CN105033134A - 一种凸轮片的精锻成形方法 - Google Patents

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一种凸轮片的精锻成形方法，该方法包括:（1）首模大变形锻造，将加热后的材料切断形成坯料，放入第一工位的首模进行锻造，形成包含桃尖部的工件；首模完成总锻造变形量的60%以上，使后续各工位在温度下降的条件下，变形量逐步下降;（2）温冷锻，在多工位锻造过程中，加热后的材料温度接近但不高于工件相变温度，之后工位中的工件温度逐步下降，在最后一个工位或最后两个工位施加额外冷却，使工件温度降低，实施接近冷锻的精整形；（3）预偏置入模，预先使线材往首模的桃尖方向偏置，再进行后续锻造。本发明尺寸精度处于冷锻与热锻中间，更接近冷锻；模具耐用度较好；零件金相组织不会转变没有必要再作退火；能耗比热锻低。

Description

一种凸轮片的精锻成形方法
技术领域
本发明涉及一种凸轮片的精锻成形方法。
背景技术
传统的凸轮轴制造方法主要是采用整体铸造或整体锻造凸轮轴毛坯，然后切削加工生产，这种传统的方法很难制造出凸轮片密布排列的紧凑结构凸轮轴。而且传统方法制造凸轮轴，不仅使大量材料变成废屑，在降低零件重量方面也难有作为。而装配式凸轮轴是将独立的凸轮片窜装于一根钢管上，是今后的发展方向。特点是质量小，疲劳强度高，凸轮许用接触应力大，工艺性好，制造成本低。
当前，采用高碳钢材质的凸轮片（如：轴承钢,弹簧钢）的精锻成形方法主要是热锻成型凸轮片毛坯再经热处理，对凸轮轮廓进行磨削加工，然后再装配到轴上，成为凸轮轴成品；或者，先装配至轴上，再对凸轮轮廓进行磨削加工。
热锻的优点：高温下金属容易成型，工艺较成熟;步骤少，3~4工位即可。
热锻的缺点：
1、温度高，尺寸精度低，后工序磨削需要预留更多的加工余量；
2、在锻造过程中及结束时，只要温度超过相变温度，零件局部组织就可能发生转变，如：局部淬硬，转变成片状组织，存在开裂的风险；因此，锻造后必须及时作退火处理。
3、热锻温度高，模具寿命低。
冷锻的优点：常温下，锻造尺寸精度高；缺点：对于GCr15,100Cr6等高碳钢，变形抗力大，易开裂，模具寿命低。
上述现有技术均存在技术缺陷需要解决。
发明内容
本发明涉及一种凸轮片的精锻成形方法，具有以下特点：
1、尺寸精度处于冷锻与热锻中间，更接近冷锻；
2、模具耐用度较好；
3、零件金相组织不会转变（在奥氏体化温度之下）没有必要再作退火；
4、能耗比热锻低。
本发明的具体技术方案是：
一种凸轮片的精锻成形方法，其特征在于该方法包括:
（1）首模（或第一工位）大变形锻造，将加热后的材料切断放入首模进行锻造，形成包含桃尖部的基本胚体；首模完成总锻造变形量的60%以上，使后续各工位在温度下降的条件下，变形量逐步下降，防止零件开裂和提高模具寿命;
（2）温冷锻，在多工位锻造过程中，材料的加热温度接近但不高于工件相变温度，之后工位中的工件温度逐步下降，在最后几工位，施加额外冷却，使工件温度降低，这样，在最后的工位就可以实施接近冷锻的精整形；
（3）预偏置入模，预先使线材往首模的桃尖方向偏置，再进行后续锻造。由于凸轮片不是一个回转零件，通过材料预偏置入模，使材料快速均匀地分布到桃尖及其它部位。
由于凸轮片不是回转零件，锻造的难度是将材料有序地填充到凸轮片的桃尖处，本发明创新设计，使切断的材料预先往桃尖方向偏置后，再送入第一工位。在第一工位即基本完成对桃尖处材料的填充。
在最后设置两个精整工位，通过冷却使零件温度降低，对凸轮的外形轮廓进行精整，使其尺寸精度接近或达到冷锻精度。
优化地，所述材料感应加热至温度为600-750℃。
过高的温度会使工件局部组织发生转变，如，淬硬，存在开裂的风险。
优化地，所述多工位锻造过程包含至少一个精整工位，通过冷却使工件温度降低至接近冷锻温度范围，进行工件的外形修整。接近冷锻温度范围指的是400℃以下。
精整工位的设立使本发明结合了温锻和冷锻的优点，获得的工件精度接近冷锻。
优化地，所述多工位锻造至少包括五个工位。
更进一步地，所述多工位锻造过程至少包含一个精整工位。
所述预偏置入模：坯料（切断的材料）的中轴线沿首模的桃尖方向偏移一个合适的距离，偏移量根据不同的凸轮形状来设置。
所述材料的加热采用感应加热。
附图说明
图1是本发明的锻压步骤示意图。
具体实施方式
实施例1
一种凸轮片的精锻成形方法，其特征在于该方法包括:
（1）首模大变形锻造，将线材放入首模进行锻造，形成包含桃尖部的基本胚体；
（2）温冷锻，在多工位锻造过程中，材料的加热温度不高于工件相变温度，之后工位中的工件温度逐步下降；
（3）预偏置入模，预先使线材往首模的桃尖方向偏置，再进行后续锻造。
所述材料加热温度为600-750℃。
所述多工位锻造至少包括五个工位。
所述第一工位的锻压过程中，预先使切断的材料往锻压模具的桃尖方向偏置，再送入第一工位完成对凸轮片基本胚体桃尖部材料的填充。偏置具体为：线材的中轴线沿锻压模具水平轴线偏移，偏移方向为朝向锻压模具的桃尖方向。加热方法如下：线材通过感应线圈，被加热至所需要的温度，然后被切断，转移至第一工位。
实施例2
一种凸轮片的精锻成形方法，其特征在于该方法包括:
（1）首模大变形锻造，将材料切断后形成坯料，放入第一工位的首模进行锻造，形成包含桃尖部的工件；首模完成总锻造变形量的60%以上，使后续各工位在温度下降的条件下，变形量逐步下降;
（2）温冷锻，在多工位锻造过程中，第一工位中的工件温度接近但不高于工件相变温度，之后工位中的工件温度逐步下降，在最后一个工位或最后两个工位施加额外冷却，使坯件温度降低，实施接近冷锻的精整形；
（3）预偏置入模，预先使线材往首模的桃尖方向偏置，再进行后续锻造。
所述材料的加热温度为600℃。
所述多工位锻造过程包含一个精整工位，通过冷却使工件温度快速降低至接近冷锻温度范围，进行工件的外形精整。接近冷锻温度范围一般指的是400℃以下。
所述多工位锻造包括五个工位，至少包含一个精整工位。
所述预偏置入模：坯料的中轴线沿首模的桃尖方向偏移。偏移量根据不同的凸轮形状来设置。
实施例3
一种凸轮片的精锻成形方法，其特征在于该方法包括:
（1）首模大变形锻造，将材料切断后形成坯料，放入第一工位的首模进行锻造，形成包含桃尖部的工件；首模完成65%的锻造变形量，使后续各工位在温度下降的条件下，变形量逐步下降;
（2）温冷锻，在多工位锻造过程中，第一工位中的工件温度接近但不高于工件相变温度，之后工位中的工件温度逐步下降，在最后一个工位或最后两个工位施加额外冷却，使坯件温度降低，实施接近冷锻的精整形；
（3）预偏置入模，预先使线材往首模的桃尖方向偏置，再进行后续锻造。
所述材料的加热温度为650℃。
所述多工位锻造过程包含一个精整工位，通过冷却使工件温度快速降低至接近冷锻温度范围，进行工件的外形精整。接近冷锻温度范围一般指的是400℃以下。
所述多工位锻造包括六个工位，至少包含一个精整工位。
所述预偏置入模：坯料的中轴线沿首模的桃尖方向偏移。偏移量根据不同的凸轮形状来设置。
实施例4
一种凸轮片的精锻成形方法，其特征在于该方法包括:
（1）首模大变形锻造，将材料切断后形成坯料，放入第一工位的首模进行锻造，形成包含桃尖部的工件；首模完成70%的锻造变形量，使后续各工位在温度下降的条件下，变形量逐步下降;
（2）温冷锻，在多工位锻造过程中，第一工位中的工件温度接近但不高于工件相变温度，之后工位中的工件温度逐步下降，在最后一个工位或最后两个工位施加额外冷却，使坯件温度降低，实施接近冷锻的精整形；
（3）预偏置入模，预先使线材往首模的桃尖方向偏置，再进行后续锻造。
所述材料的加热温度为700℃。
所述多工位锻造过程包含一个精整工位，通过冷却使工件温度快速降低至接近冷锻温度范围，进行工件的外形精整。接近冷锻温度范围一般指的是400℃以下。
所述多工位锻造包括五个工位，至少包含一个精整工位。
所述预偏置入模：坯料的中轴线沿首模的桃尖方向偏移。偏移量根据不同的凸轮形状来设置。
实施例5
一种凸轮片的精锻成形方法，其特征在于该方法包括:
（1）首模大变形锻造，将材料切断后形成坯料，放入第一工位的首模进行锻造，形成包含桃尖部的工件；首模完成60%的锻造变形量，使后续各工位在温度下降的条件下，变形量逐步下降;
（2）温冷锻，在多工位锻造过程中，第一工位中的工件温度接近但不高于工件相变温度，之后工位中的工件温度逐步下降，在最后一个工位或最后两个工位施加额外冷却，使坯件温度降低，实施接近冷锻的精整形；
（3）预偏置入模，预先使线材往首模的桃尖方向偏置，再进行后续锻造。
所述材料的加热温度为680℃。
所述多工位锻造过程包含一个精整工位，通过冷却使工件温度快速降低至接近冷锻温度范围，进行工件的外形精整。接近冷锻温度范围一般指的是400℃以下。
所述多工位锻造包括六个工位，包含两个精整工位。
所述预偏置入模：坯料的中轴线沿首模的桃尖方向偏移。偏移量根据不同的凸轮形状来设置。

Claims (7)

1.一种凸轮片的精锻成形方法，其特征在于该方法包括:
（1）首模大变形锻造，将加热后的材料切断形成坯料，放入第一工位的首模进行锻造，形成包含桃尖部的工件；首模完成总锻造变形量的60%以上，使后续各工位在温度下降的条件下，变形量逐步下降;
（2）温冷锻，在多工位锻造过程中，加热后的材料温度接近但不高于工件相变温度，之后工位中的工件温度逐步下降，在最后一个工位或最后两个工位施加额外冷却，使工件温度降低，实施接近冷锻的精整形；
（3）预偏置入模，预先使线材往首模的桃尖方向偏置，再进行后续锻造。
2.根据权利要求1所述的凸轮片的精锻成形方法，其特征在于所述材料的加热温度为600-750℃。
3.根据权利要求1所述的凸轮片的精锻成形方法，其特征在于所述多工位锻造过程包含至少一个精整工位，通过冷却使工件温度快速降低至接近冷锻温度范围，进行工件的外形精整。
4.根据权利要求1所述的凸轮片的精锻成形方法，其特征在于所述多工位锻造至少包括五个工位。
5.根据权利要求3所述的凸轮片的精锻成形方法，其特征在于所述多工位锻造过程至少包含一个精整工位。
6.根据权利要求1所述的凸轮片的精锻成形方法，其特征在于所述预偏置入模：坯料的中轴线沿首模的桃尖方向偏移。
7.根据权利要求1所述的凸轮片的精锻成形方法，其特征在于所述材料的加热采用感应加热。
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