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        汽車法蘭盤閉式鍛造技術(shù)

        2015-06-21 10:34:04李養(yǎng)娟高陽軍陜西法士特齒輪有限責任公司
        鍛造與沖壓 2015年11期
        關(guān)鍵詞:下模法蘭盤型腔

        文/李養(yǎng)娟,高陽軍·陜西法士特齒輪有限責任公司

        汽車法蘭盤閉式鍛造技術(shù)

        文/李養(yǎng)娟,高陽軍·陜西法士特齒輪有限責任公司

        通過Deform-3d模擬軟件,對汽車法蘭盤閉式鍛造工藝進行計算機仿真,結(jié)果表明所采用的鍛造技術(shù)是合理的。采用該閉式鍛造技術(shù)既提高了汽車法蘭盤的質(zhì)量,也降低了材料損耗和廢品率,還簡化了后續(xù)機加工序。

        汽車法蘭盤在使用過程中起著很重要的作用。它既承受汽車的重力,又對齒轂的傳動提供精確的導向。其外形結(jié)構(gòu)復雜,軸承孔位較深,對鍛件質(zhì)量和精度要求都較高。所以采用先進的鍛造技術(shù),對于汽車法蘭盤的制造有著至關(guān)重要的意義。閉式鍛造既能節(jié)省原材料,又省去了切邊工序,同時提高了工作效率,可有效的降低生產(chǎn)成本。Deform-3d模擬技術(shù)的應用,既能有效避免設計及生產(chǎn)過程中工藝及模具設計的缺陷,同時能縮短制模周期,在實際生產(chǎn)過程中有很大的實用價值。

        鍛件毛坯圖的設計

        法蘭盤結(jié)構(gòu)的鍛件毛坯圖的設計和其他圓餅件鍛件設計是一樣的,其鍛件毛坯拔模角取1.5°~2°,直徑方向上單邊余量取2~2.5mm,由于鍛造型腔較深,容易產(chǎn)生氧化皮墊傷,厚度方向上取單邊余量2.5~3mm。

        圖1 法蘭盤零件圖及鍛件圖

        鍛造工步圖

        閉式鍛造常采用剪切下料,而剪切下料存在端面壓扁、斷面不圓及斷面傾角等問題,對于深型腔法蘭盤閉式鍛造而言,下料的高徑比一般在2.0~2.5之間,所以選擇采用平砧鐓粗。此次設計在下鐓粗臺上刻有一個深23mm的槽,這樣既能去除坯料側(cè)面的氧化皮,又能有效的在鐓粗時對棒料進行定位,有助于預鍛型腔的填充。

        終鍛工步的設計是根據(jù)鍛件圖考慮其熱脹量后設計的。預鍛工步設計應使預鍛時的法蘭小而厚,要保證形槽底部與終鍛處形狀近似相同,多余的金屬保留在上法蘭部分。終鍛成形時,通過對上法蘭的鐓粗,金屬快速的流向深軸型腔部分。圖2為閉式深型腔法蘭盤鍛造工步圖。

        鍛造模具設計

        由于熱模鍛壓力機設備的整體剛性好,并采用“象鼻形”的滑塊,所以鍛件的尺寸精度及鍛模壽命與模鍛錘相比有較大的提高。且熱模鍛壓力機有自動頂料裝置、滑塊行程次數(shù)高,易實現(xiàn)高質(zhì)量、高精度和高效率的現(xiàn)代工藝要求。

        圖2 閉式深型腔法蘭盤鍛造工步圖

        模具結(jié)構(gòu)設計采用分體式結(jié)構(gòu),其優(yōu)點是能有效的節(jié)省模具材料,并能簡化模具加工工藝,同時由于上模、下模固定圈在鍛造過程中很少受到?jīng)_擊和磨損,所以其使用壽命可達到10萬件,遠遠高于上模、下模的壽命。同時在設計時,讓上模進入下模鑲塊5~10mm,采用小間隙配合,對鍛造錯差有很好的抑制效果。

        由于法蘭盤凸緣部分比軸桿部分的直徑大很多,而且軸桿部分比較長,法蘭盤內(nèi)孔偏小,如果采用反擠壓成形很難保證凸緣部分充滿,且上模芯的磨損也會很嚴重,而常規(guī)的正擠成形的方法又很難使坯料很好的填充軸桿端部??紤]到上面兩種情況,采用一種半自由成形閉式鍛造的方法來有效的避免充不滿現(xiàn)象的發(fā)生,同時又改善了上模內(nèi)芯磨損嚴重的情況。模具設計圖如圖3所示。

        圖3 熱模鍛壓力機模具總裝圖

        Deform-3d成形模擬及生產(chǎn)實踐驗證

        利用Deform-3d對模具及工藝制定進行了模擬驗證,模擬結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出鐓粗下模型槽的設計對于預鍛定位有很大幫助,而且從預鍛到終鍛,只是法蘭盤凸緣部分的鐓粗成形,坯料對終鍛上模模芯摩擦也不大,可以有效提高上模的壽命。

        圖4 Deform-3d模擬結(jié)果

        按照以上模具及工藝設計,采用剪切的棒料進行實際鍛打,并測量生產(chǎn)的工件。結(jié)果顯示,工件尺寸符合鍛件毛坯圖設計要求。同時,上模和下模的模具壽命約為4000件,模具使用狀況良好。

        結(jié)論

        采用Deform-3d軟件進行模擬驗證的汽車法蘭盤閉式鍛造工藝及模具的設計,與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式比較,具有如下優(yōu)勢:

        ⑴通過Deform-3d模擬技術(shù)的應用,對實際生產(chǎn)有很大的指導作用。同時實際生產(chǎn)也證明了此鍛造技術(shù)的可行性。

        ⑵通過采用閉式鍛造技術(shù),工藝用料比開式鍛造每工件節(jié)省了2.04kg,同時省去了切邊工序,生產(chǎn)效率大大提高。

        ⑶閉式鍛造上模和下模的模具壽命為4000件,比之前用模鍛錘鍛造模具壽命提高了2倍。

        隨著鍛造技術(shù)的迅速發(fā)展及節(jié)能降耗需求的增加,鍛造工藝的要求會越來越高,閉式鍛造技術(shù)在鍛造中的應用會越來越廣泛,而Deform-3d模擬技術(shù)的應用,對閉式鍛造工藝的制定有著十分重要的指導作用。

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