將豎直的加熱棒料從軸線方向鐓粗，然后再移 入第二預(yù)鍛工位。但是從鐓粗后略呈腰鼓狀的坯料在后一工位中一下子鍛壓改變成接近最 終產(chǎn)品形狀，坯料在第二道模具中的變形量是很大的，需要施加的壓力較大，而且擠壓出的 飛邊不均勻、飛邊量較大，其材料利用率較低，一般僅達到70%，因此，經(jīng)過多年的摸索，近 幾年出現(xiàn)了 一種改良措施——小損耗模鍛加工工藝。所述的小損耗模鍛加工工藝，其特征在于，將圓柱形棒料經(jīng)制坯工序鍛壓成呈具 有一塊圓平面的草帽狀坯料，草帽狀坯料的圓平面恰好與最終產(chǎn)品突緣叉的圓形底板法蘭 相近，因此，減輕了后道工序預(yù)鍛壓的工作量，即略微減少了在模具中的變形量，經(jīng)測算該 加工工藝的材料利用率可達75%，該方法已經(jīng)被較多用戶接受，作者王以華以優(yōu)秀鍛模設(shè) 計實例刊載于機械工業(yè)出版社，2009. 1版的《鍛模設(shè)計技術(shù)及實例》中，公開于第146-148 頁。經(jīng)實際使用測算，小損耗模鍛加工工藝較現(xiàn)有的傳統(tǒng)鍛壓加工方法有所進步，但 是，一者材料利用率還希望有更進一步的提高，另外，在第二工位的模具中，坯料的變形量 仍較大，由草帽狀中間的實心體一下被鍛壓、分料出中間的大缺口，形變成兩側(cè)兩塊豎片的 叉耳，需要的鍛壓力仍較大，鍛壓機床噸位的大小導致設(shè)備的價格相差很大，消耗的電能也有較大差異?？傊爬ㄆ浯嬖诘牟蛔銥棰偌庸ぶ畜w積分配還是不合理，金屬難以壓入較大 叉口的兩個叉耳，造成兩叉耳該用材料的地方?jīng)]有充足來源，形成折疊、充不滿，叉口中間 產(chǎn)生大量飛邊，增加了變形抗力和投影面積；②浪費了材料，又增加了金屬水平投影面積， 即模具承受載荷加大，需要選擇大設(shè)備，噸位要增大1-2級；③由于材料用的比較多，模具 的使用壽命要縮短，模具加工和鍛造成本也高；④設(shè)備噸位大，投入大、電能消耗大。因此，在不斷追求產(chǎn)品高質(zhì)量、減少能耗，降低成本的今天，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還 希望有更好的鍛造加工工藝提供。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能節(jié)省材料、簡化工藝，減小加工設(shè)備噸位，保證產(chǎn)品質(zhì) 量的汽車突緣叉零件模鍛復(fù)合擠壓精密成型加工方法。本發(fā)明的目的由如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法，首先將圓柱形鋼材截斷落料、加熱，然后 在鍛壓機床上進行制坯料、預(yù)鍛、終鍛和切邊四個順序工位的鍛壓；所述的預(yù)鍛工序是在上、下模型中鍛壓成一個圓底平面和豎起的對稱兩塊豎片狀 耳叉；所述的終鍛工序是在上、下模型中進一步鍛壓法蘭底板、中間的叉口和兩側(cè)的叉 耳至精確的尺寸；所述的切邊工序是將多余由上、下模的合縫處擠出的飛邊切除，完成最終鍛壓成 型產(chǎn)品；其特征在于所述的制坯料工序是，將加熱的棒料在模具中鍛壓成具有一個法蘭 板和下方開口向下的凹字形，凹字兩側(cè)呈半圓豎塊。進一步，所述坯料凹字形中間缺口的距離為130至70毫米。再進一步，所述坯料凹字形中間缺口的距離為120毫米。進一步，所述坯料左右半圓豎塊的厚度為80至50毫米。進一步，所述坯料左右半圓豎塊的高度為130至80毫米。進一步，所述坯料法蘭板的直徑為200至140毫米，厚度為M至14毫米。再進一步，所述坯料法蘭板的直徑為185毫米，厚度14毫米。采用本技術(shù)方案，棒料在首次加熱后材質(zhì)變軟，相對容易鍛壓加工變形，因此，按 本技術(shù)方案在制坯料工序中直接形成一個法蘭板和下方為開口向下的凹字形，近似于馬鞍 形的形狀并非很困難，然而在后續(xù)的鍛壓過程中，由于已經(jīng)具備了與最終產(chǎn)品比較相近的 形狀，因此在此基礎(chǔ)上不必再像原有的小損耗模鍛加工工藝加工過程必須采用鍛壓手段將 “草帽”狀中間的鋼料硬性分料、擠壓鍛件叉口多余材料，僅需在初步成形的坯料上，適當施 加鍛壓力便能較輕松地完成第二道的預(yù)鍛工序，達到第二道工序的所需尺寸，繼而第三道 終鍛工序也較易實行，產(chǎn)品標準也較易達到。故不必化費很大噸位的鍛壓力成型下底板法 蘭，不會造成兩叉耳該用材料的地方?jīng)]有充足來源，形成折疊、充不滿，叉口中間產(chǎn)生大量 飛邊，增加了變形抗力和投影面積的不良現(xiàn)象和缺陷，不必采用大噸位的鍛壓機，減小了設(shè) 備投資，減小了能源的消耗，只需要相應(yīng)噸位的鍛壓設(shè)備在初步成型的基礎(chǔ)上進一步精細 鍛壓，容易達到和滿足最終成品的尺寸和技術(shù)要求，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。4
本發(fā)明的有益效果為①由于本發(fā)明鐓粗預(yù)制坯料工序是在鋼料加熱后加工的， 材料處于比較軟的狀態(tài)，因此在鍛壓成馬鞍狀坯料的過程中設(shè)備并不加大負荷；②采用 本發(fā)明大大節(jié)省了原材料，也即大大提高了材料的利用率，一般每件汽車突緣叉的重量為 6-10公斤左右，現(xiàn)有技術(shù)的材料利用率在68至75%之間，而采用本發(fā)明后材料的利用率可 達85至90%之間；③由于在鐓粗預(yù)制坯料工序中已形成近似馬鞍形的坯料了，具有與最終 產(chǎn)品比較相近的形狀，因此后續(xù)的逐步精細鍛壓時所需鍛壓力不必很大，減小和節(jié)省了設(shè) 備的投入、投資和電能的消耗，在原有加工技術(shù)中，鍛壓機的噸位必須在4000至5000噸之 間，而采用本發(fā)明后鍛壓機的噸位僅需2500噸即可滿足加工要求，由此可見設(shè)備、能源方 面的節(jié)約是十分可觀的，對于一些沒有4000噸以上大噸位鍛壓設(shè)備的場合，以較小噸位鍛 壓機床也能制作突緣叉零件了，降低了制作的設(shè)備條件；④由于在鐓粗制坯料工序中已形 成近似馬鞍形的坯料了，后續(xù)加工中不出現(xiàn)明顯的折疊、充不滿，大量飛邊等現(xiàn)象，提高了 產(chǎn)品質(zhì)量；⑤模具在加工中不受到過大的鍛壓力，延長了模具的使用壽命，降低了鍛造加工 成本；⑥設(shè)備噸位減小，鍛壓中產(chǎn)生的振動噪音也相應(yīng)減小，有利環(huán)境保護。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)汽車突緣叉的鍛壓成型方法，截斷的鋼棒料主視圖；圖2是圖1經(jīng)制坯料工序鐓粗后的坯料主視圖；圖3是小損耗模鍛加工工藝，突緣叉的鍛壓成型方法，截斷的鋼棒料主視圖；圖4是圖3經(jīng)制坯料工序，形成草帽狀的坯料主視圖；圖5是本發(fā)明汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法，截斷的鋼棒料主視圖，由圖可 示，鋼棒料的長度較圖1、圖3者短；圖6是圖5經(jīng)制坯料工序，形成初步馬鞍狀的坯料主視半剖圖；圖7是圖6的側(cè)視半剖圖；圖8是汽車突緣叉的俯視圖；圖9是汽車突緣叉的左或右視半剖圖；圖10是汽車突緣叉的主視圖；圖11是汽車突緣叉鍛壓成型方法，第三道終鍛工序，模具的俯視圖；圖12是本發(fā)明汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法，第一道制坯料工序的主視剖 面圖；圖13是圖12的俯視圖；圖14是本發(fā)明汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法，在鍛壓機床上進行制坯料、預(yù) 鍛、終鍛三個工位進行操作的作業(yè)示意圖。圖中，1是突緣叉的預(yù)鍛工位，2是突緣叉的制坯料工位，3是是突緣叉的終鍛工 位。(五)具體實施方法以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明一種汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法，首先將圓柱形鋼材截斷落料、加熱，然后 在鍛壓機床上進行制坯料、預(yù)鍛、終鍛和切邊四個順序工位的鍛壓；所述的預(yù)鍛工序是，在 上、下模型中鍛壓成一個圓底平面和豎起的對稱兩塊豎塊狀的叉耳；所述的終鍛工序是，在上、下模型中進一步鍛壓法蘭底板、中間的叉口和兩側(cè)的叉耳至精確的尺寸，所述的切邊工 序是將多余由上、下模的合縫處擠出的飛邊切除，完成最終鍛壓成型產(chǎn)品；所述的制坯料工 序是，將加熱的棒料在模具中鍛壓成具有一個法蘭板和下方開口向下的凹字形，凹字兩側(cè) 呈半圓豎塊。所述坯料凹字形中間缺口的距離為120毫米，坯料左右半圓豎塊的厚度為77毫 米，坯料左右半圓豎塊的高度叉耳為112. 5毫米，坯料法蘭板的直徑為185毫米，厚度15毫米。突緣叉的鍛壓成型方法，包括下料、加熱，下料后的金屬材料經(jīng)加熱后，壓扁、在制 坯模中進行復(fù)合鐓擠，在封閉的下模型腔中正擠叉口外形成產(chǎn)品帶對稱叉耳，在上下模之 間鐓粗形成近似圓法蘭的預(yù)制坯料，然后將預(yù)制坯料直接放在預(yù)鍛模膛法蘭模膛中，使整 個預(yù)制件上法蘭、兩個叉耳能平放入預(yù)鍛模膛，通過上模向下運動將金屬壓入模膛，然后將 鍛件翻轉(zhuǎn)90°放入終鍛模模膛中進行精密成型，并切除飛邊。突緣叉的鍛壓成型方法，其中制坯料的模具結(jié)構(gòu)包括上模、下模、排氣孔、排氣槽 和頂桿孔。壓扁后坯料在下模型腔中正擠成型叉耳，在擠壓過程通過排氣孔，排氣槽排出模 具內(nèi)的熱氣，能保證兩個叉耳充滿良好，法蘭板在成型模上、下模之間形成，使難成型法蘭 板和叉耳部位早成型，然后通過頂桿孔中頂桿頂出。放入預(yù)鍛成型模下模，法蘭板和叉耳均 在型腔正中，保證預(yù)制坯料與預(yù)鍛成型模一致，改善其預(yù)鍛成型的金屬的流動、體積分配不 合理、減少鍛件水平投影面積，也相應(yīng)減小鍛造設(shè)備噸位，然后通過預(yù)鍛模頂桿孔中頂桿頂 出。將預(yù)鍛件翻轉(zhuǎn)90°放入終鍛成型模下模最終成型，保證產(chǎn)品合格?？傊?，本發(fā)明汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法采用了復(fù)合擠壓制坯料成型滿足 了最終成型需要的金屬的流動、體積分配、設(shè)備噸位等成型規(guī)律，變形機理為將正擠壓和鐓 粗揉合在一起形成復(fù)合的組合。采用本發(fā)明鍛壓成馬鞍狀坯料的過程中設(shè)備并不加大 負荷；提高了材料的利用率；減小和節(jié)省了設(shè)備的投入、投資和電能的消耗，提高了產(chǎn)品質(zhì) 量；降低加工成本；有利環(huán)境保護。
權(quán)利要求
1.一種汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法，首先將圓柱形鋼材截斷落料、加熱，然后在 鍛壓機床上進行制坯料、預(yù)鍛、終鍛和切邊四個順序工位的鍛壓；所述的預(yù)鍛工序是在上、下模型中鍛壓成一個圓底平面和豎起的對稱兩塊叉耳； 所述的終鍛工序是在上、下模型中進一步鍛壓法蘭底板、中間的叉口和兩側(cè)的叉耳至 精確的尺寸；所述的切邊工序是將多余由上、下模的合縫處擠出的飛邊切除，完成最終鍛壓成型產(chǎn)Pm ；其特征在于所述的制坯料工序是，將加熱的棒料在模具中復(fù)合擠鍛壓成具有一個法 蘭板和下方開口向下的凹字形，凹字兩側(cè)呈半圓豎塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法，其特征在于所述坯料凹字 形中間缺口的距離為130至70毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法，其特征在于所述坯料 凹字形中間缺口的距離為120毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法，其特征在于所述坯料左右 半圓豎塊的厚度為80至50毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法，其特征在于所述坯料左右 半圓豎塊的高度為130至80毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法，其特征在于所述坯料法蘭 板的直徑為200至140毫米，厚度為M至14毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法，其特征在于所述坯料 法蘭板的直徑為185毫米，厚度14毫米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車零部件的制造加工方法。一種汽車突緣叉的復(fù)合擠鍛壓成型方法，將圓柱形鋼材落料、加熱，在鍛壓機床上進行制坯料、預(yù)鍛、終鍛和切邊四個順序工位的鍛壓；預(yù)鍛工序是，在上、下模型中鍛壓成一個圓底平面和豎起的對稱兩塊豎片狀耳叉；終鍛工序是，在上、下模型中進一步鍛壓至精確的尺寸；切邊工序是將多余由上、下模的合縫處擠出的飛邊切除，完成最終鍛壓成型產(chǎn)品；所述的制坯料工序是，將加熱的棒料在模具中復(fù)合擠鍛壓成具有一個法蘭板和下方開口向下的凹字形，凹字兩側(cè)呈半圓豎塊狀。采用本發(fā)明鍛壓成馬鞍狀坯料的過程中設(shè)備并不加大負荷；提高了材料的利用率；減小和節(jié)省了設(shè)備的投入、投資和電能的消耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；降低加工成本；有利環(huán)境保護。
文檔編號B21J13/02GK102039361SQ20091019729
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者孫禮賓, 宋培林, 汪磊, 金超 申請人:上海交大中京鍛壓有限公司