本發(fā)明涉及一種轎車等速萬向傳動軸無芯棒旋鍛徑向進給工藝參數(shù)確定方法。

背景技術(shù)：
旋鍛常采用兩個或兩個以上的模具，在使其環(huán)繞坯料外徑周圍旋轉(zhuǎn)的同時，也向坯料軸心施加高頻率的徑向力，使坯料受徑向壓縮而按模具型線成形和沿軸向延伸的過程。它是一種局部而連續(xù)、無屑而且精密的金屬成形加工工藝，該工藝具有連續(xù)的纖維流線、表面成形質(zhì)量好、容易成形變截面變厚度結(jié)構(gòu)、效率高、材料利用率高等優(yōu)勢方法具有效率高、表面成形質(zhì)量好、材料利用率高等優(yōu)勢，對于小尺寸和承受大扭矩的轎車等速萬向傳動中間軸制造具有明顯的優(yōu)勢，轎車等速萬向傳動中間軸旋鍛將成為中間軸制造生產(chǎn)的大趨勢。無棒旋鍛時材料外表面受三向壓應(yīng)力、內(nèi)表面受拉應(yīng)力自然成形，無芯棒旋鍛內(nèi)表面質(zhì)量受無芯棒旋鍛徑向進給量的控制，而旋鍛軸產(chǎn)品耐久性影響最重要的因素是旋鍛軸內(nèi)表面質(zhì)量。無芯棒旋鍛徑向進給工藝參數(shù)主要包括無芯棒旋鍛進給道次、每道次最小旋鍛次數(shù)、每道次進給量等，無芯棒旋鍛徑向進給工藝參數(shù)不但對旋鍛軸內(nèi)外表面的尺寸和圓度影響巨大，而且還進一步影響旋鍛軸產(chǎn)品的靜強度和疲勞強度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明基于轎車旋鍛軸產(chǎn)品旋鍛工藝特征、旋鍛產(chǎn)品尺寸和形狀精度要求和材料的力學(xué)特征等，提出了一種轎車萬向傳動軸無芯棒旋鍛徑向進給工藝參數(shù)確定方法，該方法能預(yù)防無芯棒旋鍛缺陷、提高旋鍛軸產(chǎn)品質(zhì)量的重要工藝參數(shù)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種轎車萬向傳動軸無芯棒旋鍛徑向進給工藝參數(shù)確定方法，其步驟為：(1)根據(jù)無芯棒旋鍛特征，確定無芯棒旋鍛的關(guān)鍵幾何質(zhì)量參數(shù)：外徑圓度和內(nèi)徑圓度；(2)根據(jù)旋鍛產(chǎn)品的尺寸和形狀幾何特性要求，確定無芯棒旋鍛的最大進給量；(3)根據(jù)旋鍛產(chǎn)品材料的力學(xué)特性，確定無芯棒旋鍛的最大進給量；(4)綜合旋鍛軸產(chǎn)品的力學(xué)特性和幾何特性，確定無芯棒旋鍛最大進給量；(5)根據(jù)產(chǎn)品精度要求，確定每次進給最小鍛打次數(shù)與進給道次。所述外徑圓度和內(nèi)徑圓度為旋鍛過程中旋鍛軸外表面和內(nèi)表面的外接圓和內(nèi)切圓半徑之差，即外表面圓度和內(nèi)表面圓度，其中：1)外表面圓度對于平面錘頭，旋鍛得到的多邊形邊數(shù)與旋鍛外表面圓度之間的關(guān)系如式(1)所示式中：δ——內(nèi)外半徑之差，即尺寸公差的一半或圓度；n——正多邊形邊數(shù)，對于正多花環(huán)形n取正多邊形邊數(shù)的一半；旋鍛產(chǎn)品半徑的公稱尺寸，假設(shè)為內(nèi)接圓和外切圓半徑和的一半；對于圓弧形錘頭，通過近似得到相同旋鍛外表面圓度下，正多花環(huán)形的個數(shù)是正多邊形邊數(shù)的一半；2)內(nèi)表面圓度對于平面錘頭，旋鍛徑向進給后，內(nèi)表面圓度與徑向進給量、內(nèi)外徑之間的關(guān)系如式(2)所示式中，δ為內(nèi)表面圓度；σ為內(nèi)表面變形高斯分布的標準差；Δ為無芯棒旋鍛徑向進給量；θ為進給量為Δ時所對應(yīng)的圓心角；R為旋鍛外表面半徑；r為旋鍛內(nèi)表面半徑；對于圓弧錘頭，旋鍛徑向進給后，內(nèi)表面圓度的一半與徑向進給量、內(nèi)外徑之間的關(guān)系滿足式(2)。上述步驟(3)中，還根據(jù)無芯棒段的應(yīng)變和材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線來確定單次徑向進給最大值，其中，無芯棒旋鍛內(nèi)壁的等效應(yīng)變ε如式(3)所示，包括壁厚方向上的應(yīng)變εt、軸向應(yīng)變εz和周向應(yīng)變εθ：式中：ε為等效應(yīng)變；t0為毛坯的壁厚，t為毛坯旋鍛后的壁厚，為毛坯的等效半徑，rm為毛坯旋鍛后的等效半徑，r0為毛坯的半徑，r為毛坯旋鍛后旋鍛軸的半徑。本發(fā)明的有益效果是：該方法能預(yù)防無芯棒旋鍛缺陷、提高旋鍛軸產(chǎn)品質(zhì)量的重要工藝參數(shù)。附圖說明圖1為某轎車旋鍛軸毛坯和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與尺寸圖；圖2為無芯棒式旋鍛剖面圖；圖3為圖2的左視圖；圖4為軸段I最小直徑處錘頭和毛坯初始接觸關(guān)系示意圖；圖5為旋鍛過程中內(nèi)表面變形示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。以某轎車等速萬向傳動中間軸旋鍛為對象，材料為25CrMo4，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與主要尺寸如圖1所示，它有等截面等壁厚的無縫鋼管經(jīng)過旋鍛制造而成。無芯棒旋鍛是指軸段I和軸段III，由于它們是變截面變壁厚，只能通過無芯棒旋鍛成形。無芯棒旋鍛過程中，模具錘頭1徑向運動直接鍛打工件2，工件2做周向運動，如圖2，3所示。無芯棒旋鍛外表面受壓，內(nèi)表面自然成形受拉，無芯棒旋鍛材料主要是徑向流動、增加壁厚、軸向流動可以忽略。由于無芯棒旋鍛內(nèi)表面圓度自然形成，如果徑向進給不合理造成損傷后，后續(xù)旋鍛過程中不能修復(fù)；無芯棒旋鍛徑向進給不但影響旋鍛軸外表面質(zhì)量，而且還嚴重影響旋鍛軸內(nèi)表面質(zhì)量，進而影響旋鍛軸靜強度和疲勞強度，因此，無芯棒旋鍛徑向進給是控制旋鍛缺陷的主要參數(shù)。(1)根據(jù)無芯棒旋鍛特征，確定無芯棒旋鍛的關(guān)鍵幾何質(zhì)量參數(shù)——外徑圓度和內(nèi)徑圓度；無芯棒旋鍛過程中外徑圓度和內(nèi)徑圓度是指旋鍛過程中旋鍛軸外表面和內(nèi)表面的外接圓和內(nèi)切圓半徑之差，它們是旋鍛外表面尺寸和圓度等幾何質(zhì)量的重要表征參數(shù)。無芯棒旋鍛產(chǎn)品的外表面和內(nèi)表面...