CN116833347A - 一种车门铰链锻件的成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车门铰链锻件的成形方法，包括对锻件棒料进行预加热和表面铁屑清理，随后进行高温煅烧；将煅烧后的棒料进行工步折弯制坯，并且在制坯后经过高压除磷，去除制坯原料表面的氧化膜；对获得的坯料进行初锻和终锻，获得成型锻件；其中，在初锻和终锻过程中通过压缩空气吹去锻造模具型腔内氧化皮，同时网锻造模具型槽表面喷涂润滑剂；对成型锻件进行冲孔连皮和切边操作，然后进行锻件正火；对正火后的成型锻件进行抛丸打磨，获得最终成型产品。本发明提供的成形方法制备的车门铰链不仅能提高其机械性能，还能在减少机加工成本，提高产品装配精度，使得铰链能够达到装配的强度与位置要求。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，具体涉及一种车门铰链锻件的成形方法。
背景技术
现在市面上常见的车门铰链包括铸造式铰链和锻造式铰链两种，其中，铸造式铰链由于金属液态成型的工序多，且难以精确控制，使得铸件质量不够稳定。并且铸造成型的产品常存在组织疏松、晶粒粗大，缩孔、砂眼、气孔等缺陷，导致其机械性能较低，无法满足其对于强度和使用寿命的要求。与铸造相比锻造成形的产品力学性能和表面质量相对较高，能承受较大的冲击力作用和其他重负荷；同时铸造需要等待液体金属冷却凝固成型，工人劳动强度大，适合小批量生产，而锻造直接压力机锻打成形，可大批量生产，锻件的生产效率比铸件高。
为避免车门铰链由于疲劳导致开裂、断开等现象，从而影响铰链的使用寿命，在此提出一种采用锻造成形的车门铰链方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车门铰链锻件的成形方法，以解决现有技术中，由于车门铰链铸造方法而导致的铰链结构性能较低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种车门铰链锻件的成形方法，包括具体步骤：
步骤100、对锻件棒料进行预加热和表面铁屑清理，随后进行高温煅烧；
步骤200、将煅烧后的棒料进行工步折弯制坯，并且在制坯后经过高压除磷，去除制坯原料表面的氧化膜；
步骤300、对获得的坯料进行初锻和终锻，获得成型锻件；
其中，在初锻和终锻过程中通过压缩空气吹去锻造模具型腔内氧化皮，同时网锻造模具型槽表面喷涂润滑剂；
步骤400、对成型锻件进行冲孔连皮和切边操作，然后进行锻件正火；
步骤500、对正火后的成型锻件进行抛丸打磨，获得最终成型产品。
作为本发明的一种优选方案，在步骤100中，对锻件棒料进行高温煅烧的温度控制在1100℃±20℃，并且在煅烧的过程中，垂直锻件棒料的放置面通入保护气和氧气的混合气体。
作为本发明的一种优选方案，在步骤200中，对煅烧后的棒料进行工步折弯制坯的具体方法包括：
步骤201、对煅烧后的棒料进行两端部进行设定轴向长度的径向切除或者锻压，在所述棒料的端部形成凸起，其中，使凸起的长度大于目标锻件的端部成型结构的沿棒料轴向的长度；
步骤202、对凸起的中间进行沿所述棒料径向锻压形成压槽，随后对棒料主体部分进行目标形状的工步折弯，获得端部带有凸起的坯料。
作为本发明的一种优选方案，对于获得端部带有凸起的坯料进行初锻和终锻的具体方法包括：
步骤301、在锻压模具上设置初锻型腔和终锻型腔，并在初锻型腔和终锻型腔的侧边配合设置用于安装所述凸起的孔槽，使得在坯料放入初锻型腔或终锻型腔后，坯料端部的凸起能够进入锻压模具的孔槽中；
步骤302、对锻压模具中坯料进行初锻，同时凸起沿所述的初锻型腔的孔槽发生导向形变，获得初锻件；
步骤303、锻压模具的锻造上模和锻造下模进行一次脱模，随后通过转运机构夹持初锻件两端的凸起，将初锻件转移至终锻型腔中，随后锻造上模和锻造下模再次合模锻压，对终锻型腔中的初锻件进行终锻。
作为本发明的一种优选方案，在步骤301中，设置初锻型腔和终锻型腔中放置的锻件呈中心对称，所述转运机构将初锻型腔中的初锻件通过180°的翻转进入终锻型腔中。
作为本发明的一种优选方案，还包括初锻和终锻一体化设备，用于对端部带有凸起的坯料进行初锻和终锻，所述一体化设备包括：
底座，所述底座上设置有用于安装所述锻造下模的装配槽；
四个导向支架，设置在所述装配槽的四周，所述锻造下模的拐角处设置有与所述导向支架相配合的导槽；
转运机构，设置在所述底座的两侧，所述转运机构用于在锻造上模脱离所述锻造下模时，从孔槽中夹持所述凸起，并以所述凸起为转动轴进行转动，使得锻造下模的初锻型腔中的初锻件进入锻造下模的终锻型腔。
作为本发明的一种优选方案，所述锻造上模的上部中间设置有连接轴，所述连接轴与所述压力机的输出端活动套接，所述连接轴能够沿压力机的输出端轴向位移；
所述底座上设置有往复驱动机构，所述往复驱动机构用于在压力机进行锻造上模和锻造下模脱模且所述锻造上模不脱离导向支架时，驱动所述锻造上模做与所述锻造下模的接触和分离的往复动作。
作为本发明的一种优选方案，所述往复驱动机构包括安装在所述导向支架顶部的旋转锁止组件以及连接在所述旋转锁止组件上的偏心动作部；
其中，所述旋转锁止组件用于连接所述锻造上模的四个边角，所述偏心动作部用于驱动所述旋转锁止组件沿所述导向支架的轴向上、下移动，带动所述锻造上模做与所述锻造下模接触和分离的往复动作。
作为本发明的一种优选方案，所述旋转锁止组件包括沿所述导向支架的轴向安装在所述导向支架上的套杆，沿所述套杆的轴向安装在所述套杆上的所述转轴杆，所述套杆内部设置有伺服舵机，所述伺服舵机的底部连接所述导向支架的内底部，所述伺服舵机的输出端通过花键连接所述转轴杆，所述转轴杆位于套杆上部的末端连接有销体，所述销体与所述转轴杆垂直，所述套杆的杆身上套装有弹簧，所述弹簧的一端与所述套杆的外壁固定连接，所述弹簧的另一端与所述导向支架的内壁固定连接。
作为本发明的一种优选方案，所述伺服舵机用于驱动所述转轴杆转动，使所述销体接触锁止或者脱离所述锻造上模；所述偏心动作部的输出端连接所述套杆的底部，并在所述销体接触锁止所述锻造上模时，驱动所述套杆、所述转轴杆以及所述销体上、下移动，带动所述锻造上模做与所述锻造下模接触和分离的往复动作。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明该方法制备的车门铰链不仅能提高其机械性能，还能在减少机加工成本，提高产品装配精度，使得铰链能够达到装配的强度与位置要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例的一种车门铰链锻件的成形方法流程示意图；
图2为本发明实施例的锻造上模和锻造下模的装配整体结构示意图；
图3为本发明实施例的往复驱动机构的结构示意图；
图4为本发明实施例锻造上模的模具面的结构示意图；
图5为本发明实施例的锻造下模的模具面的结构示意图；
图6为本发明实施例的一种车门铰链锻件的结构示意图。
图中的标号分别表示如下：
1-底座；2-锻造下模；3-导向支架；4-导槽；5-偏心动作部；6-初锻型腔；7-终锻型腔；8-锻造上模；9-连接轴；10-往复驱动机构；11-旋转锁止组件；
111-套杆；112-伺服舵机；113-转轴杆；114-销体；115-弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图6所示，本发明提供了一种车门铰链锻件的成形方法，包括具体步骤：
步骤100、对锻件棒料进行预加热和表面铁屑清理，随后进行高温煅烧；
步骤200、将煅烧后的棒料进行工步折弯制坯，并且在制坯后经过高压除磷，去除制坯原料表面的氧化膜；
步骤300、对获得的坯料进行初锻和终锻，获得成型锻件；
其中，在初锻和终锻过程中通过压缩空气吹去锻造模具型腔内氧化皮，同时网锻造模具型槽表面喷涂润滑剂；
步骤400、对成型锻件进行冲孔连皮和切边操作，然后进行锻件正火；
步骤500、对正火后的成型锻件进行抛丸打磨，获得最终成型产品。
其中，针对车门铰链锻件的成型方法中，铸造式铰链采用铸造的材料在进行金属液态成型时，且难以精确控制，使得铸件质量不够稳定，而对于本发明中的锻造成型的方法，能够在一定程度上避免铸造过程中的问题，还是需要对选用的锻造车门铰链锻件的原材料进行优选。
本发明中采用一种含碳量≤0.2％的低合金高强度结构钢为棒料，进行锻造成形。该材料不仅具有高强度、抗疲劳、抗冲击、抗腐蚀、抗低温、耐磨、焊接和易加工等特点，广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器、特种设备等。并且采用Q355D钢为材料的门铰链不仅能提高其机械性能，还能在减少机加工成本，提高产品装配精度，使得铰链能够达到装配的强度与位置要求。
在步骤100中：
(1)煅烧加热温度1100℃±20℃，且需要每小时检查一次；
(2)煅烧加热时，严禁过烧过热，严禁急烧导致表面氧化严重现象，为此在煅烧的过程中，通入保护气和氧气的混合气体，通入一定比例氧气的目的是为了氧化棒料中的杂质，而加入的保护气能够满足快速提升温度的需求，将棒料快速加热到目标锻造温度；
由于煅烧加热生产时，高出工艺温度范围的圆料报废，因此通入保护气的目的也是为了避免温度过高；低于或等于工艺温度范围的允许再加热，待冷却之后集中重新加热，但不得超过三次加热。
而在锻造的步骤中：
预锻打击一次，能量为220焦耳，终锻打击一次，能量为130焦耳；
每次锻打之前必须进行模具预热，预热温度250℃-300℃；
初锻温度不小于1050℃，如在生产过程中出现异常导致始锻温度不够而停止生产，重新加热锻打，同一坯料不可入炉三次，否则作报废处理；
锻造过程中，操作者应用压缩空气吹去型腔内氧化皮，同时往型槽表面喷涂润滑剂；锻造润滑用石墨乳配比：1kg石墨乳加5-10kg水；将配好的石墨乳水溶液倒入压力罐中，并用压缩空气搅拌均匀，然后备用。
进一步地，在现有锻件工艺中，初锻和终锻的型腔在尺寸结构上存在轻微的差别，例如长度、面积以及形状。
始锻(预锻)对锻造质量、变形能力和加工效率等方面都有着非常大的影响。一般来说，金属的始锻应该高于其晶界形变，这样才能够保证在锻造过程中材料不会出现开裂、拉伸等问题。同时，始锻还应该考虑到金属的化学成分、晶粒尺寸等因素。
控制终锻对于金属的性能和形状有着非常重要的影响。一般来说，终锻应该高于金属的再结晶，这样可以使材料在锻造中得到很好的变形。同时，过高或者过低的终锻都会对金属的性能造成一定的影响。
总的来说，始锻和终锻都是受到材料的性质和锻造工艺的影响，需要根据具体情况进行调整。合理控制这两个参数对于提高锻造工艺的效率和优化锻造产品的质量都有着非常重要的作用，其目的是控制锻造过程中锻件的形变，从而获得更加优秀的金属性能。
为此，本发明中提出在同一模具中设置初锻型腔和终锻型腔，通过两个型腔的结构差别来进行二次锻造，从而对材料在锻造过程中的变形进行准确控制。获得更佳的锻件结构性能。
由于本发明中，初锻和终端需要在不同的型腔中进行，因此需要对初锻和终锻状态下的锻件进行转移。为此，本发明中在步骤200中，对煅烧后的棒料进行工步折弯制坯的具体方法包括：
步骤201、对煅烧后的棒料进行两端部进行设定轴向长度的径向切除或者锻压，在所述棒料的端部形成凸起，其中，使凸起的长度大于目标锻件的端部成型结构的沿棒料轴向的长度；
步骤202、对凸起的中间进行沿所述棒料径向锻压形成压槽，随后对棒料主体部分进行目标形状的工步折弯，获得端部带有凸起的坯料。
由于现有的锻件为了追求完整性，锻件通常在模具中完全锻压成型，对于锻件的操作则需要通过机械手进行伸入锻件内容进行夹持，显然对于较为平面化或者无较为理想的夹持点的锻件，对于锻件的转运工作则具备一定的限制作用。也就需要提供特殊的设计夹持结构。
本发明中则是考虑到棒料的选择，并则在棒料阶段提供能够夹持初锻后的锻件的支撑位置或者夹持点，来提高锻件在初锻型腔和终锻型腔中的转运效率，也就是在棒料的端部设置能够引导棒料形变和锻压过程中保持结构形状的凸起，可以是焊接或者利用棒料本身的结构进行切削成型。
在凸起的中间设计压槽，是为提供保持锻件位置的夹持点，其作用相当于螺栓端部的螺纹调整钢锤槽或螺栓槽。
对于获得端部带有凸起的坯料进行初锻和终锻的具体方法包括：
步骤301、在锻压模具上设置初锻型腔和终锻型腔，并在初锻型腔和终锻型腔的侧边配合设置用于安装所述凸起的孔槽，使得在坯料放入初锻型腔或终锻型腔后，坯料端部的凸起能够进入锻压模具的孔槽中；
步骤302、对锻压模具中坯料进行初锻，同时凸起沿所述的初锻型腔的孔槽发生导向形变，获得初锻件；
步骤303、锻压模具的锻造上模和锻造下模进行一次脱模，随后通过转运机构夹持初锻件两端的凸起，将初锻件转移至终锻型腔中，随后锻造上模和锻造下模再次合模锻压，对终锻型腔中的初锻件进行终锻。
在步骤301中，设置初锻型腔和终锻型腔中放置的锻件呈中心对称，所述转运机构将初锻型腔中的初锻件通过180°的翻转进入终锻型腔中。
还包括初锻和终锻一体化设备，一体化设备包括：
底座1，底座1上设置有用于安装锻造下模2的装配槽；
四个导向支架3，设置在装配槽的四周，锻造下模2的拐角处设置有与导向支架3相配合的导槽4。
转运机构，设置在底座1的两侧，转运机构用于在锻造上模8脱离锻造下模2时，从孔槽中夹持凸起，并以凸起为转动轴进行转动，使得锻造下模2的初锻型腔6中的初锻件进入锻造下模2的终锻型腔7。
其中，转运机构具体为多自由度机械臂或机械手。
进一步地，在锻造的过程中，由于氧化作用，锻腔内还是会存在氧化皮，如果直接进行锻件从初锻型腔到终锻型腔的转运，会使得氧化皮粘附在锻件的表面，再次锻压的时候，氧化皮影响锻件的表面成型。
为此，锻造上模8的上部中间设置有连接轴9，连接轴9与压力机的输出端活动套接，连接轴9能够沿压力机的输出端轴向位移；
底座1上设置有往复驱动机构10，往复驱动机构10用于在压力机进行锻造上模8和锻造下模2脱模且锻造上模8不脱离导向支架3时，驱动锻造上模8做与锻造下模2的接触和分离的往复动作。
也就是在锻件的初锻完成后，压力机抬升锻造上模，进行脱模动作时，通过锻造上模和锻造下模的微距离的接触震动来敲击锻件，从而使得氧化皮脱离锻件，随后锻件转运的过程中，进行锻件的翻转动作进入终锻型腔中，从而使得氧化皮脱离。
本发明为了更好的说明上述技术方案，提供了一种往复驱动机构10的具体实施方式，包括安装在导向支架3顶部的旋转锁止组件11以及连接在旋转锁止组件11上的偏心动作部5，其中偏心动作部5具体为一种将偏心转动转化为直线运动的结构，为现有技术，本发明中不过多赘述。
其中，旋转锁止组件11用于连接锻造上模8的四个边角，偏心动作部5用于驱动旋转锁止组件11沿导向支架3的轴向上、下移动，带动锻造上模8做与锻造下模2接触和分离的往复动作。
本发明中将往复驱动机构10和锻造上模与锻造下模之间的导向结构进行一体化设计，从而避免了锻造模具存在过度的附加结构，影响锻件正火时的带炉加热过程。
进一步地，本发明提供了一种旋转锁止组件11的具体实施方式：
包括沿导向支架3的轴向安装在导向支架3上的套杆111，沿套杆111的轴向安装在套杆111上的转轴杆113，套杆111内部设置有伺服舵机112，伺服舵机112的底部连接导向支架3的内底部，伺服舵机112的输出端通过花键连接转轴杆113，转轴杆113位于套杆111上部的末端连接有销体114，销体114与转轴杆113垂直，套杆111的杆身上套装有弹簧115，弹簧115的一端与套杆111的外壁固定连接，弹簧115的另一端与导向支架3的内壁固定连接。
其中，伺服舵机112用于驱动转轴杆113转动，使销体114接触锁止或者脱离锻造上模8。
偏心动作部5的输出端连接套杆111的底部，并在销体114接触锁止锻造上模8时，驱动套杆111、转轴杆113以及销体114上、下移动，带动锻造上模8做与锻造下模2接触和分离的往复动作。
进一步说明地是，本发明中的初锻型腔和终锻型腔之间的转运动作，可以有动机将本发明中的模具应用于流水线式的锻件的锻造，也就是当初锻型腔中的初锻件转移至终锻型腔内后，随机从外部转送坯料进入初锻型腔中。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。
Claims (10)
1.一种车门铰链锻件的成形方法，其特征在于，包括具体步骤：
步骤100、对锻件棒料进行预加热和表面铁屑清理，随后进行高温煅烧；
步骤200、将煅烧后的棒料进行工步折弯制坯，并且在制坯后经过高压除磷，去除制坯原料表面的氧化膜；
步骤300、对获得的坯料进行初锻和终锻，获得成型锻件；
其中，在初锻和终锻过程中通过压缩空气吹去锻造模具型腔内氧化皮，同时网锻造模具型槽表面喷涂润滑剂；
步骤400、对成型锻件进行冲孔连皮和切边操作，然后进行锻件正火；
步骤500、对正火后的成型锻件进行抛丸打磨，获得最终成型产品。
2.根据权利要求1所述的一种车门铰链锻件的成形方法，其特征在于，在步骤100中，对锻件棒料进行高温煅烧的温度控制在1100℃±20℃，并且在煅烧的过程中，垂直锻件棒料的放置面通入保护气和氧气的混合气体。
3.根据权利要求1所述的一种车门铰链锻件的成形方法，其特征在于，在步骤200中，对煅烧后的棒料进行工步折弯制坯的具体方法包括：
步骤201、对煅烧后的棒料进行两端部进行设定轴向长度的径向切除或者锻压，在所述棒料的端部形成凸起，其中，使凸起的长度大于目标锻件的端部成型结构的沿棒料轴向的长度；
步骤202、对凸起的中间进行沿所述棒料径向锻压形成压槽，随后对棒料主体部分进行目标形状的工步折弯，获得端部带有凸起的坯料。
4.根据权利要求3所述的一种车门铰链锻件的成形方法，其特征在于，对于获得端部带有凸起的坯料进行初锻和终锻的具体方法包括：
步骤301、在锻压模具上设置初锻型腔和终锻型腔，并在初锻型腔和终锻型腔的侧边配合设置用于安装所述凸起的孔槽，使得在坯料放入初锻型腔或终锻型腔后，坯料端部的凸起能够进入锻压模具的孔槽中；
步骤302、对锻压模具中坯料进行初锻，同时凸起沿所述的初锻型腔的孔槽发生导向形变，获得初锻件；
步骤303、锻压模具的锻造上模和锻造下模进行一次脱模，随后通过转运机构夹持初锻件两端的凸起，将初锻件转移至终锻型腔中，随后锻造上模和锻造下模再次合模锻压，对终锻型腔中的初锻件进行终锻。
5.根据权利要求4所述的一种车门铰链锻件的成形方法，其特征在于，
在步骤301中，设置初锻型腔和终锻型腔中放置的锻件呈中心对称，所述转运机构将初锻型腔中的初锻件通过180°的翻转进入终锻型腔中。
6.根据权利要求4所述的一种车门铰链锻件的成形方法，其特征在于，
还包括初锻和终锻一体化设备，用于对端部带有凸起的坯料进行初锻和终锻，所述一体化设备包括：
底座(1)，所述底座(1)上设置有用于安装所述锻造下模(2)的装配槽；
四个导向支架(3)，设置在所述装配槽的四周，所述锻造下模(2)的拐角处设置有与所述导向支架(3)相配合的导槽(4)；
转运机构，设置在所述底座(1)的两侧，所述转运机构用于在锻造上模(8)脱离所述锻造下模(2)时，从孔槽中夹持所述凸起，并以所述凸起为转动轴进行转动，使得锻造下模(2)的初锻型腔(6)中的初锻件进入锻造下模(2)的终锻型腔(7)。
7.根据权利要求6所述的一种车门铰链锻件的成形方法，其特征在于，
所述锻造上模(8)的上部中间设置有连接轴(9)，所述连接轴(9)与所述压力机的输出端活动套接，所述连接轴(9)能够沿压力机的输出端轴向位移；
所述底座(1)上设置有往复驱动机构(10)，所述往复驱动机构(10)用于在压力机进行锻造上模(8)和锻造下模(2)脱模且所述锻造上模(8)不脱离导向支架(3)时，驱动所述锻造上模(8)做与所述锻造下模(2)的接触和分离的往复动作。
8.根据权利要求7所述的一种车门铰链锻件的成形方法，其特征在于，所述往复驱动机构(10)包括安装在所述导向支架(3)顶部的旋转锁止组件(11)以及连接在所述旋转锁止组件(11)上的偏心动作部(5)；
其中，所述旋转锁止组件(11)用于连接所述锻造上模(8)的四个边角，所述偏心动作部(5)用于驱动所述旋转锁止组件(11)沿所述导向支架(3)的轴向上、下移动，带动所述锻造上模(8)做与所述锻造下模(2)接触和分离的往复动作。
9.根据权利要求8所述的一种车门铰链锻件的成形方法，其特征在于，所述旋转锁止组件(11)包括沿所述导向支架(3)的轴向安装在所述导向支架(3)上的套杆(111)，沿所述套杆(111)的轴向安装在所述套杆(111)上的所述转轴杆(113)，所述套杆(111)内部设置有伺服舵机(112)，所述伺服舵机(112)的底部连接所述导向支架(3)的内底部，所述伺服舵机(112)的输出端通过花键连接所述转轴杆(113)，所述转轴杆(113)位于套杆(111)上部的末端连接有销体(114)，所述销体(114)与所述转轴杆(113)垂直，所述套杆(111)的杆身上套装有弹簧(115)，所述弹簧(115)的一端与所述套杆(111)的外壁固定连接，所述弹簧(115)的另一端与所述导向支架(3)的内壁固定连接。
10.根据权利要求9所述的一种车门铰链锻件的成形方法，其特征在于，所述伺服舵机(112)用于驱动所述转轴杆(113)转动，使所述销体(114)接触锁止或者脱离所述锻造上模(8)；所述偏心动作部(5)的输出端连接所述套杆(111)的底部，并在所述销体(114)接触锁止所述锻造上模(8)时，驱动所述套杆(111)、所述转轴杆(113)以及所述销体(114)上、下移动，带动所述锻造上模(8)做与所述锻造下模(2)接触和分离的往复动作。
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