CN109093041A - 转向节复合模具及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及转向节生产制造技术领域，特别是涉及一种转向节复合模具及工艺。该复合工艺为将锻件置于校正下模中，驱动上模板向下移动，通过校正上模和校正下模包裹并压紧锻件，使得锻件的立方体头持续扭转变形直至立方体头成型，且在立方体头扭转变形过程中通过切边凹模与卸料板配合切边，切边完成后，上模板继续向下运动，校正上模和校正下模持续包裹并压紧锻件完成锻件整体的精度整形。本发明的有益效果是：通过扭转变形使得转向节的立方体头成型到位，无需切削加工，简化工序，提高了效率，降低了成本，并且转向节在包裹压紧成型的过程中同步完成了切边工序，解决了切边变形的问题，保证了产品在质量和尺寸精度。

Description

转向节复合模具及工艺

技术领域

本发明涉及转向节生产制造技术领域，特别是涉及一种转向节复合模具及工艺。

背景技术

汽车转向节是汽车转向前桥总成的主要安保零件之一，将方向盘转动的角度值有效地传递到汽车前轮上，控制汽车行进方向，并且承受汽车前部多变的冲击载荷。因此转向节不仅要求有可靠的强度，而且必须保证其较高的加工精度。但由于转向节本身就属于枝杈类高难度复杂锻件，集中了轴、孔、盘环、叉架等四类零件的结构特点，细长支臂转向节的结构更复杂，支臂空间尺寸精度要求更高。在实际生产中，普遍存在切边变形和细长支臂尺寸精度不能保证的问题，传统的锻造工艺可以通过增加单独的热校正工步，或者通过冷校正和回火来提高锻件质量，但锻造工艺距离长，能耗、人力消耗大，生产效率低，成本高。

目前转向节的传统生产工艺流程为下料—加热—锻造—切边，即锻造完成后通过切边工序切除余料完成转向节的生产。如图1至图3所示，现有的细长支臂转向节结构，其细长支臂11的长度H1约为337mm，距法兰面的垂直距离H2约为156mm，且在空间螺旋扭曲，细长支臂11的立方体头12与主轴13形成的夹角β为15°，细长支臂11、转向臂球头14和法兰面薄凸台15等部位都属于易变形部位。生产时主要有以下难点：(1)锻件质量控制困难，由于细长支臂11上的立方体头12有3个面都需要切削加工，为了避免锻造流线被过多切削影响锻件强度，所以要求加工余量仅为1mm，相对位置尺寸精度要求为±0.5mm，尺寸精度要求高；(2)锻造工艺操作困难，由于此类转向节生产时只能采用立式锻造工艺，细长支臂11、转向臂球头14和法兰面薄凸台15等部位锻造、切边时容易变形，细长支臂11的立方体头12受到尺寸大小的要求，转向节立方体头12的锻造分模线121的最合理位置为立方体头对角圆弧起点处，若在分模线的合理位置进行分模，立方体头的最大拔模角α为10°，即只能为立方体头提供10°的扭转角，但细长支臂11的立方体头12与主轴13形成的夹角β为15°，在锻造工序很难实现，如果增加单独的热校正工步，或者通过冷校正加回火来提高此类复杂锻件质量，工艺距离长，能耗、人力消耗大，生产效率低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种转向节复合工艺及模具，用于解决现有技术中转向节生产尺寸精度低、生产工序复杂，生产效率低，成本高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种转向节复合模具，包括上模板、下模板,下模板上设置有卸料板，还包括切边凹模、用于成型及校正的校正上模和校正下模，所述切边凹模安装在上模板上，所述校正上模通过弹性机构与上模板连接，并能够上下移动，所述校正下模安装在卸料板内，与所述校正上模正对。

进一步，所述切边凹模通过凹模连接座与上模板连接，所述切边凹模和凹模连接座上均设有用于校正上模上下移动的空腔。

进一步，所述凹模连接座的空腔内设有用于校正上模移动限位的限位块，所述限位块位于上模板和校正上模之间并固装在上模板上。

进一步，所述弹性机构包括弹簧导销和校正上模弹簧，所述弹簧导销的一端固定安装在上模板上，所述弹簧导销的另一端穿过校正上模弹簧后伸入校正上模的导向孔内，所述校正上模弹簧穿过限位块，且其两端分别顶住上模板和校正上模。

进一步，所述卸料板上设有用于安装校正下模的腔体，所述卸料板和下模板之间设有用于顶出校正下模内锻件的锻件顶出机构。

本发明的有益效果是：模具结构简单，通过采用与锻件成型产品尺寸匹配的型腔来实现锻件的挤压成型，操作简单，成型质量高，而且校正上模、校正下模、切边凹模和卸料板相互配合使得锻件在包裹压紧成型的过程中便完成了切边工序，避免切边变形，提高了产品质量。

为了实现上述目的及其相关目的，本发明还提供一种基于前述模具的转向节复合工艺，将完成终锻后的锻件置于所述校正下模中，驱动上模板向下移动，通过校正上模和校正下模包裹并压紧锻件，使得锻件的立方体头持续扭转变形直至立方体头成型，且在立方体头扭转变形过程中通过切边凹模与卸料板配合切边，切边完成后，上模板继续向下运动，校正上模和校正下模持续包裹并压紧锻件完成锻件整体的精度整形。

本发明的有益效果是：转向节在包裹压紧成型的过程中同步完成了切边工序，解决了切边变形的问题；通过扭转变形使得转向节的立方体头成型到位，减少切削加工量，简化工序，降低加工成本，以及锻件整体的精度整形控制，保证了产品在质量和尺寸精度，将校正、切边、整体精度整形这三种工艺复合在一起在压机一次行程中完成，缩短工艺距离长，降低能耗、人力消耗，提高了生产效率。

进一步，放入校正下模中的锻件的立方体头与主轴形成的初始夹角α小于或等于10°。

进一步，所述锻件的立方体头扭转变形的角度大于或等于5°，完成锻件整体的精度整形后，立方体头与主轴形成的最终夹角β为15°。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于锻件分模线的限制导致利用拔模角提供扭转角不够，通过对局部进行微量热扭转成型，并采用局部扭转角较大的锻件，有利于保证产品的成型尺寸精度，减少切削加工量，最大程度保留锻造流线完成，提高锻件强度和寿命。

进一步，所述锻件飞边切除后，所述校正上模与限位块接触使得校正上模和校正下模配合实现锻件整体的精度整形。

进一步，完成终锻后置于所述校正下模中的所述锻件的温度大于或等于980℃。

进一步，所述锻件整体的精度整形完成后，推出卸料板上的飞边，取出锻件。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过限位块限位使得校正上模运行到特定位置和校正下模配合完成锻件整体精度整形，保证锻件复杂结构部位的尺寸精度和相互之间的位置度，提高了产品质量。

附图说明

图1显示为锻件转向节终锻时的主视图；

图2显示为锻件转向节终锻时的俯视图；

图3显示为锻件转向节立方体头终锻时和成型后的结构对比示意图；

图4显示为本发明模具的第一状态示意图；

图5显示为本发明模具的第二状态示意图。

零件标号说明

1 锻件；

11 细长支臂；

12 立方体头；

121 分模线；

13 主轴；

14 转向臂球头；

15 薄凸台；

16 终锻件轮廓线；

17 产品要求轮廓线；

21 上模板；

22 下模板；

31 校正上模；

32 校正下模；

4 切边凹模；

41 切刃；

5 限位块；

6 凹模连接座；

71 校正上模弹簧；

72 弹簧导销；

73 校正上模导柱；

8 卸料板；

81 卸料板导柱；

82 卸料板弹簧；

9 锻件顶出机构。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在对本发明实施例进行详细叙述之前，先对本发明的应用环境进行描述。本发明的技术主要是应用于转向节成型制造，特别是应用于转向节的立方体头扭转成型。本发明是解决转向节切削加工尺寸精度低、转向节传统加工工艺复杂，产品易变形等问题。

如图1至图5所示，本发明实施例的转向节复合模具，包括上模板21、下模板22和安装在上模板21上的切边凹模4，切边凹模4通过凹模连接座6与上模板21连接，切边凹模4和凹模连接座6上均设有用于校正上模31上下移动的空腔。校正上模31通过弹性机构与上模板21连接，且校正上模31能够在凹模连接座6和切边凹模4的空腔内上下移动，并与校正下模32配合实现锻件1的成型和校正。上模板21带动切边凹模4与安装在下模板22上的卸料板8配合完成锻件1的切边，卸料板8内设有用于安装校正下模32的腔体，校正下模32安装在卸料板8的腔体内并与校正上模31正对，上模板21带动校正上模31与校正下模32配合完成锻件1的成型和校正。校正上模31和校正下模32的成型型腔与产品所需要达到的轮廓尺寸相匹配，从而使得锻件1在校正上模和校正下模的配合下完成锻件1的挤压成型，完成锻件的扭转成型和校正。

如图1至图5所示，凹模连接座6的空腔内设有用于校正上模31移动限位的限位块5，限位块5位于上模板21和校正上模31之间并固装在上模板21上。弹性机构包括弹簧导销72和校正上模弹簧71，弹簧导销72的一端固定安装在上模板21上，弹簧导销72的另一端穿过校正上模弹簧71后伸入校正上模31的导向孔内，校正上模弹簧71穿过限位块5，且校正上模弹簧71的两端分别顶住上模板21的底部和校正上模31的顶部，通过校正上模弹簧71的弹性力推动校正上模31运动。校正上模31和上模板21之间通过校正上模导柱73导向，使得校正上模21在运行过程保持良好的稳定性。切边凹模4的下端设有切刃41，切边凹模4下行使得切刃41和卸料板32配合切除放置在卸料板32上的锻件飞边，卸料板32和下模板22之间设有用于顶出校正下模内锻件1的锻件顶出机构9，锻件顶出机构9顶出完成成形校正的锻件1。卸料板32和下模板22之间还设有卸料板导柱81和卸料板弹簧82，通过卸料板导柱81使得卸料板32稳定运行，并通过卸料板弹簧82推出飞边。

如图1至图3所示，本发明实施例的转向节复合工艺，先提前准备好经过锻造工序加工完成终锻的锻件，完成终锻后的锻件的整体为热态，锻件的温度大于或等于980℃，锻件轮廓线16的中心线和主轴13形成的夹角α小于或等于10°，夹角α优选为10°，即锻件的立方体头12与主轴13形成的初始夹角α优选为10°，在锻造工艺条件允许的情况下，锻件的夹角α越大使得锻件后期扭转变形的角度越小，越有利于锻件成型，降低锻件扭转成型的难度。将热态的锻件1置于前述模具的校正下模32中，驱动上模板21向下移动，通过校正上模31和校正下模32包裹并压紧锻件1，使得锻件1的立方体头12持续扭转变形直至立方体头成型，且在立方体头12扭转变形过程中通过切边凹模4与卸料板8配合切除锻件的飞边，切边完成后，上模板21继续向下运动，校正上模31和校正下模32持续包裹并压紧锻件1完成锻件整体的精度整形。锻件1的立方体头12扭转变形的角度大于或等于5°，只要完成锻件整体的精度整形后，产品要求轮廓线17的中心线和主轴13形成的夹角β为15°，即立方体头12与主轴13形成的最终夹角β为15°即可。校正上模31与限位块5接触使得校正上模31和校正下模32配合实现锻件整体的精度整形。锻件整体的精度整形完成后，推出卸料板8上的飞边，取出锻件1。

该转向节复合工艺通过该模具的工艺过程为：第一步，动力设备压机滑块下落，首先使得校正上模31与校正下模32内的锻件1接触，随着滑块继续下落校正上模弹簧71受压提供背压力给校正上模31，校正上模31结合校正下模32对锻件1进行包裹压紧，锻件1的立体头12开始扭转。第二步，滑块继续下落，在校正上模31和校正下模32对锻件1进行包裹压紧状态下，校正上模31继续向上后退，校正下模32进入切边凹模4内，切边凹模4的切刃41对锻件1进行切边，由于锻件1的整个轮廓表面在校正上模31和校正下模32的包裹压紧中，避免了切边变形，同时随着校正上模31的受到的校正上模弹簧的背压力增加，校正上模31和校正下模32开始对锻件1进行校正，使得立方体头12持续保持扭转。第三步，飞边切落后，在校正上模弹簧71的弹簧力持续增加的作用下校正上模31和校正下模32包裹压紧着锻件1，压机滑块继续下落，直至校正上模31与限位块5面接触，直接将更大的压机力传递给校正上模31，对锻件进行最终精度整形，立方体头12的5°扭转以及锻件的其他部位整形到位。第四步，滑块上移，卸料板8在卸料板弹簧82的作用下推出飞边，取出飞边，锻件顶出机构9顶出校正下模32内的锻件1，完成锻件转向节的生产。

本发明通过将增加抗切边变形的切边工序复合在转向节的局部扭转变形和整体精度整形中，在压机一次行程中完成。解决了切边变形的问题，弥补锻件复杂部位锻造工序难以精度成型的缺点，保证了锻件整体尺寸精度和一致性，满足锻件各重点部位较小的加工余量要求，确保锻造流线的最大保留，提高锻件强度和转向节安全性，缩短工艺时长，降低能耗和人力消耗，提高生产效率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种转向节复合模具，包括上模板、下模板，下模板上设置有卸料板，其特征在于：还包括切边凹模、用于成型及校正的校正上模和校正下模，所述切边凹模安装在上模板上，所述校正上模通过弹性机构与上模板连接，并能够上下移动，所述校正下模安装在卸料板内，与所述校正上模正对。

2.根据权利要求1所述的转向节复合模具，其特征在于：所述切边凹模通过凹模连接座与上模板连接，所述切边凹模和凹模连接座上均设有用于校正上模上下移动的空腔。

3.根据权利要求2所述的转向节复合模具，其特征在于：所述凹模连接座的空腔内设有用于校正上模移动限位的限位块，所述限位块位于上模板和校正上模之间并固装在上模板上。

4.根据权利要求3所述的转向节复合模具，其特征在于：所述弹性机构包括弹簧导销和校正上模弹簧，所述弹簧导销的一端固定安装在上模板上，所述弹簧导销的另一端穿过校正上模弹簧后伸入校正上模的导向孔内，所述校正上模弹簧穿过限位块，且其两端分别顶住上模板和校正上模。

5.根据权利要求1所述的转向节复合模具，其特征在于：所述卸料板上设有用于安装校正下模的腔体，所述卸料板和下模板之间设有用于顶出校正下模内锻件的锻件顶出机构。

6.一种基于权利要求1至5任一项所述模具的转向节复合工艺，其特征在于：将完成终段后的锻件置于所述校正下模中，驱动上模板向下移动，通过校正上模和校正下模包裹并压紧锻件，使得锻件的立方体头持续扭转变形直至立方体头成型，且在立方体头扭转变形过程中通过切边凹模与卸料板配合切边，切边完成后，上模板继续向下运动，校正上模和校正下模持续包裹并压紧锻件完成锻件整体的精度整形。

7.根据权利要求6所述的转向节复合工艺，其特征在于：放入校正下模中的锻件的立方体头与主轴形成的初始夹角α小于或等于10°。

8.根据权利7所述的转向节复合工艺，其特征在于：所述锻件的立方体头扭转变形的角度大于或等于5°，完成锻件整体的精度整形后，立方体头与主轴形成的最终夹角β为15°。

9.根据权利要求6所述的转向节复合工艺，其特征在于：所述锻件飞边切除后，所述校正上模与限位块接触使得校正上模和校正下模配合实现锻件整体的精度整形。

10.根据权利要求6所述的转向节复合工艺，其特征在于：完成终锻后置于所述校正下模中的所述锻件的温度大于或等于980℃。