1041转向节热模锻工艺及模具设计

　86

　　　　　　　　精密成形工程　　　　

JOURNALOFNETSHAPEFORMINGENGINEERING第1卷　第2期　2009年9月

1041转向节热模锻工艺及模具设计

何健1,阚泽东1,李路2

(1.重庆大江信达车辆股份有限公司铸锻公司,重庆401321;

2.重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044)

摘要:分析了1041转向节的热模锻成形工艺难点和关键技术,设计了合理的工艺方案、模具结构及关键的制造工艺,提高了模具的使用寿命及产品质量。

关键词:转向节;热模锻;工艺分析;型腔中图分类号:TG316.3　　　文献标识码:A

文章编号:167426457(2009)0220086203

HotForgingProcessand,dong,LILu

1

1

2

VehicleStockCo.Ltd.,Chongqing401321,China;

2.andEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)

Abstract:Themainprocessdifficultiesandkeytechnologyfor1041hotforgingknuckleareanalysed.Theproperprocess,

diestructureandkeymanufacturetechnologyaredesigned.Dieservicelifeandproductqualityareimproved.

Keywords:knuckle;hotforgingdie;processanalysis;cavity

　　转向节是车辆前轴总成的关键部件之一。某型汽车的1041转向节零件如图1所示,材料为40Cr,锻件质量为6.5kg。该转向节为典型的枝桠类锻件,杆部细长需采用拔长工步[1],而头部必须采用镦粗工步聚料。国内厂家一般采用“加热-1t自由锻制坯-加热-3t模锻锤预、终锻成形”的锻造工艺进行生产。结合具体情况,经过仔细工艺论证及DEFORM成形数字模拟

模锻压力机制坯、预、终锻成形”的锻造工艺流程进行生产。下面仅就1041转向节的热摸锻生产工艺过程加以简单分析[1]。

分析,采用了“加热-250kg空气锤拔杆-2500t热

收稿日期:2009206216

图1　1041(左)转向节

Fig.1　1041leftknuckle

作者简介:何健(1966-),男,重庆人,助理工程师,主要研究方向为锻造工艺及模具设计。

第1卷　第2期　　何健等:1041转向节热模锻工艺及模具设计

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1　工艺分析及方案

从图1不难看出,该锻件截面变化大,成形过程中金属分料困难,填充性较差,法兰盘4个圆角不易满型,锻件良品率不高[2]。针对以上锻造难点,经过多次论证并进行DEFORM模拟成形分析,决定采用“拔长杆部-镦粗头部并将头部劈叉成形-预锻-终锻”的锻造工艺。

1.1　拔长杆部

根据等体积变形原理,拟采用

空气锤上通过型砧拔出

图3　制坯锻件及模具2D图示

Fig.3　2Dschematicsofblankpartanddie

图2　250kg空气锤制坯型砧

Fig.2　250kgairhammerblankswagedie

位预锻。预锻是在制坯的基础上,分别对杆部和头部的金属材料在各自的局部范围内进行再分配[3]。头部预锻有2个作用:使坯料头部金属在水平方向上往两侧的耳部流动;在法兰的根部形成足够的金属储备量,为终锻金属充满法兰的圆角处打下基础。由于预锻是压入法成形,所以应当减小金属流入型腔的阻力,同时增大金属向飞边方向的阻力。为此,预锻模型腔出模斜度选用5°,飞边桥部水平方向宽度尺寸及垂直方向高度尺寸分别取20,4.5mm,各过度处R选择R20～R25。同时,为保证法兰圆角处100%满型,将预锻模结构进行了优化,且增加了预锻模型腔体积15%～20%。

杆部,拔料规格长度在

1.2　制坯

如图3所示,在2500t热模锻压力机制坯工位上进行制坯。制坯是对金属材料进行粗略的分配,直接影响锻件成形和金属的充满情况。为保证中间过度部位法兰盘及头部两侧耳部储备足够的材料,在毛坯图设计时,除了对法兰盘及头部两侧耳部金属材料进行合理的分配外,还应根据镦粗、劈叉过程中的挤压成形特点,过度部位应取用较大的R尺寸

(一般取R20～R30),以方便预锻过程中的金属流

1.4　终锻

如图4所示,在2500t热模锻压力机终锻工位上进行终锻。终锻型腔的作用是保证锻件能在终锻后完全满型。在预锻后基本分料到位的情况下,保证金属材料按照工艺要求填充满型腔各处,就成为

动。

1.3　预锻

如图4所示,在2500t

热模锻压力机的预锻工

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精密成形工程　　　2009年09月

终锻型腔设计的关键所在。在保证锻件基本尺寸的前提下,终锻模型腔应与预锻模型腔最大限度地接近,以利于金属流动。故终锻模型腔出模斜度仍选用5°,飞边桥部水平方向宽度尺寸及垂直方向高度尺寸分别取为15,3.6mm,以保证锻件的最终成形。

2　结语

在1041转向节产品的锻造生产中,上述“250kg空气锤-2500t热模锻压力机”设计,,并“1t模锻锤型锻成。其材“1t自由锻制坯-3t模锻锤型锻成形”工艺方案为73%的基础上提高到了84%,每一件节约材料约1.2kg,并减少了加热火次。参考文献:

[1]　张志文.锻造工艺学[M].北京:机械工业

出版社,1983:193-214.

[2]　锻工手册编写组.锻工手册[M].北京:机

械工业出版社,1976:58-125.

[3]　《锻模设计手册》编写组.锻模设计手册

[M].北京:机械工业出版社,1991:125-185.

图4　预、终锻件及模具2D图示

Fig.4　2Dschematicsofblockerandfinishpartsanddies

(上接第82页)

5　结语

参考文献:

在投入不大或稍需改进现有工装模具情况下,在RR装置上实现消除部分锻造余块,提高了原材料利用率,达到了节约生产成本的目的。今后在曲轴锻造上应不遗余力地加大工艺和锻造装置研究,两者要紧密结合,争取在短时间内消除我公司曲轴锻造余块,降低成本,提高市场竞争力。

[1]　WALCZYKW.TR35Z装置成型工艺设计[M].波兰

金属成型研究所,2003.

[2]　冯道武.TR镦锻曲轴的生产[J].大型铸锻件,1994

(2):4-10.

[3]　万煦义.大型全纤维曲轴锻造方法的探讨[J].大型铸

锻件,2006(3):45-52.

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　　　　　　　　精密成形工程　　　　

JOURNALOFNETSHAPEFORMINGENGINEERING第1卷　第2期　2009年9月

1041转向节热模锻工艺及模具设计

何健1,阚泽东1,李路2

(1.重庆大江信达车辆股份有限公司铸锻公司,重庆401321;

2.重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044)

摘要:分析了1041转向节的热模锻成形工艺难点和关键技术,设计了合理的工艺方案、模具结构及关键的制造工艺,提高了模具的使用寿命及产品质量。

关键词:转向节;热模锻;工艺分析;型腔中图分类号:TG316.3　　　文献标识码:A

文章编号:167426457(2009)0220086203

HotForgingProcessand,dong,LILu

1

1

2

VehicleStockCo.Ltd.,Chongqing401321,China;

2.andEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)

Abstract:Themainprocessdifficultiesandkeytechnologyfor1041hotforgingknuckleareanalysed.Theproperprocess,

diestructureandkeymanufacturetechnologyaredesigned.Dieservicelifeandproductqualityareimproved.

Keywords:knuckle;hotforgingdie;processanalysis;cavity

　　转向节是车辆前轴总成的关键部件之一。某型汽车的1041转向节零件如图1所示,材料为40Cr,锻件质量为6.5kg。该转向节为典型的枝桠类锻件,杆部细长需采用拔长工步[1],而头部必须采用镦粗工步聚料。国内厂家一般采用“加热-1t自由锻制坯-加热-3t模锻锤预、终锻成形”的锻造工艺进行生产。结合具体情况,经过仔细工艺论证及DEFORM成形数字模拟

模锻压力机制坯、预、终锻成形”的锻造工艺流程进行生产。下面仅就1041转向节的热摸锻生产工艺过程加以简单分析[1]。

分析,采用了“加热-250kg空气锤拔杆-2500t热

收稿日期:2009206216

图1　1041(左)转向节

Fig.1　1041leftknuckle

作者简介:何健(1966-),男,重庆人,助理工程师,主要研究方向为锻造工艺及模具设计。

第1卷　第2期　　何健等:1041转向节热模锻工艺及模具设计

　87

1　工艺分析及方案

从图1不难看出,该锻件截面变化大,成形过程中金属分料困难,填充性较差,法兰盘4个圆角不易满型,锻件良品率不高[2]。针对以上锻造难点,经过多次论证并进行DEFORM模拟成形分析,决定采用“拔长杆部-镦粗头部并将头部劈叉成形-预锻-终锻”的锻造工艺。

1.1　拔长杆部

根据等体积变形原理,拟采用

空气锤上通过型砧拔出

图3　制坯锻件及模具2D图示

Fig.3　2Dschematicsofblankpartanddie

图2　250kg空气锤制坯型砧

Fig.2　250kgairhammerblankswagedie

位预锻。预锻是在制坯的基础上,分别对杆部和头部的金属材料在各自的局部范围内进行再分配[3]。头部预锻有2个作用:使坯料头部金属在水平方向上往两侧的耳部流动;在法兰的根部形成足够的金属储备量,为终锻金属充满法兰的圆角处打下基础。由于预锻是压入法成形,所以应当减小金属流入型腔的阻力,同时增大金属向飞边方向的阻力。为此,预锻模型腔出模斜度选用5°,飞边桥部水平方向宽度尺寸及垂直方向高度尺寸分别取20,4.5mm,各过度处R选择R20～R25。同时,为保证法兰圆角处100%满型,将预锻模结构进行了优化,且增加了预锻模型腔体积15%～20%。

杆部,拔料规格长度在

1.2　制坯

如图3所示,在2500t热模锻压力机制坯工位上进行制坯。制坯是对金属材料进行粗略的分配,直接影响锻件成形和金属的充满情况。为保证中间过度部位法兰盘及头部两侧耳部储备足够的材料,在毛坯图设计时,除了对法兰盘及头部两侧耳部金属材料进行合理的分配外,还应根据镦粗、劈叉过程中的挤压成形特点,过度部位应取用较大的R尺寸

(一般取R20～R30),以方便预锻过程中的金属流

1.4　终锻

如图4所示,在2500t热模锻压力机终锻工位上进行终锻。终锻型腔的作用是保证锻件能在终锻后完全满型。在预锻后基本分料到位的情况下,保证金属材料按照工艺要求填充满型腔各处,就成为

动。

1.3　预锻

如图4所示,在2500t

热模锻压力机的预锻工

　88

精密成形工程　　　2009年09月

终锻型腔设计的关键所在。在保证锻件基本尺寸的前提下,终锻模型腔应与预锻模型腔最大限度地接近,以利于金属流动。故终锻模型腔出模斜度仍选用5°,飞边桥部水平方向宽度尺寸及垂直方向高度尺寸分别取为15,3.6mm,以保证锻件的最终成形。

2　结语

在1041转向节产品的锻造生产中,上述“250kg空气锤-2500t热模锻压力机”设计,,并“1t模锻锤型锻成。其材“1t自由锻制坯-3t模锻锤型锻成形”工艺方案为73%的基础上提高到了84%,每一件节约材料约1.2kg,并减少了加热火次。参考文献:

[1]　张志文.锻造工艺学[M].北京:机械工业

出版社,1983:193-214.

[2]　锻工手册编写组.锻工手册[M].北京:机

械工业出版社,1976:58-125.

[3]　《锻模设计手册》编写组.锻模设计手册

[M].北京:机械工业出版社,1991:125-185.

图4　预、终锻件及模具2D图示

Fig.4　2Dschematicsofblockerandfinishpartsanddies

(上接第82页)

5　结语

参考文献:

在投入不大或稍需改进现有工装模具情况下,在RR装置上实现消除部分锻造余块,提高了原材料利用率,达到了节约生产成本的目的。今后在曲轴锻造上应不遗余力地加大工艺和锻造装置研究,两者要紧密结合,争取在短时间内消除我公司曲轴锻造余块,降低成本,提高市场竞争力。

[1]　WALCZYKW.TR35Z装置成型工艺设计[M].波兰

金属成型研究所,2003.

[2]　冯道武.TR镦锻曲轴的生产[J].大型铸锻件,1994

(2):4-10.

[3]　万煦义.大型全纤维曲轴锻造方法的探讨[J].大型铸

锻件,2006(3):45-52.