CN104128554B - 盘式转向节劈挤锻造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车转向节技术领域，尤其涉及一种盘式转向节劈挤锻造工艺，包括如下步骤，加热圆形棒料至锻造所需温度，对形成杆部的坯料进行拔长形成杆部，将坯料放入镦粗型腔，限制杆部的变形，对形成盘部、耳部的坯料进行镦粗，将坯料放入劈挤型腔，通过劈挤初步锻造出盘部、耳部，再将劈挤后的坯料放入终锻型腔终锻成型，本发明的锻造工艺先通过拔长初步形成杆部，减小了杆部在加工过程中成型所需的能量，通过劈挤初步形成盘部、耳部，并通过终锻使产品成型，可以使用较小公称压力的锻造设备进行锻造成型，降低了加工的难度及设备成本，生产效率较高，并且产品获得更好的纤维流线，机械性能好。

Description

盘式转向节劈挤锻造工艺

技术领域

本发明涉及汽车转向节技术领域，特别是涉及一种盘式转向节劈挤锻造工艺。

背景技术

汽车转向节是一个承受前轮载荷的重要保安件，它连接着汽车的转向系统、制动系统、行驶系统，是汽车前桥总成中的关键部件之一，是汽车行驶中安全性的有力保证，在汽车底盘部件中属于形状非常复杂的零件，要求其具有很高的强度。汽车转向节主要由三部分组成：杆部、法兰盘（盘部）和耳部（上耳、下耳），法兰盘连接杆部和耳部，转向节一般通过锻造加工，常见的锻造方式为卧式锻造。随着盘式制动技术日趋完善，盘式制动转向节（以下简称盘式转向节）的应用也越来越广泛，由于盘式转向节的盘部比较复杂，不能使用卧式锻造而必须使用立式锻造，即主要变形工序的锻击方向与转向节杆部轴线一致，现有技术由于需要通过挤压工步锻造出杆部，这就导致坯料的变形程度很大，一般使用具有较大打击能量的螺旋压力机或热模锻压力机，需要经过镦粗-翻转90°挤压-预锻-终锻四个锻造工步，或者经过镦粗-翻转90°挤压-终锻三个锻造工步完成，挤压和预锻过程中的型腔形状、体积分配是工艺设计的难点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种盘式转向节劈挤锻造工艺，该工艺通过拔长初步形成杆部、通过劈挤初步形成盘部、耳部，并通过终锻使产品成型，可以使用较小公称压力的锻造设备进行锻造成型，降低了加工的难度及设备成本，生产效率较高，并且产品获得更好的纤维流线，机械性能好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种盘式转向节劈挤锻造工艺，其包括如下步骤，加热圆形棒料至锻造所需温度，对形成杆部的坯料进行拔长形成杆部，将坯料放入镦粗型腔，限制杆部的变形，对形成盘部、耳部的坯料进行镦粗，将坯料放入劈挤型腔，通过劈挤初步锻造出盘部、耳部，再将劈挤后的坯料放入终锻型腔终锻成型。

其中，劈挤时，劈挤型腔的上锻模通过刀口按照两耳的体积比例对坯料进行分配，所述刀口位于盘式转向节的两耳之间，所述刀口为“V”字形，劈挤型腔的上锻模对应耳部侧面处设置有与竖直面成35°～45°夹角的挤压面。

其中，坯料通过拔长后再进行整圆处理。

其中，对坯料进行劈挤时，坯料的杆部竖直放在下锻模中。

进一步的，拔长、镦粗、劈挤通过制坯模完成，制坯模设有拔长型腔、镦粗型腔、劈挤型腔。

其中，拔长、镦粗、劈挤通过模锻锤或电液锤进行。

其中，终锻通过模锻锤或电液锤进行。

其中，劈挤型腔中杆部的体积比镦粗型腔中杆部的体积增加5%～8%，终锻型腔中杆部的体积比劈挤型腔中杆部的体积增加2%～5%。

其中，镦粗型腔中杆部与盘部连接处的圆角半径为50mm～60mm，劈挤型腔中杆部与盘部连接处的圆角半径为30mm～40mm，终锻型腔中杆部与盘部连接处的圆角半径为20mm～30mm。

进一步的，劈挤型腔中盘部的厚度比终锻型腔中盘部的厚度大25%～35%。

本发明的有益效果是：一种盘式转向节劈挤锻造工艺，其包括如下步骤，加热圆形棒料至锻造所需温度，对形成杆部的坯料进行拔长形成杆部，将坯料放入镦粗型腔，限制杆部的变形，对形成盘部、耳部的坯料进行镦粗，将坯料放入劈挤型腔，通过劈挤初步锻造出盘部、耳部，再将劈挤后的坯料放入终锻型腔终锻成型，本发明的锻造工艺先通过拔长初步形成杆部，减小了杆部在加工过程中成型所需的能量，通过劈挤初步形成盘部、耳部，并通过终锻使产品成型，可以使用较小公称压力的锻造设备进行锻造成型，降低了加工的难度及设备成本，生产效率较高，并且产品获得更好的纤维流线，机械性能好。

附图说明

图1是本发明的盘式转向节劈挤锻造工艺在制坯时锻模的结构示意图。

图2是图1中A-A处的局部剖视图。

图3是图1中B-B处的局部剖视图。

图4是图1中C向的局部示意图。

图5是本发明的盘式转向节劈挤锻造工艺在终锻时锻模的结构示意图。

图6是采用本发明的盘式转向节劈挤锻造工艺的盘式转向节经过计算机仿真得到的纤维流线图。

图7是采用现有技术的盘式转向节经过计算机仿真得到的纤维流线图。

附图标记说明：

1——拔长型腔

2——镦粗型腔

3——劈挤型腔

31——刀口

32——挤压面

4——终锻型腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围限制于此。

实施例一。

本发明的盘式转向节劈挤锻造工艺，其包括如下步骤，采用中频加热炉加热圆形棒料至锻造工艺所需温度，一般为1150℃～1250℃，然后对形成杆部的坯料进行拔长从而形成杆部，如图1、图3、图4所示，将圆形棒料放入制坯时的锻模中，该锻模设置有接近椭圆的拔长型腔1，转动圆形棒料进行多次锻压，从而使杆部成型，成型后的杆部的截面接近圆形。然后将坯料放入镦粗型腔2，限制杆部的变形，对形成盘部、耳部的坯料进行镦粗，镦粗时主要变形部位为坯料的上部，即形成盘部、耳部的坯料，而杆部的变形较小，再将坯料放入劈挤型腔3，如图2所示，通过劈挤初步锻造出盘部、耳部，劈挤是一种局部连续塑形成型加工方法，通过模具迫使金属体积转移，具有较高的生产效率，并且在成型过程中，金属收到多个方向的压应力作用，金属组织致密度高，提高了产品的力学性能，并且，在劈挤过程中，模具先将坯料劈分开，然后再进行推挤，使坯料表层相应深度被分开并转移，材料浪费少，不容易产生毛边。如图5所示，将劈挤后的坯料放入终锻型腔4终锻成型，终锻后再进行切边、校正等其他处理。此过程中，杆部也对整个坯料起到定位的作用，定位准确。本发明的锻造工艺先通过拔长初步形成杆部，减小了杆部在加工过程中成型所需的能量，通过劈挤初步形成盘部、耳部，并通过终锻使产品成型，在加工过程中可以使用较小公称压力的锻造设备进行锻造成型，降低了加工的难度及设备成本，生产效率较高，并且产品获得更好的纤维流线，机械性能好。

图6、图7是对分别采用本发明的加工工艺、现有技术的加工工艺获得的盘式转向节进行计算机仿真得到的纤维流线图，仿真软件为DEFORM，通过有限元分析可以模拟盘式转向节的成型过程，可以看到，采用现有技术的加工工艺获得的盘式转向节，其纤维流线大致与产品的表面垂直，而采用本发明的加工工艺获得的盘式转向节，其纤维流线大致与产品的表面平行，致密性好，具有更好的机械性能。

其中，如图2所示，劈挤时，劈挤型腔3的上锻模通过刀口31按照两耳的体积比例对坯料进行分配，刀口31位于盘式转向节的两耳之间，通过刀口31容易将坯料劈分开，两耳的体积比例应根据具体产品的形状进行计算，并且应适当考虑盘部的形状。所述刀口31为“V”字形，劈挤型腔3的上锻模对应耳部侧面处设置有与竖直面成35°～45°夹角的挤压面32，而盘部为半闭式挤压筒结构，挤压面32与挤压筒结构圆滑过渡，有利于让坯料尽可能地充满劈挤型腔3。

进一步的，为了方便进一步加工，坯料通过拔长后再进行整圆处理，使得坯料容易放入镦粗型腔2、劈挤型腔3及终锻型腔4中。

进一步的，对坯料进行劈挤时，坯料的杆部竖直放在下锻模中，上锻模向下锻击坯料。对于本发明的加工工艺，杆部的轴向与圆形棒料的轴向一致，锻压的方向与杆部的轴向一致，降低了加工难度，优化了锻造纤维流线，提高了产品性能。

进一步的，拔长、镦粗、劈挤通过同一个制坯模完成，制坯模设有拔长型腔1、镦粗型腔2、劈挤型腔3，从而减少加工工具，不必在加工过程中频繁更换工位，提高生产效率。

进一步的，本发明不需要能量高的螺旋压力机及热模锻压力机，可以在能量较低的锻造设备上生产，如模锻锤或电液锤。拔长、镦粗、劈挤、终锻均通过模锻锤进行，根据测试，锻造40kg左右的盘式转向节，制坯时可以使用5T模锻锤完成，终锻时可以使用10T或16T模锻锤（或电液锤）完成，而现有技术中使用高能量压力机生产，则需要6300T以上的螺旋压力机或热模锻压力机生产，因此可以使用较小公称压力的锻造设备进行锻造成型，降低了加工的难度及设备成本，生产效率较高。

在加工过程中可以使用较小公称压力的锻造设备进行锻造成型，降低了加工的难度及设备成本，生产效率较高，并且产品获得更好的纤维流线，机械性能好。

进一步的，劈挤型腔3中杆部的体积比镦粗型腔2中杆部的体积增加5%～8%，终锻型腔4中杆部的体积比劈挤型腔3中杆部的体积增加2%～5%，在劈挤、终锻过程中，杆部也发生轻微的形变，部分盘部的金属材料流入杆部部分，使杆部伸长。另一方面，也避免锻造过程中，上道工步体积过大，造成锻件折叠等锻造缺陷。

进一步的，为避免型腔损坏，应合理设计杆部与盘部连接处型腔的弧度，本发明中，镦粗型腔2中杆部与盘部连接处的圆角半径为50mm～60mm，劈挤型腔3中杆部与盘部连接处的圆角半径为30mm～40mm，终锻型腔4中杆部与盘部连接处的圆角半径为20mm～30mm。

进一步的，劈挤型腔3中盘部的厚度比终锻型腔4中盘部的厚度大25%～35%，盘部的金属材料在终锻过程中继续流向耳部及盘部的其他部位，最终使产品成型。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.盘式转向节劈挤锻造工艺，其特征在于：包括如下步骤，加热圆形棒料至锻造所需温度，对形成杆部的坯料进行拔长形成杆部，将坯料放入镦粗型腔，限制杆部的变形，对形成盘部、耳部的坯料进行镦粗，将坯料放入劈挤型腔，通过劈挤初步锻造出盘部、耳部，再将劈挤后的坯料放入终锻型腔终锻成型。

2.根据权利要求1所述的盘式转向节劈挤锻造工艺，其特征在于：劈挤时，劈挤型腔的上锻模通过刀口按照两耳的体积比例对坯料进行分配，所述刀口位于盘式转向节的两耳之间，所述刀口为“V”字形，劈挤型腔的上锻模对应耳部侧面处设置有与竖直面成35°～45°夹角的挤压面。

3.根据权利要求1所述的盘式转向节劈挤锻造工艺，其特征在于：坯料通过拔长后再进行整圆处理。

4.根据权利要求1所述的盘式转向节劈挤锻造工艺，其特征在于：对坯料进行劈挤时，坯料的杆部竖直放在下锻模中。

5.根据权利要求1所述的盘式转向节劈挤锻造工艺，其特征在于：拔长、镦粗、劈挤通过制坯模完成，制坯模设有拔长型腔、镦粗型腔、劈挤型腔。

6.根据权利要求1所述的盘式转向节劈挤锻造工艺，其特征在于：拔长、镦粗、劈挤通过模锻锤或电液锤进行。

7.根据权利要求1所述的盘式转向节劈挤锻造工艺，其特征在于：终锻通过模锻锤或电液锤进行。

8.根据权利要求1所述的盘式转向节劈挤锻造工艺，其特征在于：劈挤型腔中杆部的体积比镦粗型腔中杆部的体积增加5%～8%，终锻型腔中杆部的体积比劈挤型腔中杆部的体积增加2%～5%。

9.根据权利要求1所述的盘式转向节劈挤锻造工艺，其特征在于：镦粗型腔中杆部与盘部连接处的圆角半径为50mm～60mm，劈挤型腔中杆部与盘部连接处的圆角半径为30mm～40mm，终锻型腔中杆部与盘部连接处的圆角半径为20mm～30mm。

10.根据权利要求1所述的盘式转向节劈挤锻造工艺，其特征在于：劈挤型腔中盘部的厚度比终锻型腔中盘部的厚度大25%～35%。