(模具I业)2003.No,9总271 43 挤压成形在锤上模锻中的应用 丁金根.汪忠良 (安庆百协精密锻造有限公司.安徽安庆246005) 摘要:叙述了挤压成形工艺在模锻中的特点,结旮商用面包车的转向节成形工艺和经验,找出一些规 律.对又类件的轴成彤提供一个轻上模饭方法. 关键词:转向节;挤压成形;锤上模锻 中圈分娄号:TG376;TG315.2 文献标识码:B 文章编号:100l一2168(2003)09一0043—03 Applicatjon Of Extrusion M0lding tO Hammering Die FOrging DING Jin·gen,WANG Zhong—liang (Anqing Baixie Precision Forging Co,Ltd,Anqing,Anhuj 246005,Chj力a) Abstract:The character of extrusion m01di"g technique in die forging wa8 stated.Taking work experience and molding technique of knuckl8 pivot of commerciaI microbus for reference searched out a quantlty of regular rules.A hammering die forglng method was offered for axis moIding ot forked口ieces. Key words:knuckIe pjVot;extrusion molding.hammering die forging 商用面包车的非独立悬架中的关键件转向节 (又名羊角),过去采用卧锻、平面分型的模具成形, 现采用曲面分型和立锻成形后,其纤维的流向和锻 件的外形基本一致.分布合理,提高了锻件的强度 和使用寿命. 1转向节的结构特点 汽车转向节作为独立悬架基础件,受力情况十 分复杂.其中转向节轴是受力最大和受力最复杂的 部位.因此,转向节轴的成形方法和流线形状是考 虑的重点. 转向节如图1所示.其结构限定了金属的纤维 流向与轴很难一致,故模具多采取卧锻、平面分型. 而现代中高档商用面包车转向节,法兰上有凸台和 凹槽,模具不能采用垂直于法兰的平面进行分型,必 须采用立式锻造.这样,垂直于法兰的轴由于细而 长,成形和脱模困难,很少采用锤上模锻. 图J东风汽车转向节 a——预锻轴局部b——终锻零件 2工艺分析 对于细长的轴和法兰,其成形一般在带顶出装 置的压力机上采用挤压成形.而法兰与两爪部一般 采用锤上模锻,带支叉的叉类件一般在预成形时想 办法重新分布,这些都是难成形的形状.将这些难 成形部分集中在1个锻件上,其难度更大.而现代 商用面包车用转向节多采用这种结构,其上一般还 具有安装ABs防抱死系统的凸台,有的甚至集成1 个转向臂于其上.给锻造带来较大的难度.另外,转 向节锻件的内部显微组织结构要求转向节的锻造 最好是一火成形. 转向节作为典型的空间叉类件,主要构成为前 后羊角、法兰盘和轴.其中法兰盘和轴是垂直的,羊 角与法兰的中心线有的是平行的,有的是形成一定 的角度.两羊角与法兰中心线仍然有一角度(见图l 所示).更有甚者另外集成一转向臂于其上(见图2 所示),其结构更复杂. 由于锻件的空间形状复杂.只有采用立锻的方 法,才能锻出所要求的形状.同时,空间角度的存 在,也注定其分型面为曲面形状,才能符合图纸要 求.两羊角及法兰可通过曲面分型适当的制坯、预 锻达到要求,而轴的成形采用一般方法是难以达到 要求的.首先,轴垂直于法兰盘,其长度为120~ 130mm.外径为≠30~≠50mm,属于细长轴类.依照 传统的做法.这种轴很难在锻锤上没有顶出装置的 情况下锻出,一般采用挤压的方法才能成形.同时 这种锻件如果在锤上锻出,其制坯工序须进行滚 挤,这样有1个很大的缺点,滚挤后其形状与顶锻 模腔不匹配,同时摆放的位置也很难确定,被滚挤 部位的温度降低很快,这样自然达不到理想状态的 温度,势必需要加热2次,其氧化严重.锻不出表面 质量良好的锻件.存在模具磨损严重,锻件表面氧 化、脱碳等问题.导致最终不能生产出合格产品.鉴 于这种状况,将挤压成形原理运用在热模锻上.在 自由镦粗的过程中可以看到.材料向周边的扩展, 开始很快,但随变形程度的增加,变形力就会增大, 在锻造后期.随着飞边桥的间隙缩小尤为明显.因此,对挤压成形转向节的轴,在镦粗变形的后期即 作者简升;丁金根(1967一).男.安徽安庆人,工程师.主要从事 摸具设计与模具制造、锻造工艺制定、cAD/cAM/cAE在锻造 方面应用工作,地址:安庆经济技术开发区3—2—3区,安庆百 协精密锻造有限公司.电话:(0556)5319483—8010.E—mai|: djE7062@163.com 收稿日期:2003—02—24 整个法兰盘即将完成充填时,挤压所蔫要的应力应 该达到要求,此时模腔内材料也基本上为轴的充填 提供了条件.因此在设计时应考虑到型腔封闭前压 应力瞄须达到挤压所需的大小,同时还有大量的金 属满足充填,此时材料的流动阻力要小于材料沿飞 边桥部流动的阻力. 图2万通汽车转向节 3挤压工艺方案 基于以上分析,在对转向节的锻模设计方面采 取相应的措施如下: (1)由于轴较难成形,故将其置于上模. (2)整个分型面依照要求采用曲面分型,增大下 模飞边桥的宽度,采用单上仓结构,使材料在飞边桥 部的阻力增大,提高轴部位的成形性能. (3)打击能量采用依小到大进行梯级分布,有意 使其成形初期充填法兰盘,后期随着法兰充填渐满, 飞边开始出现,飞边桥部阻力增大时.增加打击能 量,以利轴部位的充填. (4)轴部位的充填采用预锻和终锻两步完成,预 锻聚料.终锻聚料和成形. (模具I业)2003.No.9总271 45 (5)采用1:6的石墨乳润滑,对上模洒木屑, 以增加润滑和利于脱模. (6)采用中频加热,温度1 210~l 250℃,提高 始锻温度. (7)坯料形状尽量简单,防止不匹配缺陷产 生. (8)预锻模腔设计尽量简单. (9)采用闭式环形锁扣. 经过以上的分析.制定的工艺方案为:下料一 加热一制坯一预锻一终锻一切边一热校正一余热 淬火一回火一抛丸清理一检验. 4实例 东风cOsTER转向节(如图1所示)轴长 146.5mm,轴颈直径≠73mm,轴小端直径≠28mm, 轴的总重量1.71垤,羊角与法兰面成13.和10.,形 状复杂.采用曲面分型(见图3所示),在轴部的成形 基本是挤压成形,由于采用锤上锻造,轴在成形时可 能1次变形难以达到要求,这时可以在材料充足的 情况下多次锻打成形,提高产品的合格率和最终确 保尺寸精度满足要求. 万通转向节(如图2所示)比东风cosTER转 向节形状更复杂,因为在该锻件上还集成了1个转 ∥I ,.一I、强f啪: 酣/ {莎州翎! ¨ 磕1f\ 片心 ,一:J女H 谚| Wf f针狱 援Al}| Ⅵ了1 谶l 班\r 判 j豳l ≯ 一之;巷钐 图3模具结构 向节臂于其上.其到中心的总距离为135mm.由于 是侧面生成1个枝叉,这个枝叉的成形和轴的成形 类似,也适于挤压成形,只是方向为相互垂直的2 个枝叉.为此采用曲面分型.由于模具型腔的位置 设置受到模块尺寸和打击中心偏心的限制,只能采 用终锻、预锻调头锻的方案,这样,打击中心集中, 模具尺寸很小.生产出的产品1次试生产成功,符 上模 下模 合图纸要求,受到好评. 5结束语 在锤上模锻中,适当地运用挤压成形工艺,可以 使制坯、预成形大大简化,且锻件充填效果好,结构 紧凑,尤其是对一些复杂的叉类件,如转向节或带转 向节臂的转向节是1种很好的成形方法. 精密模具机械总汇:(1)代理台湾茗亚精密电火花附镜面加工电源(浙江总代理).韩国昌信龙门式高速冲床(300—3 000kN); 代理各类进口模具制造设备,井提供咨询服务.(2)可供二手设备:慢走丝100D,日本兰菱95年全新400mm*750mm o 260mm,兄弟辟98年300mm*200mm x 200mm、260mm*160mm x 120mm.抄迪克A330w、亚特20(11年A200-300mm* 200mm*200mm等.电火花:三菱M.35四联动89年.代理意大利数控稚刻机、电火花(镜面加工).(3)二手坐标磨:宁江 MGx2932B、2945B;日本三井3GB、4GB,摩尔G18-1000cNc、G48.1200*600M".cNc.(4)二手龙门高速冲床:德国拉斯特 1 000kN、2 500kN;马步250kN;美国200kN、300kN(200~1000次/min).小松2001年精密冲床600kN、800kN,双曲轴 3000kN精压机.韩国DONG、suNG—DA_2000kN双点压力机.日本KANTO.500kN快速油压机.(5)二手数控测量机:2台96 年意大利产、1台德国2000年产、美国投影仪1台(100倍放大).(6)二手加工中心:乔福850、西班牙龙门式2500mm* 1000mm*850mm.刀库30把.瑞士、日本精密坐标镗等.(7)长期求购:二手进口龙门式高速i巾床(600kN、800kN、l 250kN、 2 000kN、2 500kN等,急求2 000kN多台)、慢走丝、电火花、光学投影曲线磨床、双曲柄冲床(1100kN、2 000kN、 1 600kN、 2 500kN.慢速25~50状/min)、立式、龙门式加工中心、测量机、投影仪、精密坐标镗、数控平磨等.欢迎中介及来电索取有关 资料.地址:浙江慈溪市浒山镇南大路.电话:(0574)63801569,联系人:任先生.手机:13505840670 广告螭号200e-9-C12
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(模具I业)2003.No,9总271 43 挤压成形在锤上模锻中的应用 丁金根.汪忠良 (安庆百协精密锻造有限公司.安徽安庆246005) 摘要:叙述了挤压成形工艺在模锻中的特点,结旮商用面包车的转向节成形工艺和经验,找出一些规 律.对又类件的轴成彤提供一个轻上模饭方法. 关键词:转向节;挤压成形;锤上模锻 中圈分娄号:TG376;TG315.2 文献标识码:B 文章编号:100l一2168(2003)09一0043—03 Applicatjon Of Extrusion M0lding tO Hammering Die FOrging DING Jin·gen,WANG Zhong—liang (Anqing Baixie Precision Forging Co,Ltd,Anqing,Anhuj 246005,Chj力a) Abstract:The character of extrusion m01di"g technique in die forging wa8 stated.Taking work experience and molding technique of knuckl8 pivot of commerciaI microbus for reference searched out a quantlty of regular rules.A hammering die forglng method was offered for axis moIding ot forked口ieces. Key words:knuckIe pjVot;extrusion molding.hammering die forging 商用面包车的非独立悬架中的关键件转向节 (又名羊角),过去采用卧锻、平面分型的模具成形, 现采用曲面分型和立锻成形后,其纤维的流向和锻 件的外形基本一致.分布合理,提高了锻件的强度 和使用寿命. 1转向节的结构特点 汽车转向节作为独立悬架基础件,受力情况十 分复杂.其中转向节轴是受力最大和受力最复杂的 部位.因此,转向节轴的成形方法和流线形状是考 虑的重点. 转向节如图1所示.其结构限定了金属的纤维 流向与轴很难一致,故模具多采取卧锻、平面分型. 而现代中高档商用面包车转向节,法兰上有凸台和 凹槽,模具不能采用垂直于法兰的平面进行分型,必 须采用立式锻造.这样,垂直于法兰的轴由于细而 长,成形和脱模困难,很少采用锤上模锻. 图J东风汽车转向节 a——预锻轴局部b——终锻零件 2工艺分析 对于细长的轴和法兰,其成形一般在带顶出装 置的压力机上采用挤压成形.而法兰与两爪部一般 采用锤上模锻,带支叉的叉类件一般在预成形时想 办法重新分布,这些都是难成形的形状.将这些难 成形部分集中在1个锻件上,其难度更大.而现代 商用面包车用转向节多采用这种结构,其上一般还 具有安装ABs防抱死系统的凸台,有的甚至集成1 个转向臂于其上.给锻造带来较大的难度.另外,转 向节锻件的内部显微组织结构要求转向节的锻造 最好是一火成形. 转向节作为典型的空间叉类件,主要构成为前 后羊角、法兰盘和轴.其中法兰盘和轴是垂直的,羊 角与法兰的中心线有的是平行的,有的是形成一定 的角度.两羊角与法兰中心线仍然有一角度(见图l 所示).更有甚者另外集成一转向臂于其上(见图2 所示),其结构更复杂. 由于锻件的空间形状复杂.只有采用立锻的方 法,才能锻出所要求的形状.同时,空间角度的存 在,也注定其分型面为曲面形状,才能符合图纸要 求.两羊角及法兰可通过曲面分型适当的制坯、预 锻达到要求,而轴的成形采用一般方法是难以达到 要求的.首先,轴垂直于法兰盘,其长度为120~ 130mm.外径为≠30~≠50mm,属于细长轴类.依照 传统的做法.这种轴很难在锻锤上没有顶出装置的 情况下锻出,一般采用挤压的方法才能成形.同时 这种锻件如果在锤上锻出,其制坯工序须进行滚 挤,这样有1个很大的缺点,滚挤后其形状与顶锻 模腔不匹配,同时摆放的位置也很难确定,被滚挤 部位的温度降低很快,这样自然达不到理想状态的 温度,势必需要加热2次,其氧化严重.锻不出表面 质量良好的锻件.存在模具磨损严重,锻件表面氧 化、脱碳等问题.导致最终不能生产出合格产品.鉴 于这种状况,将挤压成形原理运用在热模锻上.在 自由镦粗的过程中可以看到.材料向周边的扩展, 开始很快,但随变形程度的增加,变形力就会增大, 在锻造后期.随着飞边桥的间隙缩小尤为明显.因此,对挤压成形转向节的轴,在镦粗变形的后期即 作者简升;丁金根(1967一).男.安徽安庆人,工程师.主要从事 摸具设计与模具制造、锻造工艺制定、cAD/cAM/cAE在锻造 方面应用工作,地址:安庆经济技术开发区3—2—3区,安庆百 协精密锻造有限公司.电话:(0556)5319483—8010.E—mai|: djE7062@163.com 收稿日期:2003—02—24 整个法兰盘即将完成充填时,挤压所蔫要的应力应 该达到要求,此时模腔内材料也基本上为轴的充填 提供了条件.因此在设计时应考虑到型腔封闭前压 应力瞄须达到挤压所需的大小,同时还有大量的金 属满足充填,此时材料的流动阻力要小于材料沿飞 边桥部流动的阻力. 图2万通汽车转向节 3挤压工艺方案 基于以上分析,在对转向节的锻模设计方面采 取相应的措施如下: (1)由于轴较难成形,故将其置于上模. (2)整个分型面依照要求采用曲面分型,增大下 模飞边桥的宽度,采用单上仓结构,使材料在飞边桥 部的阻力增大,提高轴部位的成形性能. (3)打击能量采用依小到大进行梯级分布,有意 使其成形初期充填法兰盘,后期随着法兰充填渐满, 飞边开始出现,飞边桥部阻力增大时.增加打击能 量,以利轴部位的充填. (4)轴部位的充填采用预锻和终锻两步完成,预 锻聚料.终锻聚料和成形. (模具I业)2003.No.9总271 45 (5)采用1:6的石墨乳润滑,对上模洒木屑, 以增加润滑和利于脱模. (6)采用中频加热,温度1 210~l 250℃,提高 始锻温度. (7)坯料形状尽量简单,防止不匹配缺陷产 生. (8)预锻模腔设计尽量简单. (9)采用闭式环形锁扣. 经过以上的分析.制定的工艺方案为:下料一 加热一制坯一预锻一终锻一切边一热校正一余热 淬火一回火一抛丸清理一检验. 4实例 东风cOsTER转向节(如图1所示)轴长 146.5mm,轴颈直径≠73mm,轴小端直径≠28mm, 轴的总重量1.71垤,羊角与法兰面成13.和10.,形 状复杂.采用曲面分型(见图3所示),在轴部的成形 基本是挤压成形,由于采用锤上锻造,轴在成形时可 能1次变形难以达到要求,这时可以在材料充足的 情况下多次锻打成形,提高产品的合格率和最终确 保尺寸精度满足要求. 万通转向节(如图2所示)比东风cosTER转 向节形状更复杂,因为在该锻件上还集成了1个转 ∥I ,.一I、强f啪: 酣/ {莎州翎! ¨ 磕1f\ 片心 ,一:J女H 谚| Wf f针狱 援Al}| Ⅵ了1 谶l 班\r 判 j豳l ≯ 一之;巷钐 图3模具结构 向节臂于其上.其到中心的总距离为135mm.由于 是侧面生成1个枝叉,这个枝叉的成形和轴的成形 类似,也适于挤压成形,只是方向为相互垂直的2 个枝叉.为此采用曲面分型.由于模具型腔的位置 设置受到模块尺寸和打击中心偏心的限制,只能采 用终锻、预锻调头锻的方案,这样,打击中心集中, 模具尺寸很小.生产出的产品1次试生产成功,符 上模 下模 合图纸要求,受到好评. 5结束语 在锤上模锻中,适当地运用挤压成形工艺,可以 使制坯、预成形大大简化,且锻件充填效果好,结构 紧凑,尤其是对一些复杂的叉类件,如转向节或带转 向节臂的转向节是1种很好的成形方法. 精密模具机械总汇:(1)代理台湾茗亚精密电火花附镜面加工电源(浙江总代理).韩国昌信龙门式高速冲床(300—3 000kN); 代理各类进口模具制造设备,井提供咨询服务.(2)可供二手设备:慢走丝100D,日本兰菱95年全新400mm*750mm o 260mm,兄弟辟98年300mm*200mm x 200mm、260mm*160mm x 120mm.抄迪克A330w、亚特20(11年A200-300mm* 200mm*200mm等.电火花:三菱M.35四联动89年.代理意大利数控稚刻机、电火花(镜面加工).(3)二手坐标磨:宁江 MGx2932B、2945B;日本三井3GB、4GB,摩尔G18-1000cNc、G48.1200*600M".cNc.(4)二手龙门高速冲床:德国拉斯特 1 000kN、2 500kN;马步250kN;美国200kN、300kN(200~1000次/min).小松2001年精密冲床600kN、800kN,双曲轴 3000kN精压机.韩国DONG、suNG—DA_2000kN双点压力机.日本KANTO.500kN快速油压机.(5)二手数控测量机:2台96 年意大利产、1台德国2000年产、美国投影仪1台(100倍放大).(6)二手加工中心:乔福850、西班牙龙门式2500mm* 1000mm*850mm.刀库30把.瑞士、日本精密坐标镗等.(7)长期求购:二手进口龙门式高速i巾床(600kN、800kN、l 250kN、 2 000kN、2 500kN等,急求2 000kN多台)、慢走丝、电火花、光学投影曲线磨床、双曲柄冲床(1100kN、2 000kN、 1 600kN、 2 500kN.慢速25~50状/min)、立式、龙门式加工中心、测量机、投影仪、精密坐标镗、数控平磨等.欢迎中介及来电索取有关 资料.地址:浙江慈溪市浒山镇南大路.电话:(0574)63801569,联系人:任先生.手机:13505840670 广告螭号200e-9-C12