CN110193578A - 重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，所属十字轴锻造技术领域，包括如下操作步骤：第一步：将坯料放置在下模内的十字轴挤压腔槽内；第二步：在上冲压油缸的驱动下使得上模顶杆与坯料触接式压合；第三步：在四个侧顶杆向内顶紧状态下，上模与下模同轴合模挤压，完成坯料在十字轴挤压腔槽内合模挤压成型；第四步：盲孔四个侧顶杆通过油缸先收缩带动侧顶杆退出压腔槽，然后将上模与下模分离完成对十字轴的无飞边锻造过程。具有加工工艺紧凑、全自动成形、精度高、无飞边、结构强度好、产品合格率高和使用寿命长的优点。解决了大规格十字轴热锻精度低、材料消耗大、废品率高的老大难问题。实现了节能环保、无飞边锻造的新工艺。

Description

重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法

技术领域

本发明涉及十字轴锻造技术领域，具体涉及一种重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法。

背景技术

十字轴又称十字节，即万向接头，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的“关节”部件。十字轴式刚性万向节为汽车上广泛使用的不等速万向节，允许相邻两轴的最大交角为15°～20°。十字轴是十字轴式刚性万向节关键件之一。

热铸件是目前零部件加工最常用的铸件工艺，铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件，即把冶炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经打磨等后续加工手段后，所得到的具有一定形状，尺寸和性能的物件。虽然该方法工艺简单，但铸件组织粗大，缺陷多；如强度低、材质气孔多。砂型铸造中，单件、小批量生产，工人劳动强度大。铸件质量不稳定，工序多，影响因素复杂，易产生许多缺陷。

锻件是指通过对金属坯料进行锻造变形而得到的工件或毛坯。利用对金属坯料施加压力，使其产生塑形变形，可改变其机械性能。锻件按坯料在加工时的温度，可分为冷锻温锻和热锻。冷锻一般是在室温下加工，热锻是在高于金属坯料的再结晶温度下加工。目前的冷挤技术由于在锻造过程的高压状态下，锻造材料极易发生位移，位移后的材料经过锻造很难重新成型，也会对产品内部结构造成变化，无法达到工艺标准。而且在锻造生产中，易发生的外伤事故。而且目前国内能达到的冷挤锻造只能实现2公斤产品的挤压成型，为实现5～10公斤的重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造成型工艺技术，研发人员深入进行了研究开发。

发明内容

本发明主要解决现有技术中存在加工工艺复杂、劳动强度大、安全可靠性差、加工精度低、结构强度差、产品合格率低和使用寿命短的不足，提供了一种重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，其具有加工工艺简单、劳动强度小、安全可靠性好、加工精度高、结构强度好、产品合格率高和使用寿命长的优点。解决了高压状态下锻造材料极易发生位移的问题。提高产品的挤压稳定性和成型合格率。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，包括如下操作步骤：

第一步：首先根据所需成型的十字轴的重量，切割截取一段等重量的坯料，将坯料放置在下模内的十字轴挤压腔槽上，此时上模与下模处于打开状态的初始位置。

第二步：放置完坯料后，接着下模板座上的盲孔侧顶组件通过盲孔侧顶油缸伸展推动侧顶杆，直至四根侧顶杆延伸到位，然后上模通过上台面上安装的上冲压油缸的驱动下使得上模与坯料触接式压合。

第三步：完成上模与坯料压合后，上模与下模同时贴合压接，此时同时启动下台面上的下提升油缸和上台面上的上冲压油缸，使得上模与下模同轴合模挤压，完成坯料在十字轴挤压腔槽内合模挤压成型，同时侧顶杆实现十字轴的过油孔预挤压盲孔的成型过程。

第四步：完成挤压成型后，上冲压油缸和下提升油缸先泄压，但保持合模状态，此时盲孔侧顶油缸先收缩带动侧顶杆退出下压盘十字轴挤压腔槽，然后上冲压油缸和下提升油缸分别将上模与下模分离，完成对十字轴的无飞边锻造过程。

作为优选，侧顶杆通过高耐磨镶套与盲孔侧顶油缸安装座相活动式套接，增加侧顶杆在挤压成型过程中的支撑刚性，避免发生偏移，防止侧顶杆连接柱端面受剪切应力疲劳形变。同时对侧顶杆的伸缩过程起到导向作用。盲孔侧顶油缸安装座下端与下模板座相法兰式螺栓连接固定，盲孔侧顶油缸安装座侧端与侧顶高压油缸缸体相法兰式螺栓连接固定。盲孔侧顶油缸的压力为50吨～200吨之间调整。

作为优选，侧顶杆采用顶部镶钨钢，外径公差保证0.01mm以内与下模板座上的半圆紧密配合；当上模和下模压紧后，保持上模和下模内的十字轴挤压腔槽中心线的垂直度调整在0.02mm内，确保冷挤工件的错移度不大于0.05mm。

作为优选，上模冲压组件安装在上台面下端，下模提升组件安装在下台面上端，上模冲压组件与下模提升组件通过上冲压油缸带动上模与下提升油缸带动下模在导向柱的导向作用下进行上下合模、开模的过程。

作为优选，上冲压油缸和下提升油缸均通过油压腔进油，对活塞进行位移实现上模与下模的合模过程，接着顶柱下端油道进油，推动顶柱上的顶柱调整块，使得上模和下模内的冲头实现对坯料在十字轴挤压腔槽内的冷挤压十字轴成型过程。

作为优选，油缸固定基座使得上模冲压组件与上台面、下模提升组件与下台面连接紧固，提高冷挤压过程的稳定性。油缸底板上设有与油压腔相连通的油孔甬道，实现活塞在油缸体内带动油缸端板上方分别与上模、下模相法兰式螺栓连接固定的模具安装过渡板进行上下升降过程。

作为优选，上模内的冲头通过顶柱下端油道进油，产生X吨的下压力，下模内的冲头通过顶柱下端油道进油，产生Y吨的上顶力，在挤压过程中X=2Y。Y为500吨～800吨之间调整，保证十字轴的无飞边冷挤压成型。顶柱与油缸固定基座间的顶拓套与油缸底板相套接，顶拓套内设有在油道与顶柱相连通，顶柱与顶拓套间形成顶柱上下冲压的油腔

作为优选，上模冲压组件与上台面间、下模提升组件与下台面间设有与导向柱相套接的挤压冲床缓冲弹簧，挤压冲床缓冲弹簧起到缓冲作用；当上模与下模脱模时，减少振动；同时通过导向柱压环对导向柱起到固定作用，对挤压冲床缓冲弹簧起到安装支撑作用。

本发明能够达到如下效果：

本发明提供了一种重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，与现有技术相比较，该重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法, 具有加工工艺简单、劳动强度小、安全可靠性好、加工精度高、结构强度好、产品合格率高和使用寿命长的优点。解决了高压状态下锻造材料极易发生位移的问题。提高产品的挤压稳定性和成型合格率，实现无飞边锻造的工艺技术。

附图说明

图1是本发明的挤压冲床的结构示意图。

图2是本发明的挤压冲床的结构剖视图。

图3是本发明的上冲压油缸、下提升油缸的结构剖视图。

图4是本发明的下模的结构示意图。

图5是本发明的盲孔侧顶组件的结构剖视图。

图6是本发明的十字轴的结构示意图。

图7是本发明的十字轴的立体结构示意图。

图中：上台面1，上模冲压组件2，导向柱压环3，挤压冲床缓冲弹簧4，导向柱5，下模提升组件6，下台面7，上冲压油缸8，冲头9，上模10，坯料11，十字轴12，下模13，盲孔侧顶组件14，下提升油缸15，模具安装过渡板16，顶柱调整块17，油缸端板18，活塞19，油压腔20，油缸体21，油缸底板22，油缸固定基座23，顶柱24，下模板座25，盲孔侧顶油缸26，盲孔侧顶油缸安装座27，十字轴挤压腔槽28，高耐磨镶套29，侧顶杆30，侧顶高压油缸缸体31，顶拓套32，溢流阀33。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：如图1-7所示，一种重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，包括如下操作步骤：

第一步：首先根据所需成型的十字轴12的重量，切割截取一段等重量的坯料11，将坯料11放置在下模13内的十字轴挤压腔槽28上，此时上模10与下模13处于打开状态的初始位置。

第二步：放置完坯料11后，接着下模板座25上的盲孔侧顶组件14通过盲孔侧顶油缸26伸展推动侧顶杆30，直至四根侧顶杆30延伸到位，然后上模10通过上台面1上安装的上冲压油缸8的驱动下使得上模10与坯料11触接式压合。上冲压油缸8以4200吨的压力快速向下给进，当快到坯料11上方时，溢流阀33开始快速泄压过程，确保缩短上冲压油缸8下压周期的同时，保证与坯料11触接式压合的同轴度，防止下压压力过载引起坯料11溢出现象。

侧顶杆30通过高耐磨镶套29与盲孔侧顶油缸安装座27相活动式套接，增加侧顶杆30在挤压成型过程中的支撑刚性，避免发生偏移，同时对侧顶杆30的伸缩过程起到导向作用。盲孔侧顶油缸安装座27下端与下模板座25相法兰式螺栓连接固定，盲孔侧顶油缸安装座27侧端与侧顶高压油缸缸体31相法兰式螺栓连接固定。侧顶杆30采用顶部镶钨钢，外径公差保证0.01mm与下模板座25上的半圆紧密配合。当上模10和下模13压紧后，保持上模10和下模13内的十字轴挤压腔槽28中心线的垂直度调整在0.02mm，确保冷挤工件的错移度不大于0.05mm。

第三步：完成上模10与坯料11压合后，上模10与下模13同时贴合压接，此时同时启动下台面7上的下提升油缸15和上台面1上的上冲压油缸8，使得上模10与下模13同轴合模挤压，完成坯料11在十字轴挤压腔槽28内合模挤压成型，同时侧顶杆30实现十字轴12的过油孔预挤压盲孔的成型过程。上模冲压组件2安装在上台面1下端，下模提升组件6安装在下台面7上端，上模冲压组件2与下模提升组件6通过上冲压油缸8带动上模10与下提升油缸15带动下模13在导向柱5的导向作用下进行上下合模、开模的过程。上模10内的冲头9通过顶柱24下端油道进油，产生1000吨的下压力，下模13内的冲头9通过顶柱24下端油道进油，产生500吨的上顶力。当上模10与下模13压合2秒后，上冲压油缸8通过溢流阀33使得上模10的下压压力为500吨与下模13的上顶力一致，防止十字轴12出现合模压线。顶柱24与油缸固定基座23间的顶拓套32与油缸底板22相套接，顶拓套32内设有在油道与顶柱24相连通，顶柱24与顶拓套32间形成顶柱24上下冲压的油腔。

上冲压油缸8和下提升油缸15均通过油压腔20进油，对活塞19进行位移实现上模10与下模13的合模过程，接着顶柱24下端油道进油，推动顶柱24上的顶柱调整块17，使得上模10和下模13内的冲头9实现对坯料11在十字轴挤压腔槽28内的冷挤压十字轴12成型过程。油缸固定基座23使得上模冲压组件2与上台面1、下模提升组件6与下台面7连接紧固，提高冷挤压过程的稳定性。油缸底板22上设有与油压腔20相连通的油孔甬道，实现活塞19在油缸体21内带动油缸端板18上方分别与上模10、下模13相法兰式螺栓连接固定的模具安装过渡板16进行上下升降过程。

第四步：完成挤压成型后，上冲压油缸8和下提升油缸15先泄压，但保持合模状态，此时盲孔侧顶油缸26先收缩带动侧顶杆30退出下压盘十字轴挤压腔槽28，然后上冲压油缸8和下提升油缸15分别将上模10与下模13分离完成对十字轴12的无飞边锻造过程。上模冲压组件2与上台面1间、下模提升组件6与下台面7间设有与导向柱5相套接的挤压冲床缓冲弹簧4。当上模10与下模13脱模时，挤压冲床缓冲弹簧4起到缓冲作用，减少振动。同时通过导向柱压环3对导向柱5起到固定作用，对挤压冲床缓冲弹簧4起到安装支撑作用。

综上所述，该重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，具有加工工艺简单、劳动强度小、安全可靠性好、加工精度高、结构强度好、产品合格率高和使用寿命长的优点。解决了高压状态下锻造材料极易发生位移的问题。提高产品的挤压稳定性和成型合格率，实现无飞边锻造的工艺技术。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (8)

1.一种重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，其特征在于：包括如下操作步骤：

第一步：首先根据所需成型的十字轴（12）的重量，切割截取一段等重量的坯料（11），将坯料（11）放置在下模（13）内的十字轴挤压腔槽（28）上，此时上模（10）与下模（13）处于打开状态的初始位置；

第二步：放置完坯料（11）后，接着下模板座（25）上的盲孔侧顶组件（14）通过盲孔侧顶油缸（26）伸展推动侧顶杆（30），直至四根侧顶杆（30）延伸到位，然后上模（10）通过上台面（1）上安装的上冲压油缸（8）的驱动下使得上模（10）与坯料（11）触接式压合；

第三步：完成上模（10）与坯料（11）压合后，上模（10）与下模（13）同时贴合压接，此时同时启动下台面（7）上的下提升油缸（15）和上台面（1）上的上冲压油缸（8），使得上模（10）与下模（13）同轴合模挤压，完成坯料（11）在十字轴挤压腔槽（28）内合模挤压成型，同时侧顶杆（30）实现十字轴（12）的过油孔预挤压成型；

第四步：完成挤压成型后，上冲压油缸（8）和下提升油缸（15）先泄压，但保持合模状态，此时盲孔侧顶油缸（26）先收缩带动侧顶杆（30）退出下压盘十字轴挤压腔槽（28），然后上冲压油缸（8）和下提升油缸（15）分别将上模（10）与下模（13）分离完成对十字轴（12）的无飞边锻造过程。

2.根据权利要求1所述的重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，其特征在于：侧顶杆（30）通过高耐磨镶套（29）与盲孔侧顶油缸安装座（27）相活动式套接，增加侧顶杆（30）在挤压成型过程中的支撑刚性避免发生偏移，同时对侧顶杆（30）的伸缩过程起到导向作用；盲孔侧顶油缸安装座（27）下端与下模板座（25）相法兰式螺栓连接固定，盲孔侧顶油缸安装座（27）侧端与侧顶高压油缸缸体（31）相法兰式螺栓连接固定。

3.根据权利要求2所述的重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，其特征在于：侧顶杆（30）采用顶部镶钨钢，外径公差保证0.01mm以内与下模板座（25）上的半圆紧密配合；当上模（10）和下模（13）压紧后，保持上模（10）和下模（13）内的十字轴挤压腔槽（28）中心线的垂直度调整在0.02mm内，确保冷挤工件的错移度不大于0.05mm。

4.根据权利要求1所述的重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，其特征在于：上模冲压组件（2）安装在上台面（1）下端，下模提升组件（6）安装在下台面（7）上端，上模冲压组件（2）与下模提升组件（6）通过上冲压油缸（8）带动上模（10）与下提升油缸（15）带动下模（13）在导向柱（5）的导向作用下进行上下合模、开模的过程。

5.根据权利要求4所述的重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，其特征在于：上冲压油缸（8）和下提升油缸（15）均通过油压腔（20）进油，对活塞（19）进行位移实现上模（10）与下模（13）的合模过程，接着顶柱（24）下端油道进油，推动顶柱（24）上的顶柱调整块（17），使得上模（10）和下模（13）内的冲头（9）实现对坯料（11）在十字轴挤压腔槽（28）内的冷挤压十字轴（12）成型过程。

6.根据权利要求5所述的重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，其特征在于：油缸固定基座（23）使得上模冲压组件（2）与上台面（1）、下模提升组件（6）与下台面（7）连接紧固，提高冷挤压过程的稳定性；油缸底板（22）上设有与油压腔（20）相连通的油孔甬道，实现活塞（19）在油缸体（21）内带动油缸端板（18）上方分别与上模（10）、下模（13）相法兰式螺栓连接固定的模具安装过渡板（16）进行上下升降过程。

7.根据权利要求5所述的重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，其特征在于：上模（10）内的冲头（9）通过顶柱（24）下端油道进油，产生X吨的下压力，下模（13）内的冲头（9）通过顶柱（24）下端油道进油，产生Y吨的上顶力，在挤压过程中X=2Y；顶柱（24）与油缸固定基座（23）间的顶拓套（32）与油缸底板（22）相套接，顶拓套（32）内设有在油道与顶柱（24）相连通，顶柱（24）与顶拓套（32）间形成顶柱（24）上下冲压的油腔。

8.根据权利要求4所述的重卡高强度冷挤十字轴无飞边锻造的加工方法，其特征在于：上模冲压组件（2）与上台面（1）间、下模提升组件（6）与下台面（7）间设有与导向柱（5）相套接的挤压冲床缓冲弹簧（4）；当上模（10）与下模（13）脱模时，挤压冲床缓冲弹簧（4）起到缓冲作用，减少振动；同时通过导向柱压环（3）对导向柱（5）起到固定作用，对挤压冲床缓冲弹簧（4）起到安装支撑作用。