CN112846029A - 一种采用u形展宽预成形结构的前轴压弯预成形工艺 - Google Patents

一种采用u形展宽预成形结构的前轴压弯预成形工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用U形展宽预成形结构的前轴压弯预成形工艺，包括采用辊锻制坯，热模锻压力机上进行压弯、预锻、终锻成形工序；在压弯工序成形的同时，压弯上模的板簧面采用平面结构，压弯下模的板簧背面变形区采用U形展宽预成形结构，所述的U形展宽预成形结构左右对称，且位置和间距与压弯上模的中心距相对应，所述的压弯下模的U形展宽预成形结构长度要比压弯上模的板簧面长，且包含过渡区部分。本发明实现了金属预分配，将压弯件的方截面锻成U形截面，更接近预锻板簧面形状，为后续预锻、终锻成形提供了合理的体积分配，也使得弯曲毛坯进入预锻型腔时有了可靠的定位基准，降低设备压力和废品率、提高模具寿命和材料利用率。

Description

一种采用U形展宽预成形结构的前轴压弯预成形工艺
技术领域
本发明属于汽车零部件制造技术领域，具体涉及一种采用U形展宽预成形结构的前轴压弯预成形工艺。
背景技术
汽车前轴属于汽车上重要的保安件，也是汽车上重量最大、长度最长的锻件。前轴锻件通常采用辊锻机制坯，在热模锻压力机上完成压弯、预锻、终锻，需要万吨以上压力机。前轴两个板簧面宽度尺寸大，容易充不满，是其锻造成形难点。传统的热模锻成形工艺中，钢板面为方截面或圆截面，压弯过程中板簧截面没有变形，通过预锻和终锻两次锻压，挤压反充成形。在变形的过程中，存在变形抗力大，金属流动剧烈，模具磨损快，并导致充型不满等问题，同时需要圆钢截面积大，产生的飞边大。所以传统的模锻工艺存在着设备压力大、模具寿命低、材料利用率低、充不满比例高等几方面问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用U形展宽预成形结构的前轴压弯预成形工艺，实现金属预分配，将压弯件的方截面锻成U形截面，更接近预锻板簧面形状，为后续预锻、终锻成形提供了合理的体积分配，也使得弯曲毛坯进入预锻型腔时有了可靠的定位基准，降低设备压力和废品率、提高模具寿命和材料利用率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种采用U形展宽预成形结构的前轴压弯预成形工艺，包括以下步骤：
1）采用辊锻制坯，热模锻压力机上进行压弯、预锻、终锻成形工序；
2）在压弯工序成形的同时，压弯上模的板簧面采用平面结构，压弯下模的板簧背面变形区采用U形展宽预成形结构，所述的U形展宽预成形结构设计包括U形结构开口宽度、内腔拔模斜度和圆角的设计；所述的圆角包括内腔上侧面圆角和内腔下底面圆角；所述的U形展宽预成形结构左右对称，且位置和间距与压弯上模的中心距相对应，所述的压弯下模的U形展宽预成形结构长度要比压弯上模的板簧面长，且包含过渡区部分；所述的过渡区部分为压弯下模板簧背面的纵向过渡圆角。
作为进一步技术改进，所述的U形展宽预成形结构的设计方法如下：
1）U形展宽预成形结构的内腔拔模斜度采用15°～30°的斜度范围；U形展宽预成形结构必须保证锻坯能够轻松脱模，且不需要增加额外的顶出机构；在机械手夹持的时候不能有卡顿现象，所以对内腔面内腔拔模斜度的设计有了较高的要求，斜度太大则不利于展宽分料，达不到预成形效果，斜度太小则易出现卡模情况。U形展宽预成形结构内腔的内腔拔模斜度采用15°～30°的斜度范围，是经过充分模拟对比计算得出的最佳范围。
2）U形展宽预成形结构的U形结构开口宽度设计为（n-30）mm，其中n为变形前截面宽度；U形展宽预成形结构的开口宽度设计，需要准确预留板簧截面展宽量余量，通过模拟分析和实际验证，U形展宽预成形结构的开口宽度取（n-30）mm最优效果，其中n为变形前截面宽度。
3）U形展宽预成形结构的两处内腔上侧面圆角采用R15mm～R30mm的倒角，U形的内腔下底面圆角则采用R50mm～R80mm的倒角，纵向过渡圆角采用R30mm～R60mm的倒角；内腔上侧面圆角，经模拟设计取R15mm～R30mm为最优效果，既能有效保证板簧面最大展宽效果，又有利于锻造成形，不会产生折纹；内腔下底面圆角则取R50mm～R80mm为最优效果，能保证板簧背面充满的同时易于脱模；纵向过渡圆角取R30mm～R60mm可以有效避免锻造折纹。
在使用本发明新工艺之后，板簧截面的形状在展宽预成形之后更接近预锻形状，所以可以使用直径更小的圆钢棒料，从而减少飞边溢出，平均下来，材料利用率可提高3%；同时使用本发明的展宽预成形后，大大减少了局部变形量，金属流速减缓，模具表面磨损减少，模具寿命明显提高，每次翻修寿命从平均5000件提高到平均7000件；本发明采用的工艺，使得金属分配更合理，板簧面难成形区不再需要更大的局部压力进行反充成形，锻造成形所需要的整体设备打击力降低10%。
现有技术相比较，本发明具备的效果：
1.本发明在预锻之前增加了一道板簧展宽预成形，金属变形量更合理分配，终锻时板簧面充满更容易，生产过程更稳定，充不满的废品比例大幅下降，废品率降低。
2.本发明将压弯坯的方截面锻成U形截面，板簧截面的形状在展宽预成形之后更接近预锻形状，所以可以使用直径更小的圆钢棒料，从而减少飞边溢出，提高材料利用率。
3.本发明的展宽预成形后，大大减少了局部变形量，金属流速减缓，模具表面磨损减少，模具寿命明显提高。
4.本发明的变形过程中金属分配更合理，板簧面难成形区不再需要更大的局部压力进行反充成形，锻造成形所需要的整体设备打击力降低，相应设备能耗也会节省，提高设备稳定性。
5.本发明通过展宽预成形的坯料，板簧面形状更接近预锻型腔，放入预锻时能够自动导向，工件不晃动，定位稳定，机械人夹持方便准确，便于自动化的稳定生产。
附图说明
图1 为预成形压弯模结构示意图。
图2 为预成形压弯模板簧座型腔截面示意图。
图3 为预成形压弯下模结构示意图。
图4为本发明压弯预成形工艺示意图。
图5为传统压弯工艺示意图。
其中，上述各图标记及其对应的部件名称如下：
1-压弯上模，2-压弯下模，2’-板簧背面，3-板簧面，4-U形结构开口宽度，5-内腔上侧面圆角，6-内腔拔模斜度，7-内腔下底面圆角，8-纵向过渡圆角，9-辊坯，10-压弯件，11-预锻件，12-终锻件。
具体实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。
实施例1：
如图1-5所示，本实施例的为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种采用U形展宽预成形结构的前轴压弯预成形工艺，包括以下步骤：
1）采用辊锻制坯，热模锻压力机上进行压弯、预锻、终锻成形工序；
2）在压弯工序成形的同时，压弯上模1的板簧面3采用平面结构，压弯下模2的板簧背面2’变形区采用U形展宽预成形结构，所述的U形展宽预成形结构设计包括U形结构开口宽度、内腔拔模斜度和圆角的设计；所述的圆角包括内腔上侧面圆角5和内腔下底面圆角6；所述的U形展宽预成形结构左右对称，且位置和间距与压弯上模1的中心距相对应，所述的压弯下模2的U形展宽预成形结构长度要比压弯上模1的板簧面3长，且包含过渡区部分。所述的过渡区部分为压弯下模板簧背面的纵向过渡圆角8。
作为进一步技术改进，所述的U形展宽预成形结构的设计方法如下：
1）U形展宽预成形结构的内腔拔模斜度6采用15°～30°的斜度范围；U形展宽预成形结构必须保证锻坯能够轻松脱模，且不需要增加额外的顶出机构；在机械手夹持的时候不能有卡顿现象，所以对内腔面内腔拔模斜度的设计有了较高的要求，斜度太大则不利于展宽分料，达不到预成形效果，斜度太小则易出现卡模情况。U形展宽预成形结构内腔的内腔拔模斜度采用15°～30°的斜度范围，是经过充分模拟对比计算得出的最佳范围。
2）U形展宽预成形结构的U形结构开口宽度4设计为（n-30）mm，其中n为变形前截面宽度；U形展宽预成形结构的U形结构开口宽度4设计，需要准确预留板簧截面展宽量余量，通过模拟分析和实际试验，U形展宽预成形结构的U形结构开口宽度4取（n-30）mm最优效果，其中n为变形前截面宽度。
3）U形展宽预成形结构的两处内腔上侧面圆角5取R15mm～R30mm的倒角，U形的内腔下底面圆角7则取R50mm～R80mm的倒角，纵向过渡圆角8取R30mm～R60mm的倒角。两处内腔上侧面圆角5，经模拟设计取R15mm～R30mm为最优效果，既能有效保证板簧面最大展宽效果，又有利于锻造成形，不会产生折纹；内腔下底面圆角7则取R50mm～R80mm为最优效果，能保证板簧背面充满的同时易于脱模；纵向过渡圆角8取R30mm～R60mm可以有效避免锻造折纹。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种采用U形展宽预成形结构的前轴压弯预成形工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1）采用辊锻制坯，热模锻压力机上进行压弯、预锻、终锻成形工序；
2）在压弯工序成形的同时，压弯上模的板簧面采用平面结构，压弯下模的板簧背面变形区采用U形展宽预成形结构，所述的U形展宽预成形结构设计包括U形结构开口宽度、内腔拔模斜度和圆角的设计；所述的圆角包括内腔上侧面圆角和内腔下底面圆角；所述的U形展宽预成形结构左右对称，且位置和间距与压弯上模的中心距相对应，所述的压弯下模的U形展宽预成形结构长度要比压弯上模的板簧面长，且包含过渡区部分；所述的过渡区部分为压弯下模板簧背面的纵向过渡圆角。
2.根据权利要求1所述的采用U形展宽预成形结构的前轴压弯预成形工艺，其特征在于：所述的U形展宽预成形结构的设计方法如下：
1）U形展宽预成形结构的内腔拔模斜度采用15°～30°的斜度范围；
2）U形展宽预成形结构的U形结构开口宽度设计为（n-30）mm，其中n为变形前截面宽度；
3）U形展宽预成形结构的两处内腔上侧面圆角采用R15mm～R30mm的倒角，U形的内腔下底面圆角则采用R50mm～R80mm的倒角，纵向过渡圆角采用R30mm～R60mm的倒角。
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