CN110227779A - 用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及转向节技术领域，尤其涉及一种用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其提供了一种局部小飞边锻造工艺方案，预锻时坯料中部的金属先向下正向流动，随之坯料两端向上反向流动，金属先充满耳部型腔，然后再充满杆部型腔，且分流孔容纳多余金属，使得预锻件没有飞边；终锻时，耳部内侧、盘部中心受凸台约束，使得凸台处没有飞边，仅在两耳部外侧及端部在分模面上形成局部小飞边。本申请将金属先填充满耳部，再填充满杆部，多余金属流入杆部，使得可以在预锻时合理分配金属，减少预留量，从而可以在终锻时进一步近净成形，不仅减少飞边，而且在耳部内端面、盘部中部等位置，直径按最小余量进行设计，使得该位置在后续机加工时加工量小。

Description

用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法

技术领域

本发明涉及转向节技术领域，特别是涉及一种用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法。

背景技术

转向节是汽车的主要零件之一，通过多个零件将制动系统、转向系统、悬架系统有效地连接起来，起着转向和承载的双重任务，是汽车底盘重要的安全件。转向节使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向，同时需要承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。转向节一般呈叉形，包括杆部、耳部、盘部，其中耳部包括长耳和短耳，长耳和短耳有安装主销的主销孔。

为满足转向节的强度要求，现有的转向节大部分采用锻造加工，我公司目前常用的转向节锻造方法为使用圆钢下料，一端用于形成杆部，另一端局部镦粗后用于形成耳部和盘部，然后进行预锻、终锻，锻造时根据不同产品有立锻、卧锻，对于卧式锻造，锻造后在锻件周围形成一圈飞边，再将飞边切除，使得材料利用率不高，且切除的飞边也需要进行加热，使得能耗较大。为了提高材料利用率，减少后续加工的工作量，我公司对转向节锻造工艺进行不断改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其采用近净成形，使得终锻后锻件仅在耳部外侧和端面形成局部飞边，使得飞边的体积相比现有技术减少了70%以上，提高了材料利用率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其将坯料下料、加热、制坯，然后进行预锻、终锻、局部切飞边；其中，预锻时，将坯料放入预锻下凹模，上凹模与下凹模闭合，然后凸模穿过上凹模下行挤压坯料，坯料中部向下正向流动流入杆部型腔，坯料两端向上反向流动流入两个耳部型腔，其中两个耳部型腔的内侧端面的拔模角相同，杆部型腔的端部设置有用于容纳多余金属的分流孔，反向流动先于正向流动结束，两耳部内侧、杆部成型；终锻时，将预锻件翻转90°放入终锻下凹模中，终锻下凹模设置有凸台，该凸台从两个耳部之间穿过，限制杆部、两耳部内侧的金属流动，盘部和耳部在耳部外侧的方向设置有飞边槽，随终锻的进行，金属向外流动，耳部和盘部成型，多余金属流入飞边槽形成两个局部小飞边，然后在局部切飞边时将其切除。

优选的，所述杆部型腔的形状为圆锥台。

优选的，坯料下料时，坯料体积等于锻件体积与耳部外侧的两个局部飞边体积之和。

优选的，制坯时，将坯料压扁制坯或镦粗制坯。

优选的，预锻时杆部型腔与终锻时杆部型腔结构相同。

优选的，预锻时，两个耳部型腔的内侧端面的拔模角为0～1°。

优选的，预锻时耳部高度高于终锻时耳部高度，预锻时耳部厚度小于终锻时耳部厚度。

优选的，预锻时，杆部型腔位于下凹模，凸模与上凹模组合形成耳部型腔，凸模、上凹模、下凹模组合形成盘部型腔，锻件的盘部下侧与下凹模抵触，耳部外侧与上凹模抵触，耳部端部与耳部内端面与凸模抵触。

优选的，终锻时，分模面位于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面。

本发明的有益效果是：其将坯料下料、加热、制坯，然后进行预锻、终锻、局部切飞边，在不改变最终产品结构的前提下，提供了一种局部小飞边锻造工艺方案，该方案相比现有技术，主要进行了如下改进：

1、预锻方向为沿耳部至盘部的方向，预锻时坯料中部的金属先向下正向流动，随之坯料两端向上反向流动，由于杆部型腔直径小，且直径从上至下逐渐缩小，而两耳部型腔横截面积大，所以正向流动的阻力远大于反向流动的阻力，使得金属先充满耳部型腔，然后再充满杆部型腔，且分流孔容纳多余金属，使得预锻件没有飞边。

2、终锻方向为垂直于垂直于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面，终锻时，由于凸台从两个耳部之间穿过，使得终锻的步骤实际为对耳部的局部镦粗，该局部镦粗既不是自由锻造，也不是模锻，可以认为耳部内侧为模锻，而外部为自由锻造，这样使得该过程中，对杆部、盘部下侧不再挤压或轻微挤压，使得该位置金属流动少，没有飞边；并且耳部内侧、盘部中心受凸台约束，使得凸台处没有飞边，仅在两耳部外侧及端部在分模面上形成局部小飞边。

3、为配合上述两点，对杆部结构、预锻时耳部外侧即端面的结构做出简化设计。

相比该技术，现有技术中，传统鼓式转向节预锻时锻造方向为垂直于垂直于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面，对坯料的一端劈叉分流使得金属向两耳部流动形成耳部，坯料的另一端形成杆部，而本申请中将金属先填充满耳部，再填充满杆部，多余金属流入杆部，使得可以在预锻时合理分配金属，减少预留量，从而可以在终锻时进一步近净成形，不仅减少飞边，而且在耳部内端面、盘部中部等位置，直径按最小余量进行设计，使得该位置在后续机加工时加工量小。如果按照现有技术的锻造方法，不仅大量飞边造成材料浪费，还需要考虑拔模角以及飞边附近金属的填充程度，使得需要预留较多的加工余量。

附图说明

图1是本发明加工的转向节锻件的结构示意图。

图2是本发明加工的转向节成品的结构示意图。

图3是本发明压扁制坯后的坯料与图1中转向节锻件右视图的对照图。

图4是本发明的预锻时结构示意图。

图5是本发明的终锻下凹模的结构示意图。

图6是本发明的终锻上模与下凹模沿图5中A-A平面的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围限制于此。

如图1至图6所示，本实施例的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，将坯料下料、加热、制坯，然后进行预锻、终锻、局部切飞边，得到锻件，然后再进行机加工，本申报相比现有技术，在机加工时需要对根部进行额外加工，包括将锥台状的杆部中加工凹槽、切除杆部末端较长的部分。本实施例加工的转向节为鼓式转向节。

下料时使用高速带锯或高速圆盘锯按体积下料，原料为圆钢，坯料体积等于锻件（切飞边后的锻件）体积与耳部外侧的两个局部飞边体积之和。其中长度根据锻件盘部左右尺寸确定，根据体积、长度计算得到坯料的直径。

加热时使用中频感应炉加热，加热温度为1200℃至1240℃。

制坯时在闭式单点切边压力机或小吨位电动螺旋压力机上压扁制坯。坯料宽度如图3虚线所示，该宽度比转向节耳部厚度小3至5mm,压扁高度由计算机进行有限元模拟分析后确定。

预锻时，将坯料放入预锻下凹模，上凹模与下凹模闭合，然后凸模穿过上凹模下行挤压坯料，坯料中部向下正向流动流入杆部型腔，坯料两端向上反向流动流入两个耳部型腔，其中两个耳部型腔的内侧端面的拔模角相同，杆部型腔的端部设置有用于容纳多余金属的分流孔，反向流动先于正向流动结束，两耳部内侧、杆部成型；终锻时，将预锻件翻转90°放入终锻下凹模中，终锻下凹模设置有凸台，该凸台两个耳部之间穿过，限制杆部、两耳部内侧的金属流动，盘部和耳部在耳部外侧的方向设置有飞边槽，随终锻的进行，金属向外流动，耳部和盘部成型，多余金属流入飞边槽形成两个局部小飞边，然后在局部切飞边时将其切除。

预锻方向为沿耳部至盘部的方向，预锻时坯料中部的金属先向下正向流动，随之坯料两端向上反向流动，由于杆部型腔直径小，且直径从上至下逐渐缩小，而两耳部型腔横截面积大，所以正向流动的阻力远大于反向流动的阻力，使得金属先充满耳部型腔，然后再充满杆部型腔，且分流孔容纳多余金属，使得预锻件没有飞边。

进一步的，所述杆部型腔的形状为圆锥台。对于杆部内轴颈与外轴颈之间设置有凹槽的转向节，在后续机加工过程中加工出该凹槽，而在锻造过程中将其简化为圆锥台，便于成型。

进一步的，预锻时杆部型腔与终锻时杆部型腔结构相同，终锻时，杆部结构基本不发生变化。

进一步的，预锻时，两个耳部型腔的内侧端面与竖直面的拔模角为0～1°，当该拔模角为0时，两个耳部型腔的内侧端面相互平行，即该位置不留拔模角，成型的尺寸与成品的尺寸接近，减少加工预留量。也可以在该位置设置小于1°的拔模角。

进一步的，预锻时耳部高度高于终锻时耳部高度，预锻时耳部厚度小于终锻时耳部厚度，使得终锻主要为耳部的镦粗。

预锻时耳部高度高于终锻时耳部高度，预锻时耳部厚度小于终锻时耳部厚度。该高度是指耳部沿垂直于杆部1轴线、主销孔主线所在平面的方向上的厚度，该方向也是终锻时锻造的方向。终锻时，分模面位于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面。在两耳部内侧由于凸台穿过该位置，该位置没有分模面，或者说该位置的分模面为上模与凸台交接处

进一步的，预锻时，杆部型腔位于下凹模，凸模与上凹模组合形成耳部型腔，凸模、上凹模、下凹模组合形成盘部型腔，锻件的盘部下侧与下凹模抵触，耳部外侧与上凹模抵触，耳部端部与耳部内端面与凸模抵触

进一步的，终锻时，分模面位于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面，在两耳部内侧由于凸台穿过该位置，该位置没有分模面，或者说该位置的分模面为上模与凸台交接处。

本实施例终锻方向为垂直于垂直于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面，终锻时，由于凸台从两个耳部型腔之间穿过，使得终锻的步骤实际为对耳部的局部镦粗，该过程中，对杆部、盘部下侧不再挤压或轻微挤压，使得该位置金属流动少，没有飞边；并且耳部内侧、盘部中心受凸台约束，使得凸台处没有飞边，仅在两耳部外侧及端部在分模面上形成局部小飞边，从而提高金属利用率，并实现近净成形，减少后续加工的工作量。

另外，在局部切飞边时，采用局部切边模切除两耳外侧及头部的小飞边，为平衡锻件杆部重量，应在切边凹模转向节杆部对应处设置耐高温弹性支撑块。

本实施例加工时使用的设备分别为：高速带锯或是高速圆盘锯、中频感应炉、闭式单点切边压力机或是小吨位电动螺旋压力机、伺服或双动液压机——1000T或是1600T电动螺旋压力机、闭式单点切边压力机，这样就使得整个生产过程中，避免现有生产线中大量使用模锻锤带来的设备投资大、生产准备周期长、锻模成本高、寿命较低、工艺灵活性差等缺点。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：将坯料下料、加热、制坯，然后进行预锻、终锻、局部切飞边；其中，预锻时，将坯料放入预锻下凹模，上凹模与下凹模闭合，然后凸模穿过上凹模下行挤压坯料，坯料中部向下正向流动流入杆部型腔，坯料两端向上反向流动流入两个耳部型腔，其中两个耳部型腔的内侧端面的拔模角相同，杆部型腔的端部设置有用于容纳多余金属的分流孔，反向流动先于正向流动结束，两耳部内侧、杆部成型；终锻时，将预锻件翻转90°放入终锻下凹模中，终锻下凹模设置有凸台，该凸台从两个耳部之间穿过，限制杆部、两耳部内侧的金属流动，盘部和耳部在耳部外侧的方向设置有飞边槽，随终锻的进行，金属向外流动，耳部和盘部成型，多余金属流入飞边槽形成两个局部小飞边，然后在局部切飞边时将其切除。

2.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：所述杆部型腔的形状为圆锥台。

3.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：坯料下料时，坯料体积等于锻件体积与耳部外侧的两个局部飞边体积之和。

4.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：制坯时，将坯料压扁制坯或镦粗制坯。

5.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：预锻时杆部型腔与终锻时杆部型腔结构相同。

6.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：预锻时，两个耳部型腔的内侧端面的拔模角为0～1°。

7.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：预锻时耳部高度高于终锻时耳部高度，预锻时耳部厚度小于终锻时耳部厚度。

8.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：预锻时，杆部型腔位于下凹模，凸模与上凹模组合形成耳部型腔，凸模、上凹模、下凹模组合形成盘部型腔，锻件的盘部下侧与下凹模抵触，耳部外侧与上凹模抵触，耳部端部与耳部内端面与凸模抵触。

9.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：终锻时，分模面位于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面。