CN113579151B - 一种前轴板簧面压平工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种前轴板簧面压平工艺，包括如下操作步骤：S1、模锻工艺，对前轴板簧正面和背面的拔模角减小至1.5°～2°；对法兰厚度、宽度及外形尺寸进行补偿设计；预、终锻模具设计，根据不同部位成型难易程度，对终锻模具设置不同的间隙H值，及对板簧型腔尺寸补偿设计；S2、切边工艺，凸模结构由弯曲状更改为长方体状；将凹模设计成阶梯形式；取消凹模板簧面位置刃口接缝，并采取分体式；S3、校正工艺，在校正模具上增加锻件居中定位装置。本发明可以实现前轴加工效率的同时，保持板簧面锻造组织和流线的完好，避免异常失效风险的发生。

Description

一种前轴板簧面压平工艺

技术领域

本发明涉及前轴锻造加工技术领域，尤其涉及一种前轴板簧面压平工艺。

背景技术

近年来随着汽车制造的快速发展，汽车前轴的需求在逐年上升，伴随着中国经济高质量飞速发展，汽车前轴正在向产品质量及生产效率上拓展。

前轴在整车中承担承重、支承、转向的功能,属于汽车上重要零部件，板簧面是前轴加工、装配以及功能实现的核心部位。

前轴板簧面的传统机加工工艺会破坏锻件流线，造成加工面与非加工面交界处应力集中，增加了失效风险，前轴失效形式也多数发生在板簧面部位。如何提升加工效率，且保持板簧面锻造组织和流线的完好，避免了异常失效风险，对于整车竞争力的提升意义非凡。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种前轴板簧面压平工艺，在提升前轴加工效率的同时，保持板簧面锻造组织和流线的完好，避免异常失效风险的发生。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种前轴板簧面压平工艺，包括如下操作步骤：

S1、模锻工艺，对前轴板簧正面和背面的拔模角减小至1.5°～2°；对法兰厚度、宽度及外形尺寸进行补偿设计；预、终锻模具设计，根据不同部位成型难易程度，对终锻模具设置不同的间隙H值，及对板簧型腔尺寸补偿设计；

S2、切边工艺，凸模结构由弯曲状更改为长方体状；将凹模设计成阶梯形式；取消凹模板簧面位置刃口接缝，并采取分体式；

S3、校正工艺，在校正模具上增加锻件居中定位装置。

在上述技术方案的基础上，优选的，校正过程中，板簧上、下面在校正力的作用下，其法兰宽度、厚度及外形轮廓均会发生变化，按等体积原则，计算出法兰宽度及厚度尺寸。

进一步，优选的，所述模锻工艺还包括法兰外圆角补偿设计，校正压平时，法兰外圆角由于受到挤压会变小1～2级，相应的终锻件设计时法兰外圆角可增加1～2级。

在上述技术方案的基础上，优选的，在预、终锻模具设计中，使用新型非调质钢材料，利用锻后控冷方式满足最终的机械性能和内部组织的要求。

在上述技术方案的基础上，优选的，在预、终锻模具设计中，预锻圆角的设置工字钢截面按1.2R-1.6R，板簧面处圆角设置按2R-3R进行，以上R为终锻图纸圆弧，预锻工步的体积比终锻工步的体积大5%～15%，以保证在终锻工序时有充足的金属保证锻件的充满。

在上述技术方案的基础上，优选的，在预、终锻模具设计中，终锻模具设计根据锻件不同部位成形难易程度给出不同的H值，根据前轴不同部位成形难易程度，划分为A、B、C三个区域。

进一步，优选的，在切边工艺中，板簧面刃口线内收0.8～1mm；凹模采用波浪形刃口设计。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述居中定位装置包括下模，下模表面具有与前轴相适配的仿形槽；

承压座，设置有两组，间隔固定设置在仿形槽上方，分别用于对前轴两个板簧面进行支撑定位；

夹紧机构，包括夹紧座、连杆组件、联动件及驱动元件，所述夹紧座设置有两个，分别位于仿形槽两侧，连杆组件设置有两个，每个所述夹紧座分别与一个连杆组件的一端相连接，两个连杆组件的另一端分别通过联动件与驱动元件相连接，驱动元件用于通过联动件驱使连杆组件旋转以使两个夹紧座同步对仿形槽上的前轴拳头进行水平夹紧。

进一步，优选的，每组所述承压座均包括两个承压台，两个承压台分别固定在仿形槽宽度方向两侧，两个承压台之间的间距与前轴板簧面底面的轴壁宽度间隙配合，承压台的顶面用于支撑前轴板簧面下表面，每个承压台顶面可拆卸设置有冲压垫块，两个冲压垫块之间的间距与前轴板簧面的宽度间隙配合，冲压垫块的厚度小于前轴板簧面上表面到下表面的厚度。

进一步，优选的，所述夹紧机构还包括固定架，所述固定架固定设置在下模侧壁，所述联动件呈T型结构，所述联动件竖直设置在固定架中部，且联动件的中部与固定架铰连接，驱动元件包括固定端及伸缩端，固定端与固定架铰连接，伸缩端与联动的竖直端部铰连接，连杆组件包括第一连杆和第二连杆，第一连杆竖直设置在固定架一端，第一连杆的下端与固定架铰连接，第一连杆的上端与夹紧座固定连接，第一连杆靠近下端处设置有铰接点，第二连杆的一端与联动件的其中一个水平端部铰连接，第二连杆的另一端与第一连杆上的铰接点铰连接。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

本发明公开的前轴板簧面压平工艺，通过在模锻工艺过程中，通过减小板簧面拔模角，能够有效减小校正力，降低压平难度，金属流向型腔的阻力减少，有利于前轴的充满；通过对法兰外形轮廓补偿设计，可以解决压平校正后，板簧侧壁呈弧状问题；通过对预、终锻模具进行设计，可以均衡匹配预、终锻的成形力，保证在终锻工序时有充足的金属保证锻件的充满；通过对切边工艺进行改进，可以使凸模抗变形能力大幅提升，将凹模设计成阶梯形式，在锻造切边时不采取同时切掉飞边，分散切边力，从而大大减少设备载荷；取消了凹模板簧面位置刃口接缝，便于板簧位置残留飞边的控制，避免校正压入锻件影响平面；通过在校正工艺中，校正模具上增加锻件居中定位装置，可以避免在压平过程中前轴发生水平位移，保证前轴板簧面加工后落差一致。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的前轴板簧座截面示意；

图2为本发明公开的终锻模具设计平面示意图；

图3为本发明公开的切边凸模改进前与改进后的结构示意图；

图4为本发明公开的凹模刃口线提取示意图；

图5为本发明公开的凹模波浪型刃口示意图；

图6为本发明公开的前轴的立体结构示意图；

图7为本发明公开的轴板簧面居中定位装置的结构示意图；

图8为本发明公开的下模与夹紧机构的装配结构示意图；

图9为本发明公开的夹紧机构的夹紧机构的结构示意图；

附图标识：

S1、前轴拳头；S2、板簧面；1、下模；2、承压座； 4、夹紧机构；11、仿形槽；41、夹紧座；42、连杆组件；43、联动件；44、驱动元件；21、承压台；22、冲压垫块；45、固定架；441、固定端；442、伸缩端；421、第一连杆；422、第二连杆；4211、铰接点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，结合图2-9，本发明实施例公开了一种前轴板簧面压平工艺，包括如下操作步骤：

S1、模锻工艺，为了适应校正压平技术的需要，对锻模设计做了如下改进：

1)、传统工艺板簧上下面拔模角一般5-7°，为了适应压平工艺，将板簧上下面拔模角减小到2-3°。其作用如下：

(1)、能够有效减小校正力，降低压平难度，减少校正模具磨损；

(2)、金属流向型腔的阻力减少，有利用法兰的充满。

2）、法兰厚度、宽度及外形尺寸的补偿设计校正压平过程中，板簧上、下面在校正力的作用下，其法兰宽度、厚度及外形轮廓均会发生变化，按等体积原则，计算出法兰宽度及厚度尺寸。其设置作用如下：

(1)、外形轮廓尺寸设置，可以解决校正压平后，板簧侧壁呈明显弧状问题；

(2)、减小终锻件板簧深度，有利用板簧充满；

(3)、避免压平后因为板簧展宽及厚度变化等造成的尺寸不合格。

模锻工艺还包括法兰外圆角补偿设计，校正压平时，法兰外圆角由于受到挤压会变小1～2级，相应的终锻件设计时法兰外圆角可增加1～2级。参照附图4所示为前轴板簧座截面示意图，其设置作用：

⑴ 、确保压平后法兰圆角合格。

⑵ 、改善终锻件充满。

⑶ 、降低模具法兰开裂风险，提高模具寿命。

3）、预、终锻模具设计，根据不同部位成型难易程度，对终锻模具设置不同的间隙H值，及对板簧型腔尺寸补偿设计。

由于采用非调质钢材料，该材料在锻造过程中存在金属流动性差，造成锻造吨位明显上升，给设备安全造成非常大的隐患，从而影响生产的正常进行。如何均衡匹配预、终锻的成形力，及降低终锻锻造吨位是模具设计要考虑的重点，经过锻造数值仿真及现场实践，锻造吨位有10-20%的下降，主要总结如下：

(1)、预锻圆角的设置工字钢截面按1.2R-1.6R，板簧面处圆角设置按2-3R进行，以上R为终锻图纸圆弧，预锻工步的体积比终锻工步的体积大5%～15%，以保证在终锻工序时有充足的金属保证锻件的充满。

(2)、终锻模具设计根据锻件不同部位成形难易程度给出不同的H值，根据前轴不同部位成形难易程度，划分为A、B、C三个区域，参照附图2所示，这样做的目的是，在确保锻件充满型腔的前提下，减少多余金属外流时的阻力，从而减少设备负荷。对于大型前轴锻件，质量为90-130kg，可根据情况在4-7mm之间选取。

S2、切边工艺

前轴板簧压平工艺能否成功，其锻件切边变形的控制是其关键之一，常规的前轴锻件切边，其产生的（锻造方向）切边变形，可以通过下序热校正工序进行校正，消除切边变形。而要采取前轴板簧压平工艺，其校正工序用于板簧的压平作业，就无法进行切边变形的修正。通过现场调查及运用锻造仿真模拟多种场景，分析出了锻件变形的关键是切边凸模的变形引起的，故对切边工艺实施了如下改进：

(1)、凸模结构由以往的弯曲状更改为长方体，并对紧固方式进行了改进，其抗变形能力大幅提升，寿命提升了2-3倍，参照附图3所示，为改进前后情况。

(2)、参照附图5所示，将凹模设计成阶梯形式，在锻造切边时不采取同时切掉飞边，分散切边力，从而大大减少设备载荷，而且噪声也有大幅降低。

(3)、取消了凹模板簧面位置刃口接缝，并采取分体式，便于板簧位置残留飞边的控制，避免校正压入锻件影响平面。

在本实施例中，根据校正压平技术特点，对切边工艺实施了以下改进：

⑴参照附图4所示，板簧座刃口线内收0.8～1mm，目的是去除残留飞边，避免校正压入锻件影响平面度。

⑵采用波浪形刃口设计，分散切边力，减小板簧座切边变形。

S3、校正工艺，在校正模具上增加锻件居中定位装置。

校正工艺是板簧压平技术的核心和难点，同时还要力求简单，由于之前锻件切边变形得到有效的控制，为实现板簧上下面压平打下了良好的基础，需要着重解决锻件落差一致性等问题。

最初生产锻件，由较大部分锻件存在落差不一致问题，通过现场观察及锻造仿真模拟，出现上述问题的原因，是由于锻件板簧压平时，锻件放到压平模具中，锻件位置偏移造成的，针对上述原因，在校正模具上增加锻件居中定位装置。

具体的，参照附图6-9所示，居中定位装置包括下模1，下模1表面具有与前轴相适配的仿形槽11；

承压座2，设置有两组，间隔固定设置在仿形槽11上方，分别用于对前轴两个板簧面S2进行支撑定位；

夹紧机构4，包括夹紧座41、连杆组件42、联动件43及驱动元件44，所述夹紧座41设置有两个，分别位于仿形槽11两侧，连杆组件42设置有两个，每个所述夹紧座41分别与一个连杆组件42的一端相连接，两个连杆组件42的另一端分别通过联动件43与驱动元件44相连接，驱动元件44用于通过联动件43驱使连杆组件42旋转以使两个夹紧座41同步对仿形槽11上的前轴拳头S1进行水平夹紧。

采用上述技术方案，在进行前轴板簧面S2压平加工时，通过下模1上的仿形槽11可以对前轴整个外轮廓进行容纳适配，通过承载座可以将前轴两个板簧面S2进行支撑定位，通过设置夹紧机构4，具体通过驱动元件44驱动联动件43旋转来带动两个连杆组件42同时转动，从而通过连杆组件42来带动仿形槽11两侧的夹紧座41对前轴拳头S1进行水平夹紧，从而使整个前轴在下模1上保持水平位置固定，避免在压平过程中前轴发生水平位移，保证前轴板簧面S2加工后落差一致。

作为本发明的较佳实施方式，参照附图4所示，每组承压座2均包括两个承压台21，两个承压台21分别固定在仿形槽11宽度方向两侧，承压台21的顶面用于支撑前轴板簧面S2下表面，由此设置，可以将前轴放置到两个承压台21之间，通过两个承压台21对前轴的板簧面S2进行支撑，两个承压台21之间的间距与前轴板簧面S2底面的轴壁宽度间隙配合，由此，可以限制前轴板簧面S2在水平沿宽度方向移动。每个承压台21顶面可拆卸设置有冲压垫块22，两个冲压垫块22之间的间距与前轴板簧面S2的宽度间隙配合，冲压垫块22的厚度小于前轴板簧面S2上表面到下表面的厚度。由此设置，可以利用下模1对板簧面S2顶面进行冲压，同时利用冲压垫块22进行限位，进而使前轴板簧面S2尺寸加工符合要求。同时，冲压垫块22可以拆卸设置，可以通过更换不同厚度的冲压垫块22来调整前轴板簧面S2冲平后的厚度尺寸，进而可以精准控制板簧面S2的加工尺寸。

作为一些较佳实施方式，所述夹紧机构4还包括固定架45，所述固定架45固定设置在下模1侧壁，所述联动件43呈T型结构，所述联动件43竖直设置在固定架45中部，且联动件43的中部与固定架45铰连接，驱动元件44包括固定端441及伸缩端442，固定端441与固定架45铰连接，伸缩端442与联动的竖直端部铰连接，连杆组件42包括第一连杆421和第二连杆422，第一连杆421竖直设置在固定架45一端，第一连杆421的下端与固定架45铰连接，第一连杆421的上端与夹紧座41固定连接，第一连杆421靠近下端处设置有铰接点4211，第二连杆422的一端与联动件43的其中一个水平端部铰连接，第二连杆422的另一端与第一连杆421上的铰接点4211铰连接。

采用上述技术方案，驱动元件44的伸缩端442伸长时，带动T型结构联动件43下部旋转，联动件43的两个水平段分别对两组连杆组件42中的第二连杆422进行拉动，第二连杆422通过对第一连杆421上的铰接点4211进行拉动，从而可以带动第一连杆421向下模1中部方向旋转位移，进而使得第一连杆421带动夹紧座41实施对前轴拳头S1进行水平夹紧。

在进行前轴板簧面S2压平加工时，通过下模1上的仿形槽11可以对前轴整个外轮廓进行容纳适配，通过承载座可以将前轴两个板簧面S2进行支撑定位，通过设置夹紧机构4，具体通过驱动元件44驱动联动件43旋转来带动两个连杆组件42同时转动，从而通过连杆组件42来带动仿形槽11两侧的夹紧座41对前轴拳头S1进行水平夹紧，从而使整个前轴在下模1上保持水平位置固定，避免在压平过程中前轴发生水平位移，保证前轴板簧面S2加工后落差一致。

通过在承压台21上可拆卸设置冲压垫块22，可以通过更换不同厚度的冲压垫块22来调整前轴板簧面S2冲平后的厚度尺寸，进而可以精准控制板簧面S2的加工尺寸。

通过设置一个驱动元件44来T型结构的联动件43进行旋转，可以同步控制两个连杆组件42往不同方向旋转，进而同步对两个夹紧座41进行夹紧，一方面节省动力能耗，另一方面同步对前轴拳头S1进行夹持可以使前轴在下模1上位置居中，避免前轴水平夹紧偏移，造成压平过程产生落差。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种前轴板簧面压平工艺，其特征在于：包括如下操作步骤：

S1、模锻工艺，对前轴板簧正面和背面的拔模角减小至1.5°～2°；对法兰厚度、宽度及外形尺寸进行补偿设计；预、终锻模具设计，根据不同部位成型难易程度，对终锻模具设置不同的间隙H值，及对板簧型腔尺寸补偿设计；

S2、切边工艺，凸模结构由弯曲状更改为长方体状；将凹模设计成阶梯形式；取消凹模板簧面位置刃口接缝，并采取分体式；

S3、校正工艺，在校正模具上增加锻件居中定位装置；

所述模锻工艺还包括法兰外圆角补偿设计，校正压平时，法兰外圆角由于受到挤压会变小1～2级，相应的终锻件设计时法兰外圆角可增加1～2级；

在预、终锻模具设计中，预锻圆角的设置工字钢截面按1.2R-1.6R，板簧面处圆角设置按2R-3R进行，以上R为终锻图纸圆弧，预锻工步的体积比终锻工步的体积大5%～15%，以保证在终锻工序时有充足的金属保证锻件的充满；

在切边工艺中，板簧面刃口线内收0.8～1mm；凹模采用波浪形刃口设计；

所述居中定位装置包括下模(1)，下模(1)表面具有与前轴相适配的仿形槽(11)；

承压座(2)，设置有两组，间隔固定设置在仿形槽(11)上方，分别用于对前轴两个板簧面(S2)进行支撑定位；

夹紧机构(4)，包括夹紧座(41)、连杆组件(42)、联动件(43)及驱动元件(44)，所述夹紧座(41)设置有两个，分别位于仿形槽(11)两侧，连杆组件(42)设置有两个，每个所述夹紧座(41)分别与一个连杆组件(42)的一端相连接，两个连杆组件(42)的另一端分别通过联动件(43)与驱动元件(44)相连接，驱动元件(44)用于通过联动件(43)驱使连杆组件(42)旋转以使两个夹紧座(41)同步对仿形槽(11)上的前轴拳头(S1)进行水平夹紧；

所述夹紧机构(4)还包括固定架(45)，所述固定架(45)固定设置在下模(1)侧壁，所述联动件(43)呈T型结构，所述联动件(43)竖直设置在固定架(45)中部，且联动件(43)的中部与固定架(45)铰连接，驱动元件(44)包括固定端(441)及伸缩端(442)，固定端(441)与固定架(45)铰连接，伸缩端(442)与联动的竖直端部铰连接，连杆组件(42)包括第一连杆(421)和第二连杆(422)，第一连杆(421)竖直设置在固定架(45)一端，第一连杆(421)的下端与固定架(45)铰连接，第一连杆(421)的上端与夹紧座(41)固定连接，第一连杆(421)靠近下端处设置有铰接点(4211)，第二连杆(422)的一端与联动件(43)的其中一个水平端部铰连接，第二连杆(422)的另一端与第一连杆(421)上的铰接点(4211)铰连接。

2.如权利要求1所述的前轴板簧面压平工艺，其特征在于：校正过程中，板簧上、下面在校正力的作用下，其法兰宽度、厚度及外形轮廓均会发生变化，按等体积原则，计算出法兰宽度及厚度尺寸。

3.如权利要求1所述的前轴板簧面压平工艺，其特征在于：在预、终锻模具设计中，终锻模具设计根据锻件不同部位成形难易程度给出不同的H值，根据前轴不同部位成形难易程度，划分为A、B、C三个区域。

4.如权利要求1所述的前轴板簧面压平工艺，其特征在于：每组所述承压座(2)均包括两个承压台(21)，两个承压台(21)分别固定在仿形槽(11)宽度方向两侧，两个承压台(21)之间的间距与前轴板簧面(S2)底面的轴壁宽度间隙配合，承压台(21)的顶面用于支撑前轴板簧面(S2)下表面，每个承压台(21)顶面可拆卸设置有冲压垫块(22)，两个冲压垫块(22)之间的间距与前轴板簧面(S2)的宽度间隙配合，冲压垫块(22)的厚度小于前轴板簧面(S2)上表面到下表面的厚度。

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