CN103706746B - 带支撑轴转向节的半闭式挤压锻造工艺 - Google Patents

带支撑轴转向节的半闭式挤压锻造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带支撑轴转向节的半闭式挤压锻造工艺，包括（A）制作半闭式挤压制坯模：半闭式挤压制坯模包括上模（1）、下模（2）、上冲头（3）和顶料杆（4），上模与下模贴合在一起，形成与带支撑轴转向节轮廓匹配的型腔（5），型腔包括支撑轴腔（51）、以及在支撑轴腔上部侧向延伸的长度不等且相互独立的分枝腔（52），支撑轴腔位于下模中，各个分枝腔在贴合面上下两侧的厚度基本一致，向外延伸长度最大的分枝腔采用开式结构，而其余分枝腔均采用闭式结构；（B）加热；（C）半闭式挤压制坯；（D）终锻成型；（E）切边。具有工艺步骤少、毛坯机械性能好、材料利用率高、减少设备数量及终锻设备吨位、制造成本低等特点。

Description

带支撑轴转向节的半闭式挤压锻造工艺
技术领域
本发明涉及材料加工技术领域的锻造成型工艺，具体涉及一种带支撑轴转向节的半闭式挤压锻造工艺。
背景技术
如图1、图2所示的带支撑轴转向节，由支撑轴A，以及在支撑轴A上部侧向延伸的长度不等且相互独立的若干分枝B一体构成，其中，有一个分枝B相比其它分枝B的长度更长。
带支承轴转向节的传统锻造工艺步骤为：传统的工艺方法为：下料→加热→镦挤支撑轴→镦挤制坯(也叫预成型)→预锻→终锻成型→切边，共7道工序。传统工艺存在的主要问题是：
(1)工艺步骤繁多，相应地，投入设备数量及人员数量较多，设备使用成本及人力资源成本高；
(2)最终成型的毛坯金属流线性不高，毛坯的机械性能还有待提高；
(3)在终锻后飞边多，材料浪费严重，以五菱宏光转向节为例,按传统工艺的下料重量为5.6㎏，材料利用率只有69.6％。
(4)锻件终锻成型时所形成的飞边，大大增加了锻件(带飞边)的投影面积，从而增加了终锻设备的使用吨位。
发明内容
本发明针对上述技术问题进行改进，提供一种带支撑轴转向节的半闭式挤压锻造工艺，具有工艺步骤少、毛坯机械性能好、材料利用率高、终锻设备吨位小、制造成本低等特点。
为此，本发明提供的一种带支撑轴转向节的半闭式挤压锻造工艺，包括以下工艺步骤：
(A)制作半闭式挤压制坯模：所述半闭式挤压制坯模包括上模(1)、下模(2)、上冲头(3)和顶料杆(4)，所述上模(1)与下模(2)贴合在一起，形成与带支撑轴转向节轮廓匹配的型腔(5)，所述型腔(5)包括支撑轴腔(51)、以及在支撑轴腔(51)上部侧向延伸的长度不等且相互独立的分枝腔(52)，支撑轴腔(51)位于下模(2)中，各个分枝腔(52)在贴合面上下两侧的厚度基本一致，向外延伸长度最大的分枝腔(52)采用开式结构，而其余分枝腔(52)均采用闭式结构，所述上冲头(3)、顶料杆(4)和支撑轴腔(51)同轴设置，上冲头(3)能竖直向下穿过上模(1)伸入型腔(5)内，顶料杆(4)能竖直向上穿过下模(2)伸入型腔(5)内；
(B)加热：将已按工艺要求下好的棒料放入加热炉中加热到始锻温度后，出炉；
(C)半闭式挤压制坯：将刚出炉的棒料立放于模锻液压机中的半闭式挤压制坯模的下模(2)中，上模(1)开始向下运动，直至上模(1)与下模(2)完全贴合在一起后，上冲头(3)开始向下运动到设定位置，在上冲头(3)下移的过程中，上模(1)保持向下的压力不变，待棒料充满半闭式挤压制坯模的型腔(5)后，上模(1)及上冲头(3)同时快速回程，返回原始位置后，坯件被顶料杆(4)顶出下模(2)，取出坯件，顶料杆(4)回程至初始位置；
(D)终锻成型：将坯件放入压力机的终锻下模中，终锻上模向下运动，使坯件产生变形，终锻成型后的坯件，除周边带有一圈微小飞边外，与最终的产品形状一致；
(E)切边：将终锻后的坯件放入切边压力机切边下模中，切边上模向下运动，冲落坯件，去掉飞边，使之变成毛坯图纸要求的坯件。
优选为，所述步骤(B)中的加热炉为中频感应加热炉或天然气加热炉。
进一步，所述步骤(B)中的始锻温度为1150～1200℃。
其工艺特点为：
(1)在棒料加热工序完成后，进入半闭式挤压制坯(也就是预锻)，直接将棒料立放于下模中，上、下模在长分枝端开口，上、下模合模形成半闭式型腔；
(2)半闭式挤压成型过程中，棒料在半封闭式型腔中，上冲头向下运动，使其变形成为坯(预锻)件，长分枝端由于难以变形而将模具设计成开式结构，便于充满，且有利于储存余料。
本发明的有益效果：
(1)减少了工艺步骤，整个工艺流程由7道工序减少为4道工序，从而减少设备使用数量及人员数量，降低设备使用成本及人力资源成本；
(2)由于采取半封闭式模具设计，使坯(预锻)件形状、尺寸与终锻形状、尺寸高度近似，使最终成型毛坯的金属流线达到准全纤维状态，提高毛坯的机械性能；
(3)由于在预锻时采用半闭式挤压制坯模，与终锻件高度近似，在终锻后只形成微小的飞边，节约大量的材料，以五菱宏光转向节为例,按传统工艺的下料重量为5.6㎏，采用本工艺后降为4.3㎏，材料利用率由69.6％提高到90.7％；
(4)同样，由于在预锻时采用的半闭式挤压制坯模与终锻件高度近似，终锻成型时只会形成一圈微小飞边，大大减小了锻件(带飞边)的投影面积，从而显著降低了终锻设备的使用吨位，实现了设备的低投入。
附图说明
图1是带支撑轴转向节的主视图。
图2是图1的俯视图。
图3是半闭式挤压制坯初始位置的示意图。
图4是半闭式挤压制坯中间位置的示意图。
图5是半闭式挤压制坯最终位置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
一种带支撑轴转向节的半闭式挤压锻造工艺，包括以下工艺步骤：
(A)制作半闭式挤压制坯模：半闭式挤压制坯模由上模1、下模2、上冲头3、顶料杆4四部分组成。上模1与下模2贴合在一起，形成与带支撑轴转向节轮廓匹配的型腔5，以保证预锻成型的工件与终锻成型的工件基本一致。型腔5由支撑轴腔51、以及在支撑轴腔51上部侧向延伸的长度不等且相互独立的分枝腔52，支撑轴腔51位于下模2中，各个分枝腔52在贴合面上下两侧的厚度基本一致。向外延伸长度最大的分枝腔52采用开式结构，而其余分枝腔52均采用闭式结构，上冲头3、顶料杆4和支撑轴腔51同轴设置，上冲头3能竖直向下穿过上模1伸入型腔5内，顶料杆4能竖直向上穿过下模2伸入型腔5内。
(B)加热：将已按工艺要求下好的棒料放入加热炉中加热到始锻温度后，出炉，棒料的下料重量约为设计毛坯质量的1.1倍。加热炉可以选用中频感应加热炉或天然气加热炉等；始锻温度通常为1150～1200℃。
(C)半闭式挤压制坯：结合图3——图5所示，将刚出炉的棒料立放于模锻液压机中的半闭式挤压制坯模的下模2中，上模1开始向下运动，直至上模1与下模2完全贴合在一起后，上冲头3开始向下运动到设定位置，在上冲头3下移的过程中，上模1保持向下的压力不变；待棒料充满半闭式挤压制坯模的型腔5后，长度最大的分枝腔52一方面有利于工件的长枝端变形，另一方面还可以储存余料；之后，上模1及上冲头3同时快速回程，返回原始位置后，坯件被顶料杆4顶出下模2，取出坯件，顶料杆4回程至初始位置，完成一个工作循环。
(D)终锻成型：将坯件放入压力机的终锻下模中，终锻上模向下运动，使坯件产生变形，终锻成型后的坯件，除周边带有一圈微小飞边外，与最终的产品形状一致。
(E)切边：将终锻后的坯件放入切边压力机切边下模中，切边上模向下运动，冲落坯件，去掉飞边，使之变成毛坯图纸要求的坯件。
上述锻造工艺中，步骤(A)仅是工艺步骤前的准备，由于步骤(C)半闭式挤压制坯必须应用该新设计的半闭式挤压模，因此在步骤(B)前增加了制坯步骤，实际加工过程中，仅包括加热、半闭式挤压制坯、终锻成型、切边四道工序；步骤(B)加热、步骤(D)终锻成型、步骤(E)切边与传统加工方法中的加热、终锻成型、切边基本一致，仅在下料重量、终锻模型腔形状、终锻设备吨位上有区别，在此不再详细介绍。

Claims (3)

1.一种带支撑轴转向节的半闭式挤压锻造工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：
(A)制作半闭式挤压制坯模：所述半闭式挤压制坯模包括上模(1)、下模(2)、上冲头(3)和顶料杆(4)，所述上模(1)与下模(2)贴合在一起，形成与带支撑轴转向节轮廓匹配的型腔(5)，所述型腔(5)包括支撑轴腔(51)、以及在支撑轴腔(51)上部侧向延伸的长度不等且相互独立的分枝腔(52)，支撑轴腔(51)位于下模(2)中，各个分枝腔(52)在贴合面上下两侧的厚度基本一致，向外延伸长度最大的分枝腔(52)采用开式结构，而其余分枝腔(52)均采用闭式结构，所述上冲头(3)、顶料杆(4)和支撑轴腔(51)同轴设置，上冲头(3)能竖直向下穿过上模(1)伸入型腔(5)内，顶料杆(4)能竖直向上穿过下模(2)伸入型腔(5)内；
(B)加热：将已按工艺要求下好的棒料放入加热炉中加热到始锻温度后，出炉；
(C)半闭式挤压制坯：将刚出炉的棒料立放于模锻液压机中的半闭式挤压制坯模的下模(2)中，上模(1)开始向下运动，直至上模(1)与下模(2)完全贴合在一起后，上冲头(3)开始向下运动到设定位置，在上冲头(3)下移的过程中，上模(1)保持向下的压力不变，待棒料充满半闭式挤压制坯模的型腔(5)后，上模(1)及上冲头(3)同时快速回程，返回原始位置后，坯件被顶料杆(4)顶出下模(2)，取出坯件，顶料杆(4)回程至初始位置；
(D)终锻成型：将坯件放入压力机的终锻下模中，终锻上模向下运动，使坯件产生变形，终锻成型后的坯件，除周边带有一圈微小飞边外，与最终的产品形状一致；
(E)切边：将终锻后的坯件放入切边压力机切边下模中，切边上模向下运动，冲落坯件，去掉飞边，使之变成毛坯图纸要求的坯件。
2.按照权利要求1所述的带支撑轴转向节的半闭式挤压锻造工艺，其特征在于：所述步骤(B)中的加热炉为中频感应加热炉或天然气加热炉。
3.按照权利要求1或2所述的带支撑轴转向节的半闭式挤压锻造工艺，其特征在于：所述步骤(B)中的始锻温度为1150～1200℃。
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