CN109108194A - 重型花键轴叉新型锻造工艺 - Google Patents

重型花键轴叉新型锻造工艺 Download PDF

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刘其勇
陈喜乐
胡卫华
郭艳珺
丁圣杰
高保生
葛利芳
赵世启
宋航
张恒
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Xuchang Yuandong Drive Shaft Co Ltd
Xuchang Zhongxing Forging Co Ltd
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Xuchang Yuandong Drive Shaft Co Ltd
Xuchang Zhongxing Forging Co Ltd
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    • B21J5/02—Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/06—Making machine elements axles or shafts
    • B21K1/066—Making machine elements axles or shafts splined

Abstract

重型花键轴叉新型锻造工艺，包括以下步骤，（1）、下料；（2）、辊锻机制坯；（3）、预锻；（4）、终锻；（5）、切边；步骤（4）采用热模锻压力机进行锻造，步骤（5）采用闭式单点压力机进行切边。本发明采用辊锻机制坯以及热模锻压力机锻造，相比现有技术，具有以下有点：杆部毛边减小，降低切边的难度；工人劳动强度小；锻件质量和合格率提升；减少工序和加工成本；提高材料利用率。

Description

重型花键轴叉新型锻造工艺
技术领域
本发明属于汽车零部件生产技术领域，尤其涉及一种重型花键轴叉新型锻造工艺。
背景技术
传统花键轴叉锻造属于锤锻模锻，工序包括下料—中频感应加热—拔长—预锻—终锻—切边，模具设计和工人操作比较繁琐。每一种花键轴叉产品必须设计不同的拔长台进行拔长制坯，对规范化设计和操作带来了很大的阻力。传统锻造工艺存在以下问题：
1、锻造生产中，设备的打击力量中心和模膛中心不重合时，锻造过程中会产生错移力，导致锻件水平错移和厚度尺寸不一致。受自身结构影响，模锻锤的抗错移力的效果一般，同时由于重型轴叉的尺寸较大，所以锻件尺寸不一致更加明显。实际生产中，模锻锤生产的重型花键轴叉的厚度方向尺寸在叉部和杆部存在1-2mm的错差。为了保证轴叉锻件有足够的加工余量，就需要额外将厚度错差加上，从而增加了锻造成本以及后续金加工等成本。
2、使用模锻锤生产重型花键轴叉时，每一个工序都必须多次打击，每次的打击力量需要靠工人凭经验和感觉控制，对工人的要求较高，而且无法实现生产的自动化。同时，多次打击容易导致锻件出现磕碰和垫毛边的表面缺陷，降低锻件质量。
3、重型花键轴叉单件重20-35kg，模锻锤生产花键轴叉时，辅助设备的添加受到限制，而工人只能单人操作，工人的劳动强度大。
4、重型花键轴叉锻件的结构如图1所示，包括杆部1和叉部2，属于叉宽杆细长的产品。为保证花键轴叉的叉部2成型，不产生叉内侧缺料、桃尖缺料、折叠等缺陷，必须选用直径规格较大的坯料。由于花键轴叉的杆部1需要的坯料直径较小，直接使用大规格直径的坯料会出现较大毛边，降低材料利用率，传统锤锻工艺中的拔长操作可以局部减小毛坯直径，但是效果有限，杆部1毛边依然偏大。
5、设计拔长台时，必须根据重型花键轴叉锻件的杆部尺寸和所用坯料进行单独设计，不能通用，增加了设计和加工成本。
6、拔长需要多次打击，每次的送进量和打击位置靠工人的操作来确定，所以拔长后的坯料不能保持一致。拔长操作不合适时，会导致锻件出现折叠、充不满等缺陷，造成锻件报废。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种可提高花键轴叉锻件产品质量、降低废品率、提高材料利用率的重型花键轴叉新型锻造工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：重型花键轴叉新型锻造工艺，包括以下步骤，
（1）、下料；
（2）、辊锻机制坯；
（3）、预锻；
（4）、终锻；
（5）、切边；
步骤（4）采用热模锻压力机进行锻造，步骤（5）采用闭式单点压力机进行切边。
步骤（3）中预锻和（4）中终锻的模具结构均通过使用数值模拟分析方法优化，重型花键轴叉的预锻和终锻工步均是一次成型。
步骤（2）中辊锻机制坯时使用机械抓手抓取坯料，辊锻机制坯完成后使用输送带直接将坯料送到预锻的模具型腔内。
步骤（2）中辊锻机制坯采用两道次辊锻。
步骤（2）中通过综合优化，使用同一规格棒料以及同一套辊锻制坯模具，只需要调整辊锻机的中心距和抓手位置就可以适用于不同种类的花键轴叉锻件制坯作业。
步骤（2）中辊锻机制坯时坯料放置位置由辊锻模定位，每次辊锻后的制坯件形状和尺寸保持一致。
采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1、使用热模锻压力机进行花键轴叉锻件的预锻和终锻，可使重型花键轴叉锻件的厚度方向尺寸在叉部和杆部的错差减小到0.5-0.8mm，锻件尺寸一致性得到大大提高。
2、通过使用数值模拟分析方法优化模具结构，生产花键轴叉时的预锻和终锻工步都是一次成型，工人只需要控制开关就可以，不用再凭经验调整打击力量和打击次数，对工人的操作要求大大降低。同时因多次打击造成的锻件磕碰和垫毛边的表面缺陷数量大大减少，提高了整体锻件质量。
3、辊锻制坯时使用机械抓手，不需要人工制坯，同时使用输送带直接将坯料送到预锻型腔内，提高了作业的安全性，也大大降低了工人的劳动强度。
4、通过创新设计的两道次辊锻模，不仅制坯效率高，而且辊锻后对应轴叉杆部的坯料更接近锻件自身，杆部产生的毛边更均匀更小，从而减小下料重量，提高了材料利用率。
5、通过综合优化，使用同一规格棒料的不同重型花键轴叉锻件可以使用同一套辊锻制坯模具，只需要调整辊锻机的中心距和抓手位置就可以适用于不同的轴叉产品，减少了模具数量，降低了生产成本。
6、辊锻制坯时坯料放置位置由辊锻模定位，每次辊锻后的制坯件形状和尺寸能够一致，保证制坯件符合工艺要求，避免了因为制坯件形状不一致导致的锻件缺陷。
综上所述，本发明采用辊锻机制坯以及热模锻压力机锻造，相比现有技术，具有以下有点：杆部毛边减小，降低切边的难度；工人劳动强度小；锻件质量和合格率提升；减少工序和加工成本；提高材料利用率。
附图说明
图1是花键轴叉锻件的示意图；
图2是本发明中辊锻制坯模具的示意图。
具体实施方式
本发明的重型花键轴叉新型锻造工艺，包括以下步骤，
（1）、下料；
（2）、辊锻机制坯；
（3）、预锻；
（4）、终锻；
（5）、切边；
步骤（4）采用热模锻压力机进行锻造，步骤（5）采用闭式单点压力机进行切边。
步骤（3）中预锻和（4）中终锻的模具结构均通过使用数值模拟分析方法优化，重型花键轴叉的预锻和终锻工步均是一次成型。
步骤（2）中辊锻机制坯时使用机械抓手抓取坯料，辊锻机制坯完成后使用输送带直接将坯料送到预锻的模具型腔内。
步骤（2）中辊锻机制坯采用两道次辊锻。
步骤（2）中通过综合优化，使用同一规格棒料以及同一套辊锻制坯模具（如图2所示），只需要调整辊锻机的中心距和抓手位置就可以适用于不同种类的花键轴叉锻件制坯作业。
步骤（2）中辊锻机制坯时坯料放置位置由辊锻模定位，每次辊锻后的制坯件形状和尺寸保持一致。
采用上述工艺，本发明具有以下效益：
以某一型号重型花键轴叉锻件为例，年产量24万件左右，使用传统工艺生产时，锻件重量为20.8Kg，原下料重量为23.5Kg，材料利用率为88.5%；使用辊锻机制坯加热模锻压力机锻造的新工艺后，锻件重量为20.5Kg，下料重量为22.7Kg，材料利用率为90.7%；：
①杆部直径方向的金加工余量由2.5mm改为2mm，加工生产效率提高2%；
②班产由400件提高到450件，生产效率提高了12%，降低整个生产过程成本30000元；
③成品率提高1.4%，
节约成本：240000×0.014×23.5×3.5=276360元；
④磨毛刺由40%降为10%，单件产品磨毛刺费用为0.3元；
节约成本：240000×0.3×0.2=21600元；
⑤锻件材料利用率提高2.2%；
节约钢材：240000×（23.5-22.7）×3.5=672000元；
⑥辊锻模具寿命高，而且可以通用，每年节约模具费用80000元；
⑦工人的操作难度和强度大大降低；
综合整个生产过程该花键轴叉新工艺每年节约费用1079960元。
以上只是以某种花键轴叉锻件为例，使用该种平锻工艺的产品有3种，每年能为公司降低生产成本约：324万元左右。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.重型花键轴叉新型锻造工艺，其特征在于：包括以下步骤，
（1）、下料；
（2）、辊锻机制坯；
（3）、预锻；
（4）、终锻；
（5）、切边；
步骤（4）采用热模锻压力机进行锻造，步骤（5）采用闭式单点压力机进行切边。
2.根据权利要求1所述的重型花键轴叉新型锻造工艺，其特征在于：步骤（3）中预锻和（4）中终锻的模具结构均通过使用数值模拟分析方法优化，重型花键轴叉的预锻和终锻工步均是一次成型。
3.根据权利要求1所述的重型花键轴叉新型锻造工艺，其特征在于：步骤（2）中辊锻机制坯时使用机械抓手抓取坯料，辊锻机制坯完成后使用输送带直接将坯料送到预锻的模具型腔内。
4.根据权利要求1所述的重型花键轴叉新型锻造工艺，其特征在于：步骤（2）中辊锻机制坯采用两道次辊锻。
5.根据权利要求1所述的重型花键轴叉新型锻造工艺，其特征在于：步骤（2）中通过综合优化，使用同一规格棒料以及同一套辊锻制坯模具，只需要调整辊锻机的中心距和抓手位置就可以适用于不同种类的花键轴叉锻件制坯作业。
6.根据权利要求1所述的重型花键轴叉新型锻造工艺，其特征在于：步骤（2）中辊锻机制坯时坯料放置位置由辊锻模定位，每次辊锻后的制坯件形状和尺寸保持一致。
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