CN102581209A - 一种低门式重型商用车前轴锻造工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低门式重型商用车前轴锻造工艺方法,主要包括以下:在125MN热模锻压力机上生产140Kg以上的锻件;实施三道次辊锻模具;设置成型压弯模V型凹槽,预先对难成型的弹簧座部位进行挤压成型;采用最小的拔模斜度,即弹簧座宽度170mm以上,在润滑和顶料装置正常工作情况下,拔模斜度1.5°时,进行出模;凹模设计为阶梯状,使切边动作分段完成,减小设备负荷;切边时凹模首先接触前轴中段后切入,再接触两端后切入,动作连续但设备负荷降低。本发明有益效果为:节约原材料、节约能源、提高了锻造合格率、提高了生产效率。

Description

一种低门式重型商用车前轴锻造工艺方法
技术领域
[0001] 本发明涉及锻造工艺技术,尤其涉及一种低门式重型商用车前轴锻造工艺方法。
背景技术
[0002]以往传统的汽车前轴均为选用合金锻钢并采用大型锻造设备模锻成型,该类模锻采用的锻模加工周期长,原料昂贵、投资较多、存在着一定的浪费。更重要的是,现有的低门式重型商用车前轴,由于落差大,截面变化大,以至于传统的锻造工艺容易产生折纹及不够饱满;其用于生产的坯料重近180Kg,而机械手承重极限,落差近340mm,接近机械手翻转极限,造成了工艺稳定性差、质量问题多、生产效率低下等优点。采用的125MN锻造生产线在生产90-120Kg的前轴锻件时最为经济高效,所以对于中重型卡车前轴是最理想的产品;但是,对于重量在140Kg以上的低门式前轴,无论是设备负荷还是装模空间都十分紧张,若实现批量生产并不轻松。
[0003] 对此,需要解决的技术问题,总结如下:①设备适用性:由于低门式汽车前轴落差较大,设备空间有限,如果按照以前的机械手放料方式,会造成机械手撞击模具或机械手进入预锻后不能退出,从而造成无法生产,积极寻求理论支持,并确定其它可行性方案,并在实践中进行验证;②辊锻制坯:由于低门式汽车前轴截面变化较大,最大与最小截面比超过2,对于制坯工艺稳定性等需要给予特别考虑;③模具结构:由于锻件落差大,现有的夹持器空间不够,模具结构若按原有前轴模块进行,会造成模具寿命的严重下降,浪费严重, 因此,需要根据现在模架情况重新模具设计,特别是拳头部分,需要保证其强度以及与其他低门式汽车前轴模具的通用性压弯成形设计:压弯成形的设计是锻造生产能够稳定的关键,它既影响着设备负荷,又影响着工艺稳定性和模具寿命,同时还需要考虑制坯定位和预锻形状、面积和体积对终锻的匹配参数,解决锻件充不满、折纹等问题;⑤切边模设计: 采用以往切边方式,设备受力大,且在切边工序时产生很大噪声,严重制约生产。
发明内容
[0004] 针对以上缺陷,本发明提供一种有利于节省原材料、节约能源、有利于提高锻造合格率、有利于提高生产效率的低门式重型商用车前轴锻造工艺方法,以解决现有技术的诸多不足。
[0005] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
[0006] 一种低门式重型商用车前轴锻造工艺方法,主要包括以下:
[0007] (I)在125MN热模锻压力机上生产140Kg以上的锻件;
[0008] (2)设置三道次辊锻模具;
[0009] (3)设置成型压弯模V型凹槽,预先对难成型的弹簧座部位进行挤压成型;
[0010] (4)采用最小的拔模斜度,即:弹簧座宽度170mm以上,在润滑和顶料装置正常工作情况下,拔模斜度1.5°时,进行出模;
[0011] (5)凹模设计为阶梯状,使切边动作分段完成,减小设备负荷;切边时凹模首先接触前轴中段后切入,再接触两端后切入,动作连续但设备负荷降低。
[0012] 本发明所述的低门式重型商用车前轴锻造工艺方法的有益效果为:
[0013] (I)节约原材料:原坯料定额为178. 8Kg,现为172. 8Kg,节料6Kg ;
[0014] (2)节约能源:下料重量减少6Kg,每件加热节约用电2. 52kw. h,电价按O. 50元/ kwh,每件能源费用降低I. 26元;
[0015] (3)提高了锻造合格率,锻造平均合格率提高了 5%,废品损失3000元/件,平均废品损失150元/件;
[0016] (4)提高了生产效率,由于机械手送料时减少了两个动作,生产节拍缩小了 15秒。
[0017] (5)此外,还包括:①增加了模具强度,保证寿命,又不影响模具的安装;终锻模块也在考虑安装的同时,增加模块宽度,保证模具寿命;②将凹模设计成阶梯形式,在锻造切边时不采取同时切掉飞边,让局部完成切边后,再进行其他地方的切边,从而大大减少设备载荷,而且噪声也有大幅降低顶杆结构设计:由于低门式汽车前轴板簧尺寸大,型腔低部和顶杆孔离得近,会影响模具寿命,要解决模具寿命问题,必须将顶杆孔深度重新进行考虑,根据设备顶杆行程,在现有基础上减少30-50mm,对模具寿命有着积极意义。
具体实施方式
[0018] 本发明实施例所述的低门式重型商用车前轴锻造工艺方法,主要流程包括:
[0019] I、锻造力计算
[0020] 在锻造力的计算过程中,按照我们以往的经验公式:
[0021] F = P*A 公式
[0022] (P为经验系数,A为锻件的投影面积)
[0023] 经验系数P按常规7选取,投影面积A为222519. 8mm2,经过计算,锻造成型力已经达到155. 7MN,超出我公司125MN最大锻造力,如果考虑坯料加热温差及制坯的不均匀性, 及要求锻件充满较好等要素,其工装模具按常规进行,必然会造成设备超负荷而无法生产, 也就无从进行开发。基于以上考虑,低门式汽车前轴对锻造提出了更高的要求,可体现在以下两个方面:
[0024] ①采用三道次辊锻及压弯成型,预终模具间隙适当放大,对每一工步分料要求更加精准,对工装模具设计提出更高要求,以减少其锻造力;
[0025] ②加热温度的稳定性要求更高,低温锻打时锻件一般充不满,也会给设备载荷的急剧增加。
[0026] 经过对以上的处理,我们认为设备的安全系数可以适当降低,经验系数P就可以适当降低。这样需要设备吨位即可以满足。
[0027] 2、坯料规格的选择
[0028] 由于低门式汽车前轴锻件一般质量较中大,一般就在140kg以上,所需设备负荷本来就大,所以选择适当坯料规格的计算和控制就显得特别重要。
[0029] 确定仓部、桥部、以及其他余量:有经验的仓部截面增加SFc = 336,桥部SFq = 396,由于计算的误差即增加正公差的1/2,SF正=202。
[0030] 考虑以上因素,且考虑到锻造过程中的因素,最后确定最大截面积为:
[0031] F = 15595. 2[0032] 确定毛坯圆形截面尺寸:F = 15595. 2,代入公式得到:d0 = 143. 2,考虑到材料国家标准规格选142. I (热尺寸)为好,确定选取d0 = C 142. I (冷尺寸为Φ 140)
[0033] 3、模具外形结构
[0034] 低门式汽车前轴落差和长度均较大,按常规进行设计模具外形,一方面模架长宽有限,另一方面会造成模具寿命及模具成本的损失;因此模具结构设计起了至关重要的作用;在分析模具结构优缺点后,针对低门式汽车前轴特点设计了新的模具外形结构。
[0035] 低门式汽车前轴模具结构特点:①预锻拳头部分凸出200x35即增加了模具强度, 保证寿命,又不影响模具的安装,终锻模块也在考虑安装的同时,增加模块宽度,保证模具寿命;②将凹模设计成阶梯形式,在锻造切边时不采取同时切掉飞边,让局部完成切边后, 再进行其他地方的切边,从而大大减少设备载荷,而且噪声也有大幅降低由于低门式汽车前轴板簧尺寸大,型腔低部和顶杆孔离得近,会影响模具寿命,要解决模具寿命问题,必须将顶杆孔深度重新进行考虑,根据设备顶杆行程,在现在的基础上通过减少30-50mm,对模具寿命有着积极意义;④新的模具外形结构设计模块化和标准化,这样可做到其他低门式汽车前轴通用,有如下优点:由于采用了模块标准化设计,其他低门式汽车前轴零件都可以采用该种结构,增加了模具通用性,方便设计和组织生产。
[0036] 4、成形设计
[0037] 合理的成形设计包括了终锻设计、预锻设计和成型压弯设计,低门式汽车前轴, 有个很大的特点就是法兰宽,法兰宽度达180_,在常规生产过程中很容易产生充不满;因此,对于这类零件,合理压弯及预锻设计是至关重要的。
[0038] ①终锻设计:直接影响着锻件的最终尺寸,在低门式汽车前轴开发过程中,基本上采用的客户的图纸,但需要借鉴原来图纸做适当的更改设计,设计中要考虑以下几个问题:
[0039] 锻件加工余量问题:由于该在锻造过程中会存在变形,一旦变形较大,后序很难进行冷校正,这就需要考虑加工问题,通过前期锻造余量的选择,可以弥补锻件变形给加工造成的不良,很好的控制产品质量。
[0040] 锻造拔模角:模锻精度高很主要的方面就体现其形状精度上,模锻取拔模角一般都比锤锻模小,低门式汽车前轴一般取3〜7°,对于加工位置一般选择下值。
[0041] ②预锻设计:在终锻热锻件图设计完成后,预锻就成为影响最终锻件质量的一个重要因素,通过以往前轴设计经验,要保证上下模不易充满的地方充满,而需要特别设计圆角和体积分布,由终锻法兰、拳头等体积分布,确定预锻相应部分的体积。预锻设计的体积分布要求:作为金属塑性变形的基本定律之一 “体积不变定律”,是设计的核心,即保证充满,对于中间法兰深且宽度窄不易充满型腔的零件;要尽可能的选择金属分配更为合理的定位方式来减少金属大范围的流动,一方面防止金属流动不可控制,形成折纹,另一方面可以提闻1旲具寿命。
[0042] 低门式汽车前轴锻造的一般方法:为使预锻件易于放进终锻模膛,预锻件内外侧尺寸应比终锻件小O. 5mm左右,在不影响定位的前提下,预锻工步可以比终锻工步垂直锻造方向尺寸适当减小;预锻工步比终锻工步厚2mm至4mm(锻造方向);预锻工步的体积比终锻工步的体积大5%〜15%。
[0043] ③压弯设计:作为预锻的预成形工序压弯,其设计优化理论基本同预锻设计,通过以前经验,根据体积分布要求,采用了成型压弯结构。在采用成型压弯设计方案时,主要是针对法兰不易充满的地方;设计的初衷是既能在压挤时将体积排出,又保证压挤后中间坯料体积与预锻相应位置中间体积的比值在安全范围,金属流动均衡,保证锻件充满良好;在设计时,需要考虑3个方面,一个是体积分布,二个是形状参数,三个是坯料的起模;角度必须大于10度,才能保证坯料容易起模;同时还要考虑它的体积分布,有利于提高模具寿命。
[0044] 5、辊锻模设计
[0045] 低门式汽车前轴锻造,其复杂性一个很大的特点在于锻造制坯问题。由于坯料截面大,从原材料到最终坯料变形力很大,总的延伸率达2.2以上,若按常规的二道次辊锻, 很难达到理想的效果,这样就大大增加了锻造难度;采用三道次辊锻,可有效分配制坯过程中的变形力,使制坯达到预期效果。
[0046] 6、操作
[0047] 第一,从加热角度,必须保证坯料温度满足1220-1270°C,坯料芯部加热透,如果温度已下降,不能进行锻打,而造成二次加热,二次加热使坯料表面氧化严重,表面质量极有可能达不到要求,如果坯料已三次加热就必须报废;
[0048] 第二,从压弯到终锻,每个工步都应准确定位,特别是成型压弯时坯料(成型部分)必须放正,使坯料成形金属分布均匀,否则会造成锻件折纹等;
[0049] 第三,严格模具的预热,一般模具锻造需要预热2. 5_3h,保证上下模模具心部温度达到200°C,防止模具异常损坏;
[0050] 第四,也是最重要的一点就是及时、规范地进行模具的冷却和润滑。操作中尽可避免粘模;
[0051] 最后,在生产中要调整好风管的位置,及时吹净氧化皮,保证锻件表面质量,选用适当的夹钳,轻拿轻放,防止磕碰。
[0052] 以上实施例是本发明较优选具体实施方式的一种,本领域技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1. 一种低门式重型商用车前轴锻造工艺方法,其特征在于,主要包括以下:(1)在125MN热模锻压力机上生产140Kg以上的锻件;(2)设置三道次辊锻模具;(3)设置成型压弯模V型凹槽,预先对难成型的弹簧座部位进行挤压成型;(4)采用最小的拔模斜度,即:弹簧座宽度170mm以上,在润滑和顶料装置正常工作情况下,拔模斜度I. 5°时,进行出模;(5)凹模设计为阶梯状,使切边动作分段完成,减小设备负荷;切边时凹模首先接触前轴中段后切入,再接触两端后切入,动作连续但设备负荷降低。
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