本發(fā)明涉及載重車軸頭套管，具體涉及一種載重車軸頭套管熱擠壓精密成型工藝，本發(fā)明還涉及該工藝所使用的模具組。

背景技術(shù)：

軸頭套管（以下簡(jiǎn)稱軸頭）是汽車后橋的I類保安件，用于各類載重汽車的后橋橋殼兩端及工程機(jī)械驅(qū)動(dòng)橋兩端的輪邊支承，其焊裝在橋殼兩端，半軸從軸頭中穿過，形狀屬空心回轉(zhuǎn)體。軸頭承受著整個(gè)車身及車載物的重量，因路況復(fù)雜，在使用過程中，既要考慮正常載重和瞬間沖擊的影響，又要承受復(fù)雜的交變應(yīng)力和疲勞循環(huán)應(yīng)力的交變作用。因此，軸頭質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響到車輛的行駛安全。這就要求軸頭具有沿軸向分布的金屬流線、致密的金屬組織和極高的抗疲勞壽命。目前其常規(guī)鍛造工藝為：毛坯計(jì)算（人工）—下料（按尺寸）—加熱—制坯（壓型）—成型法蘭—沖孔。根據(jù)“鋼質(zhì)模鍛件公差及機(jī)械加工余量”（GB/T12362-2003）中表1、表12規(guī)定，達(dá)到普通級(jí)。此工藝在河南英威東風(fēng)機(jī)械有限公司運(yùn)行近二十年，使用表明，存在毛坯重量誤差大及尺寸精度差、后續(xù)加工余量大、模具可靠性不足和不易調(diào)整的弊端。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)目前軸頭套管常規(guī)鍛造工藝所存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何使軸頭毛坯獲得沿軸向分布的金屬流線以大幅提高軸管機(jī)械性能和抗疲勞壽命。同時(shí),根據(jù)“鋼質(zhì)模鍛件公差及機(jī)械加工余量”（GB/T12362-2003）中表2、表13規(guī)定，毛坯尺寸達(dá)到精密級(jí)，生產(chǎn)工藝高效、可靠、后續(xù)機(jī)加工余量小。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種載重車軸頭套管熱擠壓精密成型工藝，其步驟為：毛坯確定—下料（稱重法）—加熱—壓型—成型法蘭—反擠內(nèi)孔—沖底；

毛坯確定：即確定毛坯重量及各工序毛坯的尺寸，在AutoCAD軟件下設(shè)計(jì)毛坯及模具，毛坯在最終尺寸即沖底尺寸確定后，根據(jù)各工序設(shè)置和“體積不變”的原理，先確定“反擠工序”毛坯尺寸，采用“逆向設(shè)計(jì)”的方案，依次逆向確定成型、壓型工序狀態(tài)下的毛坯尺寸；

各工序模具工作部分尺寸的確定：確定各工序狀態(tài)下的毛坯尺寸后，熱漲量參考值為1.010—1.015 %，再使用AutoCAD的同比縮放功能，確定加熱狀態(tài)下的毛坯尺寸，并考慮各工序模具裝置的間隙配合（≤0.5mm），從而確定模具工作尺寸，最大限度的保證設(shè)計(jì)的精密與準(zhǔn)確；

下料（稱重法）：采用以下料重量為標(biāo)準(zhǔn)、以尺寸為參考的方法稱重下料，精確度控制在±0.1Kg；

加熱：將下料后的棒料放在中頻感應(yīng)爐內(nèi)，加熱至1180±50℃；

壓型：利用壓型模具裝置對(duì)所下的坯料進(jìn)行壓型，將坯料放入模具裝置的凹模內(nèi)，壓機(jī)帶著上模下行，凸模進(jìn)入凹模內(nèi)，凸模與坯料先接觸，因無下行空間，坯料只能充滿整個(gè)剩余空間；

成型：利用成型法蘭模具裝置對(duì)壓型后的坯料進(jìn)行成型；壓機(jī)帶著上模下行，法蘭成型凸模進(jìn)入凹模內(nèi)，內(nèi)形凸模與坯料先接觸，因無下行空間，坯料只能向上流動(dòng)，直到和法蘭成型凸模接觸，并充滿整個(gè)剩余空間，法蘭和部分內(nèi)孔已成型；

反擠內(nèi)孔：利用反擠內(nèi)孔模具裝置，毛坯放入反擠內(nèi)孔模具裝置后，反擠凸模下行至坯料底部，因下模封閉、凸模有反擠刃帶設(shè)計(jì)，坯料只能沿反擠凹模內(nèi)壁向上流動(dòng)，從而成型內(nèi)孔；

沖底：利用沖底模具裝置，毛坯放入沖底模具裝置的定位套內(nèi)，沖底凸模下行，與沖底凹模剪切掉多余的連皮，連皮從機(jī)座下方掉出，至此軸頭套管毛坯熱擠壓精密成型完成。

本發(fā)明采用上述工藝所使用的模具組包括壓型模具裝置、成型法蘭模具裝置、反擠內(nèi)孔模具裝置和沖底模具裝置，其中，壓型模具裝置、成型法蘭模具裝置、反擠內(nèi)孔模具裝置分別包括底座、壓蓋、上模板，在所述每個(gè)底座的座壁內(nèi)側(cè)底部設(shè)大墊，大墊中部設(shè)模墊，模墊外側(cè)依次向外設(shè)有過水套和預(yù)應(yīng)力外套；在壓型模具裝置的壓蓋上設(shè)壓型凹模，在成型法蘭模具裝置的壓蓋上設(shè)成型凹模，在反擠內(nèi)孔模具裝置的壓蓋上設(shè)反擠凹模；壓型凹模、成型凹模、反擠凹模分別嵌入在對(duì)應(yīng)的預(yù)應(yīng)力外套內(nèi)，壓型凹模、成型凹模、反擠凹模底部分別設(shè)穿過對(duì)應(yīng)預(yù)應(yīng)力外套內(nèi)、底座的頂桿；在所述壓型模具裝置、成型法蘭模具裝置、反擠內(nèi)孔模具裝置上分別設(shè)調(diào)整裝置；在所述壓型模具裝置、成型法蘭模具裝置、反擠內(nèi)孔模具裝置的上模板上分別通過對(duì)應(yīng)的接桿連設(shè)壓型凸模、成型凸模、反擠凸模，在成型凸模內(nèi)還設(shè)有與其上下滑動(dòng)配合的內(nèi)形凸模，在成型法蘭模具裝置、反擠內(nèi)孔模具裝置的壓蓋上部還分別設(shè)成型卸料板、反擠卸料板；所述沖底模具裝置是在機(jī)座上設(shè)定位墊板，在定位墊板上設(shè)沖底凹模，在沖底模具裝置的壓蓋上設(shè)定位套，定位套嵌入在機(jī)座內(nèi)，在沖底模具裝置的上模板上通過其接桿連設(shè)沖底凸模，在沖底模具裝置的壓蓋上設(shè)沖底卸料板。

所述調(diào)整裝置是在底座的座壁上設(shè)調(diào)整塊，調(diào)整塊內(nèi)穿設(shè)調(diào)整螺栓，在調(diào)整塊與底座座壁接觸處的內(nèi)側(cè)設(shè)防止調(diào)整塊轉(zhuǎn)動(dòng)的墊塊。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案所設(shè)計(jì)的載重車軸頭套管熱擠壓精密成型工藝和模具組，因采用一次加熱、封閉模具內(nèi)熱擠壓成型，可獲得沿軸向分布的金屬流線，大幅提高軸管機(jī)械性能和抗疲勞壽命。同時(shí)由于運(yùn)用軟件輔助設(shè)計(jì)，坯料重量計(jì)算精準(zhǔn)，各工序毛坯變形量及尺寸確定更加嚴(yán)謹(jǐn)；下料方法（稱重法）合理、毛坯重量的一致性控制在±0.1Kg；模具工作尺寸準(zhǔn)確度控制在0.05mm內(nèi)，因此毛坯尺寸可達(dá)精密級(jí)（符合GB/T12362-2003表2、表13的規(guī)定）。同時(shí)，因在模具內(nèi)設(shè)計(jì)有調(diào)整裝置，使毛坯壁偏差控制在2mm以內(nèi)（符合GB/T12362-2003表2規(guī)定）；設(shè)計(jì)有預(yù)應(yīng)力外套，保證凹模等下模組件均勻受力；設(shè)計(jì)有卸料板，可保證毛坯脫模率100%。本發(fā)明相比傳統(tǒng)熱擠壓技術(shù)，具有毛坯精度高、一致性強(qiáng)、工序簡(jiǎn)便合理、模具調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明軸頭套管的工藝加工過程；

圖2是本發(fā)明壓型模具裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明成型模具裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明反擠內(nèi)孔模具裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明沖底模具裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明載重車軸頭套管熱擠壓精密成型工藝和模具組作具體說明。

本發(fā)明載重車軸頭套管熱擠壓精密成型工藝所用的模具組，包括壓型模具裝置、成型法蘭模具裝置、反擠內(nèi)孔模具裝置和沖底模具裝置。

參見圖2，壓型模具裝置包括其底座16、壓蓋4、上模板1等，在底座16的座壁內(nèi)側(cè)底部設(shè)大墊15，大墊15中部設(shè)模墊14，模墊14外側(cè)依次向外設(shè)有過水套8和預(yù)應(yīng)力外套6。在壓蓋4上設(shè)壓型凹模5，壓型凹模5伸入在過水套8內(nèi)。在模墊14上設(shè)頂桿頭12，頂桿頭12上連設(shè)頂桿13，頂桿13穿過模墊14、大墊15、底座16。在底座16的座壁上設(shè)調(diào)整塊9，調(diào)整塊9與底座16的座壁接觸處的內(nèi)側(cè)設(shè)防止調(diào)整塊9轉(zhuǎn)動(dòng)的墊塊11，調(diào)整塊9內(nèi)穿設(shè)有調(diào)整螺栓10，調(diào)整螺栓10與大套6相接觸，調(diào)整塊9和調(diào)整螺栓10構(gòu)成壓型模具裝置的調(diào)整裝置，用于調(diào)整毛坯7出現(xiàn)的壁偏差，控制毛坯壁偏差在2mm以內(nèi)。在上模板1上通過接桿2連設(shè)壓型凸模3，壓型凸模3在壓機(jī)的帶動(dòng)下能夠下行進(jìn)入到壓型凹模5內(nèi)。

參見圖3，成型法蘭模具裝置包括其底座34、壓蓋23、上模板17等，在底座34的座壁內(nèi)側(cè)底部設(shè)大墊33，大墊33中部設(shè)模墊32，模墊32外側(cè)依次向外設(shè)有過水套26和預(yù)應(yīng)力外套25。在壓蓋23上設(shè)成型凹模24，成型凹模24伸入在過水套26內(nèi)。在模墊32上設(shè)頂桿頭30，頂桿頭30上連設(shè)頂桿31，頂桿31穿過模墊32、大墊33、底座34。在底座34的座壁上設(shè)調(diào)整塊27，調(diào)整塊27與底座34的座壁接觸處的內(nèi)側(cè)設(shè)防止調(diào)整塊27轉(zhuǎn)動(dòng)的墊塊29，調(diào)整塊27內(nèi)穿設(shè)有調(diào)整螺栓28，調(diào)整螺栓28與大套25相接觸，調(diào)整塊27和調(diào)整螺栓28構(gòu)成成型法蘭模具裝置的調(diào)整裝置，用于調(diào)整毛坯7加工時(shí)出現(xiàn)的壁偏差。在上模板17上通過接桿18、接螺19連設(shè)成型凸模20，成型凸模20在壓機(jī)的帶動(dòng)下能夠下行進(jìn)入到成型凹模24內(nèi)。在成型凸模20內(nèi)還設(shè)內(nèi)形凸模21，內(nèi)形凸模21的作用是擠壓出毛坯7大端內(nèi)形部分，其與成型凸模20上下滑動(dòng)配合。在壓蓋23的上部還設(shè)卸料板22，卸料板22與壓蓋23一側(cè)相連，并以連接處為圓心，可沿圓周方向轉(zhuǎn)動(dòng)，毛坯7脫模時(shí)，卸料板22卡在內(nèi)形凸模21上，可保證毛坯7脫模率能夠達(dá)到100%。

參見圖4，反擠內(nèi)孔模具裝置包括其底座50、壓蓋39、上模板35等，在底座50的座壁內(nèi)側(cè)底部設(shè)大墊49，大墊49中部設(shè)模墊48，模墊48外側(cè)依次向外設(shè)有過水套42和預(yù)應(yīng)力外套41。在壓蓋39上設(shè)反擠凹模40，反擠凹模40伸入在過水套42內(nèi)。在模墊48上設(shè)頂桿頭46，頂桿頭46上連設(shè)頂桿47，頂桿47穿過模墊48、大墊49、底座50。在底座50的座壁上設(shè)調(diào)整塊43，調(diào)整塊43與底座50的座壁接觸處的內(nèi)側(cè)設(shè)防止調(diào)整塊43轉(zhuǎn)動(dòng)的墊塊45，調(diào)整塊43內(nèi)穿設(shè)有調(diào)整螺栓44，調(diào)整螺栓44與預(yù)應(yīng)力外套41相接觸，調(diào)整塊43和調(diào)整螺栓44構(gòu)成反擠內(nèi)孔模具裝置的調(diào)整裝置，用于調(diào)整毛坯7加工時(shí)出現(xiàn)的壁偏差。在上模板35上通過接桿36連設(shè)反擠凸模37，反擠凸模37在壓機(jī)的帶動(dòng)下能夠下行進(jìn)入到反擠凹模40內(nèi)。在壓蓋39的上部還設(shè)卸料板38，卸料板38與壓蓋39一側(cè)相連，并以連接處為圓心，可沿圓周方向轉(zhuǎn)動(dòng)，毛坯脫模時(shí)，卸料板38卡在反擠凸模37上，卸料板38可保證毛坯7脫模率能夠達(dá)到100%。

上述壓型模具裝置、成型法蘭模具裝置、反擠內(nèi)孔模具裝置所述的預(yù)應(yīng)力外套，均是防止壓機(jī)下行時(shí)，瞬間沖擊力過大對(duì)模具的損壞，使相應(yīng)凹模等下模組件均勻受力。

參見圖5，沖底模具裝置是在機(jī)座58上設(shè)定位墊板57，在定位墊板57上設(shè)沖底凹模56，在沖底模具裝置的壓蓋54上設(shè)定位套55，定位套55嵌入在機(jī)座58內(nèi)，在沖底模具裝置的上模板51上通過其接桿連設(shè)沖底凸模53，在沖底模具裝置的壓蓋54上設(shè)沖底卸料板52。毛坯7脫模時(shí)，卸料板52卡在沖底凸模53上，保證毛坯7脫模率能夠達(dá)到100%。沖底模具裝置的下模部分采用中空設(shè)計(jì)，可以排除連皮（10±5mm）廢料，實(shí)現(xiàn)沖底。

本發(fā)明的模具裝置安裝使用時(shí)，下模預(yù)應(yīng)力外套裝在對(duì)應(yīng)的底座內(nèi)，凹模裝在對(duì)應(yīng)的預(yù)應(yīng)力外套內(nèi)，壓蓋壓緊凹模并固定在對(duì)應(yīng)底座上。將模具裝置分別放置在四臺(tái)不同噸位的壓力機(jī)上，再通過螺栓聯(lián)接與設(shè)備結(jié)合在一起來實(shí)現(xiàn)加工任務(wù)。

本發(fā)明通過安裝在壓力機(jī)上的壓型模具裝置、成型法蘭模具裝置、反擠內(nèi)孔模具裝置和沖底模具裝置四套模具，將加熱后的棒料依次經(jīng)過壓型、成型法蘭、反擠內(nèi)孔、沖底工序，一次加熱即可生產(chǎn)出精密級(jí)軸頭毛坯。

圖1為本發(fā)明毛坯利用該模具組加工軸頭套管的過程示意圖。其工藝步驟為：毛坯確定（逆向設(shè)計(jì)）—下料（稱重法）—加熱—壓型—成型法蘭—反擠內(nèi)孔—沖底。

毛坯確定（毛坯重量及各工序毛坯尺寸的確定）：毛坯及模具的設(shè)計(jì)均在AutoCAD軟件下完成。并充分運(yùn)用其輔助設(shè)計(jì)功能。毛坯在最終尺寸（沖底）確定后，根據(jù)各工序設(shè)置和“體積不變”（各工序毛坯尺寸雖有變化但其體積始終不變）的原理，采用“逆向設(shè)計(jì)”的方案：即先確定反擠工序毛坯尺寸、再依次逆向確定成型、壓型工序狀態(tài)下的毛坯尺寸；（原有毛坯確定的方法是：最終毛坯尺寸確定后，把毛坯尺寸分成三段計(jì)算體積：大端法蘭部分、中間部分、小端部分，通過計(jì)算先確定壓型工序尺寸，也分成三段。然后，計(jì)算成型部分，此時(shí)，確定大端內(nèi)孔部分尺寸。最后，沖孔毛坯的直孔部分。）

各工序模具工作部分尺寸的確定：先確定各工序熱變形狀態(tài)下的毛坯尺寸，熱漲量參考（1.010—1.015 %），再使用AutoCAD的同比縮放功能，并考慮各工序模具裝置的間隙配合（≤0.5mm），從而確定模具工作尺寸，最大限度的保證設(shè)計(jì)的精密與準(zhǔn)確。

下料：采用以下料重量為標(biāo)準(zhǔn)、以尺寸為參考的方法稱重下料。原有方法是：毛坯尺寸采用人工計(jì)算的方法，誤差大，下料時(shí)，據(jù)其體積換算成同值的圓鋼棒料尺寸，即控制下料尺寸：直徑及長(zhǎng)短。因棒料直徑有允差，故生產(chǎn)的毛坯長(zhǎng)短不一，精度差，后續(xù)加工極為不便。本發(fā)明根據(jù)AutoCAD軟件的重量計(jì)算結(jié)果確定下料重量，生產(chǎn)時(shí)稱重確定（鋼廠生產(chǎn)的圓鋼每個(gè)爐號(hào)其外徑允差在±0.2mm），故精確度可控制在±0.1Kg。

加熱：將下料后的棒料放在中頻感應(yīng)爐內(nèi)，加熱至1180±50℃。

壓型：利用壓型模具裝置對(duì)所下的坯料進(jìn)行壓型。將坯料7放入壓型模具裝置的壓型凹模5內(nèi)，壓機(jī)帶著上模下行，壓型凸模3進(jìn)入壓型凹模5內(nèi)，壓型凸模3與坯料7先接觸，因無下行空間，坯料7只能充滿整個(gè)剩余空間。此工序，毛坯小端已變形到最終尺寸。

成型：利用成型法蘭模具裝置對(duì)壓型后的坯料7進(jìn)行成型。壓機(jī)帶著上模下行，成型凸模20（設(shè)計(jì)有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)）進(jìn)入成型凹模24內(nèi)，內(nèi)形凸模21與坯料7先接觸，因無下行空間，坯料7只能向上流動(dòng)，直到和成型凸模20接觸，并充滿整個(gè)剩余空間。此工序，法蘭和部分內(nèi)孔（除直壁外）已成型。

反擠內(nèi)孔：利用擠內(nèi)孔模具裝置，毛坯7放入反擠內(nèi)孔模具裝置后，反擠凸模37下行至坯料7底部，因下模封閉、凸模有反擠刃帶設(shè)計(jì)，坯料7只能沿反擠凹模40內(nèi)壁向上流動(dòng)，從而成型內(nèi)孔（留有10±5mm連皮）。頂桿裝置裝在反擠凹模40內(nèi)的模墊48上，可上下移動(dòng)，頂出毛坯7。此工序，毛坯內(nèi)孔直孔部分完成，僅在底部留有10±5mm的連皮。

若毛坯7在前三道工序（壓型、成型和反擠內(nèi)孔）出現(xiàn)壁偏差，可在相應(yīng)工序，根據(jù)偏差的大小和方向，前后左右調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的調(diào)整塊，使相應(yīng)的凹模移動(dòng)，直至毛坯壁偏差合格（控制在2mm以內(nèi)）；若其包在對(duì)應(yīng)的凸模上，因凸?？缮舷禄瑒?dòng)，相應(yīng)的卸料板可卡在對(duì)應(yīng)凸模的非工作面上，強(qiáng)制卸料。

沖底：沖底模具裝置的沖底凸模53下行，與沖底凹模56剪切掉多余的連皮，連皮從機(jī)座58下方掉出，這是由于下模部分采用了中空設(shè)計(jì)，可以排除連皮（10±5mm）廢料，實(shí)現(xiàn)沖底。至此，軸頭套管毛坯熱擠壓精密成型完成。