CN110293198B - 转向节近净成形精锻工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及转向节技术领域，尤其涉及一种转向节近净成形精锻工艺，其将坯料下料、加热、压扁制坯、立式预锻，预锻后，预锻件的两耳部内侧、杆部成型，预锻件的盘部侧面形成大飞边，切除大飞边，然后将预锻件翻转90°卧式终锻，终锻时，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，然后切除该小飞边，本发明减少杆部、耳部内侧等位置的加工预留量，提高了材料利用率，锻造时近净成形，在耳部内端面、盘部中部等位置按最小余量进行设计，使得后续机加工时加工量小。

Description

转向节近净成形精锻工艺

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近净成形精锻工艺。

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。如申请人在《锻压技术》第43卷第8期发表的《汽车转向节小飞边精锻技术的研发及应用》一文中，给出了一种减小转向节锻造飞边的方法，该方法用于A161盘式转向节，由于转向节结构不同，无法直接用于鼓式转向节。另外，该方案中采用下料-加热-压扁-半闭式小飞边预锻成型-半闭式小飞边终锻成型-切边，依然存在终锻时金属进一步流动产生较大飞边的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种转向节近净成形精锻工艺，其采用近净成形的方式，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：一种转向节近净成形精锻工艺，其将坯料下料、加热、压扁制坯、立式预锻，预锻后，预锻件的两耳部内侧、杆部成型，预锻件的盘部侧面形成一圈大飞边，切除大飞边，然后将预锻件翻转90°卧式终锻，终锻时，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，然后切除该小飞边。

所述杆部的形状为圆锥台。

制坯时，将坯料压扁制坯，坯料的形状为长方体，该坯料的长度、宽度比终锻件两耳部在盘部的投影外轮廓小6-10mm。

预锻时，两个耳部内侧面的拔模角为1°。

终锻时，耳部内侧面沿锻造方向为竖直面。

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。

预锻时，预锻模设置有上凹模、下凹模，杆部型腔位于下凹模，耳部型腔位于上凹模，分模面位于盘部。

终锻时，分模面位于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面。

切除小飞边时，切边模设置设置有支撑杆部的耐高温弹性支撑块。

本发明的有益效果是：一种转向节近净成形精锻工艺，其将坯料下料、加热、压扁制坯、立式预锻，预锻后，预锻件的两耳部内侧、杆部成型，预锻件的盘部侧面形成一圈大飞边，切除大飞边，然后将预锻件翻转90°卧式终锻，终锻时，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，然后切除该小飞边，本发明相比现有技术，可以不使用模锻锤，从而便于自动化设备的使用，更重要的是，可以减少杆部、耳部内侧等位置的加工预留量，提高了材料利用率，锻造时近净成形，不仅减少飞边，而且在耳部内端面、盘部中部等位置，直接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是本发明的终锻下凹模的结构示意图。

图5是本发明的终锻上模与下凹模沿图4中A-A平面的剖视图。

附图标记说明：

1——杆部 2——盘部

3——耳部 4——坯料（压扁制坯后）

5——下凹模（终锻） 51——凸台

6——上模（终锻） 7——小飞边。

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-图5所示，本实施例的转向节近净成形精锻工艺，其将坯料下料、加热、压扁制坯、立式预锻，预锻后，预锻件的两耳部3内侧、杆部1成型，预锻件的盘部2侧面形成一圈大飞边，切除大飞边，然后将预锻件翻转90°卧式终锻，终锻时，终锻下凹模5设置有凸台51，该凸台51从两个耳部3之间穿过，限制杆部1、两耳部3内侧的金属流动，盘部2和耳部3在耳部3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3和盘部2成型，多余金属流入飞边槽形成两个局部小飞边7，然后切除该小飞边7。

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）体积与被切除的飞边的体积之和。加热时使用中频感应炉加热，加热温度为1200℃至1240℃。

进一步的，所述杆部1的形状为圆锥台。如图2所示，对于由于转向节成品的杆部1内轴颈与外轴颈之间设置有凹槽，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，圆锥台的形状便于预锻时填充型腔和退模。

本发明记载的预锻后，预锻件的两耳部3内侧、杆部1成型，是指预锻时杆部型腔与终锻时杆部型腔结构相同，终锻时，杆部1结构基本不发生变化。耳部3内侧同样如此，不同在于，耳部3的外侧等其他面在终锻时完全成型。

进一步的，制坯时，将坯料压扁制坯，坯料4的形状为长方体，该坯料4的长度、宽度比终锻件两耳部3在盘部2的投影外轮廓小6-10mm，该坯料4的形状不同于《汽车转向节小飞边精锻技术的研发和应用》一文中的圆柱形（图7（a））。

预锻时，两个耳部3内侧面的拔模角为1°，现有技术中，转向节预锻和终锻时，耳部3内外两侧的拔模角一般设置为6°-7°，拔模角较大，造成加工余量较大，后续加工量大。本发明预锻时使用电动螺旋压力机，预锻时，预锻模设置有上凹模、下凹模，杆部型腔位于下凹模，耳部3型腔位于上凹模，分模面位于盘部2。预锻方向为沿耳部3至盘部2的方向，杆部1倾斜一角度，预锻时坯料4中部的金属先向下正向流动，随之坯料4两端向上反向流动，填充型腔后，多余金属沿分模面流出形成大飞边。

进一步的，终锻时，耳部3内侧面沿锻造方向为竖直面，即凸台51的侧面为竖直面，该位置金属不发生流动。

进一步的，预锻时耳部3高度高于终锻时耳部3高度，预锻时耳部3厚度小于终锻时耳部3厚度。该高度是指耳部3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1轴线、主销孔轴线所在的平面。在两耳部3内侧由于凸台51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6与凸台51交接处。

终锻时，由于凸台51从两个耳部型腔之间穿过，使得终锻的步骤实际为对耳部3、盘部2的局部锻造，即挤压盘部2和耳部3、对耳部3沿锻造方向镦粗，从而使得盘部2和耳部3成型。而杆部1和耳部3内侧面基本不发生流动，该位置不产生飞边，并且耳部3内侧、盘部2中心受凸台51约束，使得凸台51处没有飞边，仅在两耳部3外侧及端部在分模面上形成局部小飞边7，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。该方案要求：1、在预锻时就要成形耳部3内侧和杆部1；2、终锻时保证耳部3内侧、杆部1不发生金属流动，不产生飞边。本发明的对锻件的结构调整、锻造工艺的设计、设备的选择、锻造型腔的设计都是围绕该2点。

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7，为平衡锻件杆部1重量，应在切边凹模转向节杆部1对应处设置耐高温弹性支撑块。本实施例的转向节为鼓式转向节。

本申请与同日申请的另一项专利申请“用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法”的区别在于，两者预锻的方式不同，本申请预锻后产生大飞边，然后将该大飞边切除，再进行终锻，该区别会使得加工步骤、使用设备、材料利用率、成形难度都有所不同。

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.转向节近净成形精锻工艺，其特征在于：将坯料下料、加热、压扁制坯、立式预锻，预锻后，预锻件的两耳部（3）内侧、杆部（1）成型，预锻件的盘部（2）侧面形成一圈大飞边，切除大飞边，然后将预锻件翻转90°卧式终锻，终锻时，终锻下凹模（5）设置有凸台（51），该凸台（51）从两个耳部（3）之间穿过，限制杆部（1）、两耳部（3）内侧的金属流动，盘部（2）和耳部（3）在耳部（3）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（3）和盘部（2）成型，多余金属流入飞边槽形成两个局部小飞边（7），然后切除该小飞边（7）。

2.根据权利要求1所述的转向节近净成形精锻工艺，其特征在于：所述杆部（1）的形状为圆锥台。

3.根据权利要求1所述的转向节近净成形精锻工艺，其特征在于：制坯时，将坯料压扁制坯，坯料（4）的形状为长方体，该坯料（4）的长度、宽度比终锻件两耳部（3）在盘部（2）的投影外轮廓小6-10mm。

4.根据权利要求1所述的转向节近净成形精锻工艺，其特征在于：预锻时，两个耳部（3）内侧面的拔模角为1°。

5.根据权利要求4所述的转向节近净成形精锻工艺，其特征在于：终锻时，耳部（3）内侧面沿锻造方向为竖直面。

6.根据权利要求1所述的转向节近净成形精锻工艺，其特征在于：预锻时耳部（3）高度高于终锻时耳部（3）高度，预锻时耳部（3）厚度小于终锻时耳部（3）厚度。

7.根据权利要求1所述的转向节近净成形精锻工艺，其特征在于：预锻时，预锻模设置有上凹模、下凹模，杆部型腔位于下凹模，耳部型腔位于上凹模，分模面位于盘部。

8.根据权利要求1所述的转向节近净成形精锻工艺，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。

9.根据权利要求1所述的转向节近净成形精锻工艺，其特征在于：切除小飞边（7）时，切边模设置有支撑杆部的耐高温弹性支撑块。

Images