CN101607274A - 基于冷挤压工艺的汽车不对称万向节叉的制造工艺及其专用模具 - Google Patents

Abstract

一种基于冷挤压工艺的汽车不对称万向节叉的制造工艺，包括以下步骤：(1)采用圆柱形棒料剪切下料；(2)对毛坯进行球化退火以降低其硬度，而后酸洗去氧化皮，磷化皂化润滑处理，得到圆柱形坯料；(3)正挤压封闭校形，将圆柱形坯料挤压成形，得到所需的万向节叉下半部分不对称形状。(4)对正挤压得到的挤压件再次球化退火，而后酸洗去氧化皮，磷化皂化润滑处理；(5)反挤压成形：反挤压出叉形，万向节叉的叉形向上自由延伸；叉形端面多余部分由后续机加工切除。以及提供实现该制造工艺的专用模具。本发明提高材料利用率、生产效率高、改善生产环境、工件尺寸精度高和表面质量良好。

Description

基于冷挤压工艺的汽车不对称万向节叉的制造工艺及其专用模具

技术领域

本发明涉及一种汽车不对称万向节叉的制造工艺及其专用模具。

背景技术

传统的万向节叉一般是采用高温锻造毛坯经后续机械加工而成，其锻造工艺复杂，锻造、热处理的技术要求极为严格，大量的材料成为锻造飞边，且机械切削加工工作量大，材料利用率低，生产效率低。坯料需经过多次加热锻造，需要额外的加热设备，生产环境恶劣，能耗大，制造成本增加，零件的尺寸精度低，表面质量差。

发明内容

为了克服已有万向节叉的制造工艺的材料利用率低、生产效率低、生产环境恶劣、工件尺寸精度低和表面质量差的不足，本发明提供一种提高材料利用率、生产效率高、改善生产环境、工件尺寸精度高和表面质量良好的基于冷挤压工艺的汽车不对称万向节叉的制造工艺及其专用模具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于冷挤压工艺的汽车不对称万向节叉的制造工艺，所述制造工艺包括以下步骤：

(1)、采用圆柱形棒料剪切下料；

(2)、对毛坯进行球化退火以降低其硬度，而后酸洗去氧化皮，磷化皂化润滑处理，得到圆柱形坯料；

(3)、正挤压封闭校形，将圆柱形坯料挤压成形，得到所需的万向节叉下半部分不对称形状。

(4)、对正挤压得到的挤压件再次球化退火，而后酸洗去氧化皮，磷化皂化润滑处理；

(5)、反挤压成形：反挤压出叉形，万向节叉的叉形向上自由延伸；叉形端面多余部分由后续机加工切除。

一种用于所述的基于冷挤压工艺的汽车不对称万向节叉的制造工艺的专用模具，包括正挤压模具和反挤压模具，所述正挤压模具包括第一上模架和第一下模架，所述第一上模架包括第一模板、第一凸模垫块、第一衬套、第一固定套和第一凸模，所述第一凸模通过第一衬套与第一固定套固定连接，所述第一固定套与第一模板固定连接，在所述第一模板与所述第一固定套的连接端面开有第一槽口，所述第一凸模垫块位于所述第一槽口内；所述第一下模架包括第一压板、第一上凹模、第一下凹模、第一垫板、第一支撑、第一模座和第一顶料杆，所述第一上凹模位于所述第一下凹模的上部，所述第一下凹模位于第一支撑的上部，所述第一支撑位于第一垫块的上部，所述第一上凹模、第一下凹模、第一支撑和第一垫板均位于所述第一模座内，且所述第一支撑和第一垫板的中部开有供第一顶料杆穿过的第一通孔，所述第一上凹模的上方设有第一压板，所述第一压板与所述第一模座的上端固定连接；

所述反挤压模具包括第二上模架和第二下模架，所述第二上模架包括第二模板、第二凸模垫块、第二衬套、第二固定套、第二凸模和弹压式卸料机构，所述第二凸模通过第二衬套与第二固定套固定连接，所述第二固定套与第二模板固定连接，在所述第二模板与所述第二固定套的连接端面开有第二槽口，所述第二凸模垫块位于所述第二槽口内，所述弹压式卸料机构包括卸料板和弹簧，所述弹簧上端与第二固定套连接，所述弹簧下端与所述卸料板连接；

所述第二下模架包括第二压板、第二凹模、第二垫板、第二支撑、第二模座和第二顶料杆，所述第二凹模位于第二支撑的上部，所述第二支撑位于第二垫块的上部，所述第二凹模、第二支撑和第二垫板均位于所述第二模座内，且所述第二支撑和第二垫板的中部开有供第二顶料杆穿过的第二通孔，所述第二上凹模的上方设有第二压板，所述第二压板与所述第二模座的上端固定连接。

作为优选的一种方案：所述的第一上凹模、第一下凹模和第二凹模的外侧设有压套。所述压套可以为一层、两层或多层，可根据实际需要进行设置。

进一步，所述第二凹模包括第二上凹模和第二下凹模，所述第二上凹模位于所述第二下凹模上。

本发明的技术构思为：冷挤压工艺在汽车零部件行业得到了广泛的应用。冷挤压是在不破坏金属的前提下使金属体积作出塑性转移，达到少无切屑而使金属成形，制得所需的形状及尺寸零件，因而可以显著降低原材料的消耗。与常规制造工艺相比，挤压件在三向压应力作用下挤压成形后组织致密，晶粒细化，工件易获得较高尺寸精度及表面质量，并且材料流线沿零件轮廓连续分布，大大提高了零件的力学性能，尤其是抗疲劳性能，这对于一些经常承受动态交变载荷的零部件如万向节叉而言，意义尤为重大。

在常温下能够挤压成形汽车传动轴及其方向杆用不对称万向节叉的冷挤压工艺及其模具结构，考虑到冷态下一次挤压成形抗力较大，对挤压设备要求较高，故将该不对称万向节叉的冷挤压分为两道工序，以合理分配变形程度，降低挤压力，减低对设备的要求。

本发明的有益效果主要表现在：(1)将不对称万向节叉在冷态下直接挤压成形，挤压件组织致密，晶粒细化，力学性能高，尺寸精度高，表面质量好；(2)对挤压设备要求低，工序少，仅二次即可挤压成形，兼顾了生产效率和对挤压设备的要求；(3)挤压件后续机加工余量少，材料利用率高，最大限度地实现了少无切削加工。

附图说明

图1是正挤压模具的第一上模架的示意图。

图2是正挤压模具的第一下模架的示意图。

图3是反挤压模具的第二上模架的示意图。

图4是反挤压模具的第二上模架的示意图。

图5是正挤压工序的挤压件示意图。

图6是反挤压工序的挤压件示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1

参照图1～图6，一种基于冷挤压工艺的汽车不对称万向节叉的制造工艺，所述制造工艺包括以下步骤：

(1)、采用圆柱形棒料剪切下料；

(2)、对毛坯进行球化退火以降低其硬度，而后酸洗去氧化皮，磷化皂化润滑处理，得到圆柱形坯料；

(3)、正挤压封闭校形，将圆柱形坯料挤压成形，得到所需的万向节叉下半部分不对称形状。

(4)、对正挤压得到的挤压件再次球化退火，而后酸洗去氧化皮，磷化皂化润滑处理；

(5)、反挤压成形：反挤压出叉形，万向节叉的叉形向上自由延伸；叉形端面多余部分由后续机加工切除。

本实施例的不对称万向节叉冷挤压成形工艺为：

选取圆柱形坯料剪切下料。正挤压模具第一下模架由第一模座7固定在液压机下工作台，模具上部分调整好位置后，由第一模板5固定在液压机上工作台。将坯料经球化退火、酸洗去氧化皮和磷化皂化润滑处理后放入凹模型腔中。设定液压机工作行程，第一凸模1将圆柱形坯料挤压成形，得到正挤压后的挤压件，如图5所示。挤压完后，第一凸模1退出凹模型腔。由第一顶杆19带动第一顶料杆18，顶出挤压件。反挤压模具上下部分分别由第二模板25、第二模座27固定。将正挤压工序得到的挤压件再次经球化退火、酸洗去氧化皮和磷化皂化润滑处理后该挤压件放入工序二模具的凹模型腔中。设定液压机行程，第二凸模20向下运动，挤压出叉形如图6。叉形向上自由延伸，弹性卸料机构中弹簧22被压缩，卸料板21向上运动。挤压完后，第二凸模回程，退出凹模型腔。在弹簧作用下，卸料板复位，起卸料作用。若挤压件留在凹模型腔内，由第二顶杆36带动第二顶料杆35顶出挤压件。

实施例2

参照图1～图6，一种基于冷挤压工艺的汽车不对称万向节叉的制造工艺的专用模具，包括正挤压模具和反挤压模具，所述正挤压模具包括第一上模架和第一下模架，所述第一上模架包括第一模板5、第一凸模垫块4、第一固定套3、第一衬套2和第一凸模1，所述第一凸模1通过第一衬套2与第一固定套3固定连接，所述第一固定套3与第一模板5固定连接，在所述第一模板5与所述第一固定套3的连接端面开有第一槽口，所述第一凸模垫块4位于所述第一槽口内；所述第一下模架包括第一压板17、第一上凹模14、第一下凹模12、第一垫板8、第一支撑9、第一模座7和第一顶料杆19，所述第一上凹模14位于所述第一下凹模12的上部，所述第一下凹模12位于第一支撑9的上部，所述第一支撑9位于第一垫块的8上部，所述第一上凹模14、第一下凹模12、第一支撑9和第一垫板8均位于所述第一模座7内，且所述第一支撑9和第一垫板8的中部均开有供第一顶料杆19穿过的第一通孔，所述第一上凹模14的上方设有第一压板17，所述第一压板17与所述第一模座7的上端固定连接；

所述反挤压模具包括第二上模架和第二下模架，所述第二上模架包括第二模板25、第二凸模垫块26、第二衬套24、第二固定套23、第二凸模20和弹压式卸料机构，所述第二凸模20通过第二衬套24与第二固定套23固定连接，所述第二固定套23与第二模板25固定连接，在所述第二模板25与所述第二固定套23的连接端面开有第二槽口，所述第二凸模垫26块位于所述第二槽口内，所述弹压式卸料机构包括卸料板21和弹簧22，所述弹簧22上端与第二固定套23连接，所述弹簧22下端与所述卸料板21连接；

所述第二下模架包括第二压板32、第二凹模33、第二垫板28、第二支撑29、第二模座27和第二顶料杆36，所述第二凹模33位于第二支撑29的上部，所述第二支撑29位于第二垫块28的上部，所述第二凹模33、第二支撑29和第二垫板28均位于所述第二模座27内，且第二支撑29和第二垫板28的中部开有供第二顶料杆36穿过的第二通孔，所述第二凹模的上方设有第二压板32，所述第二压板32与所述第二模座27的上端固定连接。

所述的第一上凹模14、第一下凹模12和第二凹模33的外侧分别设有压套。所述压套可以为一层、两层或多层，可根据实际需要进行设置。

所述第二凹模33包括第二上凹模和第二下凹模，所述第二上凹模位于所述第二下凹模上

正挤压模架如图1和图2所示。第一凸模1通过衬套2和第一固定套3组合件，由四个螺栓6固定到第一模板5上。采用衬套2和第一固定套3组合件相对于采用整体固定套，可以减少因在第一固定套3上打孔产生的应力集中对第一凸模1的影响。第一垫块4起缓冲作用。组合凹模分为上下两部分，分别由第一上凹模14，两层压套15和13，第一下凹模12，两层压套10和11组成。组合凹模由第一压板17通过第一螺栓16固定在第一模座7上。第一支撑9和第一垫板8起缓冲作用。第一凸模1与凹模型腔配合导向。为减少成形时模具与流动金属的接触面积，降低摩擦阻力，防止挤压件粘模，也为了挤压过程中由于凸模的弹性变形而产生的横向加粗，在凸模工作部分设计一段长度为3-5mm的工作带，其余部分留出0.3-0.5mm的退让槽。为防止凹模纵向开裂，凹模设计成纵向分割的三层式组合式凹模，凹模可以用钢结硬质合金，外层压套可以选用合金工具钢等，以兼顾经济性和模具寿命，同时便于更换。

反挤压模架如图3和图4所示。第二凸模20由衬套24和第二固定套23固定到第二模板25上，第二垫块26起缓冲作用。弹压式卸料机构由卸料板21和弹簧22组成。组合凹模由第二凹模33和两层压套30和31组成。组合凹模由第二压板32通过螺栓34固定在第二模座27上。同样的，凸模工作部分设置3-5mm的工作带，其余部分留出0.3-0.5mm的退让槽。模架下部分与工序一模架类似，凹模也是纵向分割的三层式组合凹模。

Claims (4)

1、一种基于冷挤压工艺的汽车不对称万向节叉的制造工艺，其特征在于：所述制造工艺包括以下步骤：

(1)、采用圆柱形棒料剪切下料；

(2)、对毛坯进行球化退火以降低其硬度，而后酸洗去氧化皮，磷化皂化润滑处理，得到圆柱形坯料；

(3)、正挤压封闭校形，将圆柱形坯料挤压成形，得到所需的万向节叉下半部分不对称形状。

(4)、对正挤压得到的挤压件再次球化退火，而后酸洗去氧化皮，磷化皂化润滑处理；

(5)、反挤压成形：反挤压出叉形，万向节叉的叉形向上自由延伸；叉形端面多余部分由后续机加工切除。

2、一种用于如权利要求1所述的基于冷挤压工艺的汽车不对称万向节叉的制造工艺的专用模具，其特征在于：所述专用模具包括正挤压模具和反挤压模具，所述正挤压模具包括第一上模架和第一下模架，所述第一上模架包括第一模板、第一凸模垫块第一衬套、第一固定套和第一凸模，所述第一凸模通过第一衬套与第一固定套固定连接，所述第一固定套与第一模板固定连接，在所述第一模板与所述第一固定套的连接端面开有第一槽口，所述第一凸模垫块位于所述第一槽口内；所述第一下模架包括第一压板、第一上凹模、第一下凹模、第一垫板、第一支撑、第一模座和第一顶料杆，所述第一上凹模位于所述第一下凹模的上部，所述第一下凹模位于第一支撑的上部，所述第一支撑位于第一垫块的上部，所述第一上凹模、第一下凹模、第一支撑和第一垫板均位于所述第一模座内，且所述第一支撑和第一垫板的中部开有供第一顶料杆穿过的第一通孔，所述第一上凹模的上方设有第一压板，所述第一压板与所述第一模座的上端固定连接；

所述反挤压模具包括第二上模架和第二下模架，所述第二上模架包括第二模板、第二凸模垫块、第二衬套、第二固定套、第二凸模和弹压式卸料机构，所述第二凸模通过第二衬套与第二固定套固定连接，所述第二固定套与第二模板固定连接，在所述第二模板与所述第二固定套的连接端面开有第二槽口，所述第二凸模垫块位于所述第二槽口内，所述弹压式卸料机构包括卸料板和弹簧，所述弹簧上端与第二固定套连接，所述弹簧下端与所述卸料板连接；

所述第二下模架包括第二压板、第二凹模、第二垫板、第二支撑、第二模座和第二顶料杆，所述第二凹模位于第二支撑的上部，所述第二支撑位于第二垫块的上部，所述第二凹模、第二支撑和第二垫板均位于所述第二模座内，且所述第二支撑和第二垫板的中部开有供第二顶料杆穿过的第二通孔，所述第二上凹模的上方设有第二压板，所述第二压板与所述第二模座的上端固定连接。

3、如权利要求2所述的专用模具，其特征在于：所述的第一上凹模、第一下凹模和第二凹模的外侧设有压套。

4、如权利要求2或3所述的专用模具，其特征在于：所述第二凹模包括第二上凹模和第二下凹模，所述第二上凹模位于所述第二下凹模上。

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