CN1012344B

CN1012344B - 汽车变截面钢板弹簧精密辊锻工艺

Info

Publication number: CN1012344B
Application number: CN 87105891
Authority: CN
Inventors: 付沛福; 黄良驹; 杨慎华; 李明哲; 李向多; 景长林
Original assignee: Jilin University of Technology
Current assignee: Jilin University of Technology
Priority date: 1987-08-31
Filing date: 1987-08-31
Publication date: 1991-04-17
Also published as: CN1037851A

Abstract

本发明属于汽车变截面钢板弹簧精密辊锻工艺。

该工艺在一台辊锻机上采用三套不同的模具对加热后的板料进行立辊锻、粗辊锻、精辊锻，生产出的变截面板簧的精度主要靠模具来保证，该工艺具有工艺设备和工装简单、造价低，板簧尺寸精度易保证，生产效率高，生产过程稳定等特点。

Description

本发明属于汽车变截面钢板弹簧片精密辊锻工艺。

钢板弹簧是汽车悬挂系统中的重要弹性部件。少片变截面钢板弹簧与传统的多片叠板弹簧相比具有重量轻节省材料，疲劳寿命高，制造成本低，车辆运行的平顺性与舒适性好等突出优点。近年来，汽车工业发达的国家正在越来越多地采用变截面钢板弹簧，其变截面钢板弹簧占汽车板簧总量的30～50%。国内也正在积极研究试制与小批量生产。

传统的叠板弹簧与变截面钢板弹簧制造技术的主要差别在于变截面钢板弹簧的每一簧片要轧制成设计所要求的等宽的变截面片形状与尺寸（图1），因而，变截面钢板弹簧片成形工艺是变截面钢板弹簧制造技术的关键。目前，变截面簧片成形工艺主要有两种：一种是变截面轧制后宽度修整工艺，该工艺方法是在每道变截面轧制后，将变截面轧制时板料（扁钢）宽展出的部分，经两个宽度修整辊修整成簧片所要求的宽度。该工艺是在具有微机控制，液压伺服系统及机械手的大型轧制设备上进行的，所需设备昂贵，生产效率低，生产过程不易稳定，并且由于轧辊中心与宽度修整辊中心距离较大，故不适用于轻型车，微型车较短的变截面簧片的生产;另一种是在变截面轧制前宽度预压工艺，该种工艺是在变截面轧制前，预先在单独一台具有两个宽度预压辊的设备上对原始板料进行宽度预压，然后再在专用轧制设备上进行变截面轧制，如专利US、1980、4，216，667就是这种方法。该专利所述的工艺是将切好的板料加热后首先在预变截面区段进行宽度预压，宽度预压是把板料放在一对日本手鼓形的圆形轧辊之间靠两轧辊向板料方向运动和板料向前运动来实现的，厚度方向变截面的轧制是由一个圆辊和一个凸辊辊轧而成，该工艺具有简化工序、节约材料等优点，但仍然具有设备同步要求高、设备复杂、造价高，工装复杂，生产效率不够高等缺点。

本发明的目的就是为了解决以上工艺存在的不足，提供一种设备少、工装简单、工艺简单合理、生产率高、产品尺寸精度好的生产汽车变截面钢板弹簧的新工艺。

该发明所述的变截面钢板弹簧精密辊锻工艺是在一台通用辊锻机上，采用按照板片变截面辊锻成形规律设计、制造的辊锻模具与简便的工装来制造出不同形状和尺寸的变截面板簧，该工艺是将具有一定长度并钻有中心孔的加热后的板片在变截面区段先进行宽度方向预压，使该区段的宽度沿板片的长度呈梯形，而厚度保持不变，之后在厚度方向进行变截面轧制，其特征在于变截面区段宽度方向的预压采用两个安装在辊锻机上下锻辊上的呈曲线的开式型槽的模具（见图5、6）进行立辊锻，厚度方向的变截面采用装在锻辊上的。上模、下模组成的闭式型槽的模具进行粗辊短、精辊锻（见图7、8），并且立辊锻、粗辊锻、精辊锻在一台辊锻机上进行。

该工艺的另一特征是在宽度方向立辊锻时，安装在锻辊上、下的两个呈曲线的（变直径）开式型槽的模具结构尺寸相同并对称地安装在锻辊上，和板料接触的工作表面为开式型凹槽，凹槽底部为圆弧，其半径为R＝（1～1.2）H_毛H_毛为板料毛坯的厚度。

该工艺的又一特征为在厚度方向的变截面轧制时，采用的是安装在锻辊上的上模、下模组成的闭式型槽模具（见图7、8），粗辊锻时上模工作表面为等直径的凹模，下模工作表面为变直径的凸模，精辊锻时下模工作表面为等直径的凹模，上模工作表面为变直径的凸模，或者也可相反。

该工艺的具体工作过程是，首先，将具有一定长度并钻有中心孔的弹簧扁钢加热至950～1000℃，然后由专用送料装置将弹簧扁钢送至两锻辊中间，用图5、6所示的开式型槽模具对坯料进行宽度方向辊锻（立辊）后，对应于簧片的变截面区段被辊锻成锥形形状（见图4），经立辊锻后的板坯料紧接着在同一设备上用图7.8所示的辊锻模具进行厚度方向的变截面辊锻，图8中上模4的工作表面为变直径。下模5的工作表面为等直径的凹形辊锻模，变截面辊锻需在图7、8所示的两套辊锻模具上完成，其中第一道为粗辊锻成形相对压下量较大，第二道精辊成形，相对压下量较小，经粗辊成形与精辊锻成形后的簧片其宽度处处相同，而厚度沿簧片端部逐渐变薄。通过上述一道立辊锻与两道平辊锻后，即可制造出符合尺寸要求的变截面簧片。

采用精密辊锻工艺生产的变截面簧片，宽度公差可在±0.5mm以下，厚度公差可在±0.20mm以下，侧弯可控制在3mm/M范围内，而且两侧面圆角均匀过度，表面光洁平整，生产率为90～100片/小时、精密辊锻工艺适用于制造各种规格的汽车变截面钢板弹簧片。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.由于该工艺立辊时采用了呈曲线的开式型槽的变直径模具，从而使工艺设备和工装简单、造价低，仅为现有技术的1/20～1/30。

2.该工艺生产的变截面板簧片尺寸精度容易保证，生产效率高，生产过程稳定可靠，适于大批量生产，生产率为现有技术的1.5～2倍。

附图说明：

图1为变截面簧片正视图

图2为变截面簧片俯视图

图3为图1的A-A剖面图

图4为立辊锻后的毛坯形状

图5为立辊锻工作图

图6为图5的K向视图

图7为平辊锻工作图

图8为图7的B-B剖视图

图中：1为簧片;2为立辊上模;3为立辊下模;4为平辊上模;5为平辊下模。

本工艺的具体实施例为：以轧制132汽车变截面钢板弹簧为例（见图5、7）。

采用精密辊锻工艺成形该变截面簧片，其工艺实施如下：

1.设备选择：根据所需辊锻力与力矩选用D42-400辊锻机。

2.辊锻道次的确定：采用一道立辊锻与两道平辊锻，以达到精辊锻工艺的目的。

3.辊锻工艺参数确定：由相对展宽公式并经修正，计算出辊锻最薄区段的合理展宽量△b＝4.24mm，此值是设计立辊锻型槽尺寸的主要依据，由此可确定出立辊锻后的锥段尺寸（参见图4）。

4.前滑值的计算：按等厚区段前滑公式与变截面区段前滑公式分别计算出前滑值。

立辊锻前滑值，锥段S＝5%，平直段S＝6%

第一道平辊锻变截面段前滑值S＝7%，平直段S＝8%

第二道平辊锻变截面前滑值S＝3.5%，平直段S＝4%。

5.辊锻模向量半径R_δ;为迫使簧片辊锻出时保持平直，平辊时锻采用具有上压力的辊锻模，按辊锻模向量半径公式计算出立辊锻与两道平辊锻凸模不同的R值：

立辊锻：Rmin＝164.5mm，Rmax＝166.7mm

第一道平辊锻：Rmin＝191.5mm，Rmax＝195.9mm;

第二道平辊锻：Rmin＝196.5mm，Rmax＝202.9mm。

6.模具加工：采用靠模车工装加工出呈曲线形的立辊锻模具与平辊模具的上模。

7.凹模圆角：为使圆角对称精辊锻凹模取R值为最薄区段的一半，本例R_H＝3mm。

8.模具材料：普通热锻模具钢（5CrMnMo或3Cr2W8V）。

9.两道平辊锻模具安装：预辊锻凹模安装于上锻辊，精辊锻凹模安装于下锻辊。

Claims

1、一种汽车变截面钢板弹簧精密辊锻工艺，将所需长度并钻有中心孔的加热后的板料在变截面区段先进行宽度方向预压，使该区段的宽度沿板片料长度方向呈梯形，而厚度保持不变，之后在厚度方向进行变截面轧制，其特征在于变截面区段宽度方向的预压采用两个安装在辊锻机上、下锻辊上的呈曲线的(变直径)开式型槽的模具进行立辊锻厚度方向的变截面采用安装在锻辊上的上模、下模组成的闭式型槽的模具进行粗辊锻、精辊锻，并且立辊锻、粗辊锻、精辊锻在一台辊锻机上轧制。

2、根据权利要求1所述的汽车变截面钢板弹簧精密辊锻工艺，其特征在于：宽度方向预压立辊锻时安装在上、下锻辊的两个呈曲线（变直径）的开式型槽的模具结构尺寸相同并对称的安装在锻辊上，和板料接触的工作表面为开式型凹槽，凹槽底部为圆弧，其半径为R＝1～1.2H_毛。

3、根据权利要求1所述的汽车变截面钢板弹簧辊锻工艺，其特征在于粗辊锻时上模工作表面为等直径的凹模，下模工作表面为变直径凸模，精辊锻时下段模工作表面为等直径凹模，上模工作表面为变直径凸模。