CN107716839A - 一种端面为r弧的万向节精锻件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种端面为R弧的万向节精锻件的加工方法，其包括步骤：下料；抛丸；表面涂层；坯料加热；锻造；正火后迅速风冷；抛丸；磷皂化以及冷挤压成型。所述的冷挤压模具在对应万向节的端面R弧处设置有圆弧冷挤压成型结构。本发明的端面为R弧的万向节精锻件的加工方法，对原有的加工工艺进行改善，并在最后的万向节冷挤压成型时，在冷挤压模具在对应万向节的端面R弧处设置有圆弧冷挤压面，且万向节的两个杆部是同时通过所述的挤压模具进行正挤工序来一次成型，如此，使锻件的金属流线分布情况优异，锻件的质量更高，无需后续的机加工，所制得的产品强度高，抗扭能力优异。

Description

一种端面为R弧的万向节精锻件的加工方法

技术领域

本发明涉及金属机械加工技术领域，特别涉及一种无需机加工的端面为圆弧的万向节精锻件的加工方法。

背景技术

锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，通过锻造可以消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时保存了完整的金属流线，产品的强度和抗扭能力优异。如图1 所示的一种端面为R弧(圆弧101)的万向节10，通常采用的锻压工艺步骤为：坯料下料、抛丸、加热、温锻、抛丸、正火、磷皂化、冷挤压成型以及端面机加工R弧101。采用这种现有工艺的缺点是：万向节通过冷挤压后产品端面与最大外径成尖角，且有细微裂纹存在，必须通过机械加工对端面进行车削加工，而锻造端面圆弧经机加工后金属流线被破坏，降低了产品的金属强度及产品所能承受的扭力，明显缩短了产品的使用寿命；另外，机加工后由于锻造面被破坏，后序进行磷化防锈处理时难度较大，防锈效果与原来所谓锻造面相比将缩短 30％以上。因此，为了提高锻件的质量，需要对现有的工艺进行调整，设计一种锻件质量更高的锻造加工工艺。

在一种改进的万向节的生产工艺中，为有效控制内腔壁厚差和杆部跳动，通常安排正挤作为第一道工序先完成杆部的预成型，两个杆部的预成型分两个正挤步骤进行，从实际生产的零件的最终检测结果来看，万向节的大杆部连接弧处比较容易发生质量问题，强度不够，容易发生疲劳损伤。因此，有必要对上述的万向节的锻造工艺进行完善，提高锻件制品的质量。

发明内容

针对现有加工工艺中存在的问题，本发明的目的是提出一种端面与大外径连接处圆弧过渡的万向节精锻件的加工方法，其可以消除尖角避免裂纹产品，且产品端面无需机加工即可进行最终装配；可以优化锻件在锻造后的金属流线分布，提高产品的质量和市场竞争力。

为实现本发明的目的，本发明的一种端面为R弧的万向节精锻件的加工方法包括如下步骤：

S1：下料，将棒材原料锯成待加工坯料；

S2：抛丸，在抛丸机的钢丸中掺入菱角砂，将坯料表面打毛形成凹坑；

S3：表面涂层，将配比好的石墨液加温到150℃-300℃，将经过抛丸的坯料置于其中浸泡数分钟后晾干；

S4：加热，将涂层完成的坯料加热至750-950℃；

S5：锻造，将加热后的坯料分别进行正挤、镦粗以及反挤；

S6：正火，将产品装入正火炉，升温到820-850℃，保温2小时，出炉后迅速风冷；

S7：抛丸，在抛丸机加入钢丸，将内外表面氧化皮去除；

S8：磷皂化，将抛丸后的产品进行磷皂化表面处理，磷化10-20min，皂化15-25min；以及

S9：冷挤压成型，将制好的毛坯放入冷挤压模具中进行挤压成型。

其中，在上述的步骤S5及S9中，所述的挤压模具在对应万向节的端面R弧处设置有圆弧冷挤压成型结构；且在对坯料进行正挤时，万向节的两个杆部是同时通过所述的挤压模具进行正挤工序来一次成型所述的端面R弧结构。

本发明的一种端面为R弧的万向节精锻件的加工方法，对原有的加工工艺进行改善，并在万向节冷挤压成型时，在冷挤压模具在对应万向节的端面R弧处设置有圆弧冷挤压面，如此，可以通过冷挤压直接将端面圆弧成型，且在对坯料进行正挤时，万向节的两个杆部是同时通过所述的冷挤压模具进行一次正挤成型所述的端面R弧结构，无需后续的机加工，所制得的产品强度高，抗扭能力优异。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：

图1所示为待加工的端面为R弧的万向节的结构示意图；

图2所示为本发明的一种端面为R弧的万向节精锻件的加工方法的零件成型工艺步骤示意图；

图3所示为本发明的一种端面为R弧的万向节精锻件的加工方法的工艺流程示意图；

图4所示为本发明的一种端面为R弧的万向节精锻件的加工的冷挤压模具的结构示意图；

图5所示为图4的A部分放大示意图；

图6所示为采用现有技术锻造后的万向节的金属流线分布示意图 (正挤、墩粗以及反挤)；

图7所示为采用本发明的精锻成型工艺成型后的轿车用万向节的金属流线分布示意图(正挤、墩粗以及反挤)。

具体实施方式

结合附图本发明的工艺步骤及特点详述如下。

参照图3所示的本发明的一种端面为R弧的万向节精锻件的加工方法的工艺流程示意图，所述的加工方法包括如下步骤：

S1：下料，将棒材原料锯成待加工坯料；

S2：抛丸，在抛丸机的钢丸中掺入适量菱角砂，将坯料表面打毛形成凹坑；

S3：表面涂层，将配比好的石墨液加温到150℃-300℃，将经过抛丸的坯料置于其中浸泡数分钟，晾干；

S4：加热，将涂层完成的坯料加热至750-950℃；

S5：锻造，将加热后的坯料在模具中分别进行正挤、镦粗以及反挤；

S6：正火，将产品装入正火炉，升温到820-850℃，保温2小时，出炉后迅速风冷；

S7：抛丸，在抛丸机加入0.6mm的钢丸，将内外表面氧化皮去除；

S8：磷皂化，将抛丸后的产品进行磷皂化表面处理，磷化10-20min，皂化15-25min；

S9：冷挤压成型，将制好的毛坯放入冷挤压模具中进行挤压成型。

参照图4及图5所示，在步骤S5及S9中，所述的模具在对应万向节端面R弧处设计有圆弧成型结构，且在对坯料进行正挤时，万向节的两个杆部是同时通过所述的冷挤压模具进行正挤工序来一次成型所述的端面R弧结构，无需后续的机加工过程。

一并参照图6及图7所示的采用现有工艺以及本发明的工艺进行精锻成型的等速万向节实测的金属流线分布模拟图，如图6所示，采用现有工艺即万向节的两个杆部分两次正挤时，在正挤完成经镦粗工序后，小杆部金属流线大致与外形一致，而大杆部金属流线与外轮廓线之间成较大的夹角(如圆圈所示)，不满足金属流线分布与外形一致的要求。大杆部连接弧处(如图箭头所示)金属流线分布较密集，这是由于大杆部连接弧处是镦粗工序的定位点，此处金属流动性差所导致；在后续的反挤工序中，底厚处(如图双箭头所示)金属流线分布均明显密集，正是由于与冲头下面接触的坯料不易流动，一直随冲头下行至底厚处所导致。而在图7所示的采用本发明的成型工艺的万向节的两个杆部同时正挤时，在正挤完成经镦粗工序后，大杆部金属流线分布均与外形基本保持一致，金属流线分布明显优于方案一，锻件的质量有明显的提升。

另外，根据实际的工艺实验和实际生产的结果对比，采用现有工艺和本发明的成型工艺进行锻件生产，在镦粗工序中，两种不同的工艺方案对凹模产生的磨损也不相同，采用现有的成型工艺时，磨损主要分布大杆部连接弧处，由于此处为镦粗工序的定位点，变形过程一致处于受力状态，导致磨损量大；而采用本发明的成型工艺时，磨损主要分布小杆部与大杆部连接处，模具最大磨损量相比现有的成型工艺有明显降低，减少近一倍。

如上所述，本发明的改进的轿车用万向节精锻成型工艺，不仅制得的锻件的金属流线分布情况优异，锻件的质量更高，而且对模具产生的磨损也大大降低，减少了模具的损耗造成的成本上升。

本发明的上述端面为R弧的万向节精锻件的加工方法，对原有的加工工艺进行改善，并在最后的万向节冷挤压成型时，在冷挤压模具在对应万向节的端面R弧处设置有圆弧冷挤压面且对万向节的两个杆部是同时通过所述的冷挤压模具进行正挤工序来一次成型所述的端面R 弧结构，如此，可以通过冷挤压直接将端面圆弧成型，无需后续的机加工，所制得的金属制品强度高，可承受的扭力更大，抗扭能力优异且减少了模具损耗。

本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。

Claims (1)

1.一种端面为R弧的万向节精锻件的加工方法，其特征在于，所述的加工方法包括如下步骤：

S1：下料，将棒材原料锯成待加工坯料；

S2：抛丸，在抛丸机的钢丸中掺入菱角砂，将坯料表面打毛形成凹坑；

S3：表面涂层，将配比好的石墨液加温到150℃-300℃，将经过抛丸的坯料置于其中浸泡数分钟后晾干；

S4：加热，将涂层完成的坯料加热至750-950℃；

S5：锻造，将加热后的坯料分别进行正挤、镦粗以及反挤；

S6：正火，将产品装入正火炉，升温到820-850℃，保温2小时，出炉后迅速风冷；

S7：抛丸，在抛丸机加入钢丸，将内外表面氧化皮去除；

S8：磷皂化，将抛丸后的产品进行磷皂化表面处理，磷化10-20min，皂化15-25min；以及

S9：冷挤压成型，将制好的毛坯放入冷挤压模具中进行挤压成型；

其中，在上述的步骤S5及S9中，所述的挤压模具在对应万向节的端面R弧处设置有圆弧冷挤压成型结构；且在对坯料进行正挤时，万向节的两个杆部是同时通过所述的挤压模具进行正挤工序来一次成型所述的端面R弧结构。