專利名稱：具有水平叉部的傳動軸節(jié)叉的熱鍛方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種鍛造成形技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種具有水平叉部的傳動軸節(jié)叉的熱鍛方法。
背景技術(shù)：
傳動軸叉形件是汽車傳動機構(gòu)中的關(guān)鍵零部件，傳動過程中需承受較大載荷，工況條件差。因此，該類零件要求具備較高的強度和良好韌性。采用切削加工的制造方法，效率低且難以滿足其力學(xué)性能要求，一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛造而成。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，2010年06期“鍛壓技術(shù)”公開了 “汽車傳動軸叉形件精密模鍛工藝研究”，記載了水平分模的開式模鍛工藝常用于生產(chǎn)傳動軸叉類零件，其模鍛工序為下料、加熱、壓扁制坯、預(yù)鍛劈叉、終鍛成形，最后切邊。但是，該工藝無法鍛出軸向盲孔，需要通過后續(xù)機加工，材料消耗較大。同時，兩叉之間會形成飛邊，對于兩叉之間距離較遠的水平叉形，飛邊金屬較多，往往超過鍛件自重的30%，致使材料利用率很低。2004年06期“鍛壓裝備與制造技術(shù)”公開了 “傳動軸凸緣叉精密成形研究”，記載了一種傳動軸叉形件的熱擠壓成形工藝，其工序為:一火加熱后預(yù)成形，擠壓精成形，精整。該工藝擠出了盲孔，減小了飛邊，從而提高了材料利用率。但是，該工藝采用了閉式模具，擠壓力較大，對模具材料要求高；模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高；而且需要嚴格控制坯料尺寸，工藝實施不太方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種具有水平叉部的傳動軸節(jié)叉的熱鍛方法，目的在于實現(xiàn)具有水平叉部的傳動軸節(jié)叉鍛件的批量穩(wěn)定生產(chǎn)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:本發(fā)明涉及一種具有水平叉部的傳動軸節(jié)叉的熱鍛方法，首先將加熱后的坯料橫向置于平模中進行拍扁處理使其成為長條形狀，然后將其置于彎曲模具中彎曲壓扁形成預(yù)鍛件，最后將預(yù)鍛件置于終鍛模具內(nèi)終鍛成形。所述的拍扁處理是指:工作部分均具有水平截面的上模和下模的平模內(nèi)共進行兩次拍扁，其中第二次拍扁處理時坯料位置相對第一次拍扁處理旋轉(zhuǎn)90°。所述的進行平模拍扁后的長條形還料厚度控制在50mm 55mm,控制方法為:設(shè)定用于平模加壓的熱模鍛壓力機的合模高度，同時增加或減少坯料所在位置的墊板厚度，使該合模高度等于所需控制的拍扁坯料的厚度與所有墊板厚度的總和，兩次拍扁采用相同的合模高度與墊板組合。所述的坯料形狀為圓柱形，其高度和外徑之比小于等于1.5。所述的坯料在平模拍扁步驟之前置于中頻爐內(nèi)加熱到1100°C 1150°C。所述的彎曲壓扁是指:通過在帶有上下配合設(shè)置的凸模和凹模的彎曲模具中進行預(yù)鍛彎曲，得到端部厚度控制在34mm 38mm的預(yù)鍛件，控制方法為:使用平模拍扁的壓力機的合模高度，通過增加或減少預(yù)鍛件所在位置的墊板厚度，使該合模高度等于所需控制的彎曲件的端部厚度與墊板厚度的和；該彎曲模具的凸模的工作部分具有圓弧形外凸截面，凹模的工作部分具有與預(yù)鍛件的底部形狀相匹配的梯形型槽。所述的凸模的工作部分具有圓弧形外凸截面，凹模的工作部分具有與預(yù)鍛件的底部形狀相匹配的梯形型槽。所述的凸模的外凸截面的圓弧半徑R為80mm 100mm。所述的凹模的梯形型槽的型腔斜度α為7° 9°。所述的梯形型槽的兩側(cè)分別對稱分布一個定位槽，定位槽的深度為0.8mm
1.5mm,寬度與形成的預(yù)鍛件的長度相匹配。所述的梯形型槽的深度H比終鍛模具的模腔深度深2.0mm 3.0mm。所述的終鍛成形是指:在立式分模結(jié)構(gòu)的終鍛模具中經(jīng)鍛造得到。所述的終鍛模具的模膛的飛邊槽沿型面分布，模膛形狀及尺寸與預(yù)先設(shè)計的鍛件形狀及尺寸相匹配。所述的飛邊槽的高度2.0mm 4.0mm。所述的彎曲模具和終鍛模具使用前經(jīng)過預(yù)加熱，使模具溫度都維持在200°C 300。。。
有益效果與水平開式模鍛相比，本發(fā)明采用立式鍛造方式，使得制備的傳動軸節(jié)叉中部沿軸向內(nèi)凹的特征可以被直接鍛出，即可以直接鍛出軸向盲孔，省去后續(xù)機加工工序，且飛邊金屬消耗小，材料利用率達到85%。與立式熱擠壓成形相比，本發(fā)明工藝實施方便，工藝穩(wěn)定；模具相對簡單，模具制造成本低。


圖1為本發(fā)明制備出的傳動軸節(jié)叉的俯視圖；圖2為預(yù)鍛彎曲模具示意圖；圖3為預(yù)鍛彎曲模具的凸模；圖4為預(yù)鍛彎曲模具的凹模；圖5為平模結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為終鍛模具的凸模；圖7為終鍛模具的凹模。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1本實施例制作的成品如圖1所示，其熱鍛方法，步驟順序包括:下料、加熱、兩次平模拍扁、預(yù)鍛彎曲、終鍛成形和切邊。具體通過以下方法實現(xiàn):步驟一、下料:采用圓棒料鋸切下料，還料高徑比不大于1.5 ；
步驟二、預(yù)熱模具:對預(yù)鍛彎曲的預(yù)鍛模具和終鍛模具進行加熱，使模具溫度維持在 200。。 300。。；步驟三、加熱坯料:將坯料置于中頻爐內(nèi)加熱到1100°C 1150°C ；步驟四、兩次平模拍扁:將坯料橫放，平模拍扁，然后旋轉(zhuǎn)90°后再拍扁一次，將還料拍成長條形狀，拍扁后其端部厚度控制在50mm 55mm ；步驟五、預(yù)鍛彎曲:將長條形狀的坯料置于具有特定形狀的彎曲模中，進行彎曲壓扁，預(yù)鍛件端部厚度控制在34mm 38mm ；步驟六、終鍛成形:將預(yù)鍛件I放置于終鍛模具的模腔內(nèi)，進行終鍛成形；步驟七、切邊:將步驟六所得的鍛件置于切邊模上，將多余飛邊切去，獲得最終鍛件形狀。本實施例得到的鍛件充填飽滿，強度高，材料利用率由水平開式模鍛的不足70%提高到85%。同時模具簡單，工藝穩(wěn)定，便于實施。本實施例涉及用于實現(xiàn)上述熱鍛方法的裝置，包括:用于坯料的平模拍扁的平模、用于坯料的預(yù)鍛彎曲的彎曲模具以及用于預(yù)鍛件I的終鍛成形的終鍛模具。如圖5所示，所述的平模包括:工作部分均具有水平截面的上模和下模，其中:圖中自上而下依次設(shè)置為:上模板4、上模固定板5、上墊板6、上模7、下模8、下墊板9、下模固定板10和下模板11。如圖2至圖4所示，所述的彎曲模具包括:上、下配合設(shè)置的凸模2和凹模3，其中:凸模2的工作部分具有圓弧形外凸截面，凹模3的工作部分具有與預(yù)鍛件I的底部形狀相匹配的梯形型槽。所述的凸模2的外凸截面的圓弧半徑R為80mm 100mm。所述的凹模3的梯形型槽的型腔斜度α為7° 9°。所述的梯形型槽的兩側(cè)分別對稱分布一個定位槽，定位槽的深度為0.8mm
1.5mm,寬度與形成的預(yù)鍛件I的長度相匹配。所述的梯形型槽的深度H比終鍛模具的模腔深度深2.0mm 3.0mm。如圖6和圖7所示，所述的終鍛模具為立式分模方式，其模膛的飛邊槽沿型面分布，模膛形狀及尺寸與預(yù)先設(shè)計的鍛件形狀及尺寸相匹配。所述的飛邊槽的高度2.0mm 4.0_。
實施例2某型號傳動軸節(jié)叉，材料選用SAEl 141合金鋼，加工設(shè)備為40000kN熱模鍛壓力機，其工藝過程為:一、下料:采用圓棒料劇切下料，還料尺寸Φ70Χ134ι πι;二、預(yù)熱模具:對預(yù)鍛模具和終鍛模具進行加熱，將模具加熱至220°C ；三、加熱坯料:將坯料置于中頻爐內(nèi)加熱到1100°C ；四、平模拍扁:將坯料橫放，平模拍扁第一次，通過調(diào)整下墊板9厚度，控制壓下量為20mm，然后旋轉(zhuǎn)90°后再平模拍扁一次，將坯料拍成長條形狀，拍扁后其端部厚度50mm ；五、預(yù)鍛彎曲:將長條形狀坯料置于具有特定形狀的彎曲模中，進行彎曲壓扁，彎曲凸模2的圓弧半徑R為90mm，彎曲凹模3的型腔深度H為22mm，型腔斜度α為9°，壓扁后還料厚度為34_ ；
六、終鍛成形:將預(yù)鍛件I立式擺放于終鍛模腔內(nèi)，進行終鍛成形，飛邊厚度
2.3mm ；七、切邊:將終鍛件置于切邊模具中，進行沖孔切邊，得到最終鍛件。本實施例得到的鍛件充填飽滿，強度高，坯料重量4.04kg,鍛件質(zhì)量3.43kg，材料利用率達到85%，磁粉探傷后未見裂紋。
實施例3某型號傳動軸節(jié)叉，材料選用SAEl 141合金鋼，加工設(shè)備為40000kN熱模鍛壓力機，其工藝過程為:一、下料:采用圓棒料劇切下料，還料尺寸Φ70Χ134ι πι;二、預(yù)熱模具:對預(yù)鍛模具和終鍛模具進行加熱，將模具加熱至250°C ；三、加熱坯料:將坯料置于中頻爐內(nèi)加熱到1150°C ；四、平模拍扁:將坯料橫放，平模拍扁第一次，通過調(diào)整下墊板9厚度，控制壓下量為15mm,然后旋轉(zhuǎn)90°后再平模拍扁一次,將還料拍成長條形狀,拍扁后其端部厚度55mm ;五、預(yù)鍛彎曲:將長條形狀的坯料置于具有特定形狀的彎曲模中，進行彎曲壓扁，彎曲凸模2的圓弧半徑R為90mm，彎曲凹模3的型腔深度H為25mm，型腔斜度α為9。，壓扁后坯料厚度為33mm ；六、終鍛成形:將預(yù)鍛件I立式擺放于終鍛模腔內(nèi)，進行終鍛成形，飛邊厚度
2.8mm ；七、切邊:將終鍛件置于切邊模具中，進行沖孔切邊，得到最終鍛件。本實施例得到的鍛件充填飽滿，強度高，坯料重量4.04kg，鍛件質(zhì)量3.43kg，材料利用率達到85%，磁粉探傷后未見裂紋。
實施例4某型號傳動軸節(jié)叉，材料選用45號鋼，加工設(shè)備為40000kN熱模鍛壓力機，其工藝過程為:一、下料:采用圓棒料劇切下料，還料尺寸Φ70Χ134ι πι;二、預(yù)熱模具:對預(yù)鍛模具和終鍛模具進行加熱，將模具加熱至250°C ；三、加熱坯料:將坯料置于中頻爐內(nèi)加熱到1120°C ；四、平模拍扁:將坯料橫放，平模拍扁第一次，通過調(diào)整下墊板9厚度，控制壓下量為20mm，然后旋轉(zhuǎn)90°后再平模拍扁一次，將坯料拍成長條形狀，拍扁后其端部厚度50mm ；五、預(yù)鍛彎曲:將長條形狀的坯料置于具有特定形狀的彎曲模中，進行彎曲壓扁，彎曲凸模2的圓弧半徑R為90mm，彎曲凹模3的型腔深度H為25mm，型腔斜度α為8。，壓扁后坯料厚度為34mm ；六、終鍛成形:將預(yù)鍛件I立式擺放于終鍛模腔內(nèi)，進行終鍛成形，飛邊厚度
3.0mm ；七、切邊:將終鍛件置于切邊模具中，進行沖孔切邊，得到最終鍛件。本實施例得到的鍛件充填飽滿，強度高，坯料重量4.04kg，鍛件質(zhì)量3.43kg，材料利用率達到85%，磁粉探傷后未見裂紋。
權(quán)利要求
1.一種具有水平叉部的傳動軸節(jié)叉的熱鍛方法，其特征在于，首先將加熱后的坯料橫向置于平模中進行拍扁處理使其成為長條形狀，然后將其置于彎曲模具中彎曲壓扁形成預(yù)鍛件，最后將預(yù)鍛件置于終鍛模具內(nèi)終鍛成形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的拍扁處理是指:工作部分均具有水平截面的上模和下模的平模內(nèi)共進行兩次拍扁，其中第二次拍扁處理時坯料位置相對第一次拍扁處理旋轉(zhuǎn)90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的進行平模拍扁后的長條形坯料厚度控制在50mm 55mm,控制方法為:設(shè)定用于平模加壓的熱模鍛壓力機的合模高度，同時增加或減少坯料所在位置的墊板厚度，使該合模高度等于所需控制的拍扁坯料的厚度與所有墊板厚度的總和，兩次拍扁采用相同的合模高度與墊板組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的坯料在平模拍扁步驟之前置于中頻爐內(nèi)加熱到1100。。 1150。。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的彎曲壓扁是指:通過在帶有上下配合設(shè)置的凸模和凹模的彎曲模具中進行預(yù)鍛彎曲，得到端部厚度控制在34mm 38mm的預(yù)鍛件，控制方法為:使用平模拍扁的壓力機的合模高度，通過增加或減少預(yù)鍛件所在位置的墊板厚度，使該合模高度等于所需控制的彎曲件的端部厚度與墊板厚度的和；該彎曲模具的凸模的工作部分具有圓弧形外凸截面，凹模的工作部分具有與預(yù)鍛件的底部形狀相匹配的梯形型槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是，所述的凸模的工作部分具有圓弧形外凸截面，凹模的工作部分具有與預(yù)鍛件的底部形狀相匹配的梯形型槽；所述的凸模的外凸截面的圓弧半徑R為80mm IOOmm ;所述的凹模的梯形型槽的型腔斜度α為7° 9° ;所述的梯形型槽的兩側(cè)分別對稱分布一個定位槽，定位槽的深度為0.8mm 1.5mm,寬度與形成的預(yù)鍛件的長度相匹配；所述的梯形型槽的深度H比終鍛模具的模腔深度深2.0mm 3.0_。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的終鍛成形是指:在立式分模結(jié)構(gòu)的終鍛模具中經(jīng)鍛造得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征是，所述的終鍛模具的模膛的飛邊槽沿型面分布，模膛形狀及尺寸與預(yù)先設(shè)計的鍛件形狀及尺寸相匹配；所述的飛邊槽的高度2.0mm 4.0mm;所述的彎曲模具和終鍛模具使用前經(jīng)過預(yù)加熱，使模具溫度都維持在200°C 300°C。
全文摘要
一種鍛造成形技術(shù)領(lǐng)域的具有水平叉部的傳動軸節(jié)叉的熱鍛方法，將坯料依次進行平模拍扁、預(yù)鍛彎曲和終鍛成形；所述的平模拍扁是指將橫向置于平模中的坯料拍扁使其形成長條形狀；所述的預(yù)鍛彎曲是指將長條形狀的坯料置于具有特定形狀的彎曲模具中彎曲壓扁形成預(yù)鍛件。本發(fā)明與水平開式模鍛相比，本發(fā)明制備的傳動軸節(jié)叉上可以直接鍛出軸向盲孔，省去后續(xù)機加工工序，且飛邊金屬消耗小，材料利用率達到85%。與立式熱擠壓成形相比，本發(fā)明工藝實施方便，工藝穩(wěn)定；模具相對簡單，模具制造成本低。
文檔編號B21J1/04GK103121075SQ201310072320
公開日2013年5月29日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者胡成亮, 趙震, 資小林, 黃春, 曾凡, 吳公明, 郭增均 申請人:上海交通大學(xué), 萬向錢潮股份有限公司