李重陽(yáng)秦 峰盧 杉（.焦作市政工程建設(shè)集團(tuán)有限公司，河南 焦作 454000；.焦作錦標(biāo)機(jī)械制造有限公司，河南 焦作 454000；.焦作大學(xué)，河南 焦作 45400）

重型汽車半軸加工用整體擺碾模具

李重陽(yáng)1秦 峰2盧 杉3
（1.焦作市政工程建設(shè)集團(tuán)有限公司，河南 焦作 454000；2.焦作錦標(biāo)機(jī)械制造有限公司，河南 焦作 454000；3.焦作大學(xué)，河南 焦作 454003）

文章介紹了汽車半軸工藝原理及特點(diǎn)，針對(duì)半軸法蘭擺碾成形存在的問(wèn)題，進(jìn)行環(huán)碾裝置設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)模具實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，表明使用該模具后，半軸毛坯成形質(zhì)量和生產(chǎn)效率明顯提高。

汽車半軸；擺碾技術(shù)；模具

汽車半軸是汽車差速器與驅(qū)動(dòng)輪之間傳遞扭矩的長(zhǎng)軸類鍛件，其內(nèi)端一般通過(guò)花鍵與半軸齒輪連接，外端與汽車輪轂連接，是汽車上傳遞動(dòng)力的重要零部件。由于目前載重汽車大都處于超載工作狀態(tài)，并且路況不太好，后橋半軸常發(fā)生早期斷裂，給用戶造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起行車安全事故，因此半軸鍛造質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系到汽車的整體傳動(dòng)。

傳統(tǒng)半軸壓力加工種類繁多，可采用自由鍛、胎模鍛等壓力成型，這些加工方法對(duì)于生產(chǎn)中小直徑零件具有優(yōu)勢(shì)，但是，對(duì)于大直徑產(chǎn)品而言，設(shè)備往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜、噸位較大，并且功耗高，所以很難用傳統(tǒng)的加工方法進(jìn)行加工。因此研究汽車半軸擺碾工藝，對(duì)實(shí)現(xiàn)汽車半軸高效、高精度和節(jié)能化生產(chǎn)，具有一定的實(shí)際意義和應(yīng)用前景。

1.擺碾及其工藝特點(diǎn)

擺輾機(jī)的擺輾是利用一個(gè)繞中心迅速滾動(dòng)的圓錐形上模對(duì)毛坯端面局部加壓，使毛坯逐步成形的一種加工方法。由于擺動(dòng)輾壓變形是局部接觸順序加壓，其接觸面積和單位壓力都比較小，因此擺輾加工具有下述特點(diǎn)：

（1）加工成本低，節(jié)省工藝材料，減少模具震動(dòng)，減少設(shè)備噸位。

（2）鍛件質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高。由于擺碾力小，可以用于冷狀態(tài)加工，從而提高鍛件精度。擺動(dòng)碾壓成形使鍛件坯料變形均勻，且使零件表面產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，明顯提高零件的機(jī)械性能。

（3）擺動(dòng)碾壓成形適于加工厚度較小且外形復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件。

（4）擺動(dòng)碾壓成形所用的模具壽命高。

（5）擺碾成形的工作環(huán)境好、勞動(dòng)強(qiáng)度低，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。

圖1所示為重型汽車半軸零件圖，鍛件法蘭盤與桿部的截面積比約為14:1，屬于截面積變化較大、形狀復(fù)雜的鍛件。由于一體式結(jié)構(gòu)在成形過(guò)程中變形過(guò)大，采用傳統(tǒng)的墩粗、擺碾工藝無(wú)法加工成形，國(guó)內(nèi)大多采用平鍛機(jī)鍛造成形或采用焊接成形工藝進(jìn)行加工，采用此類加工工藝存在設(shè)備成本較高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、制造成本高等不足，為了解決上述問(wèn)題，考慮采用楔橫軋制工藝與擺碾聯(lián)合技術(shù)，選用DW99-160型擺碾機(jī)，通過(guò)環(huán)形擺碾裝置實(shí)現(xiàn)成形工藝。

圖1 重型汽車半軸零件

2.擺碾裝置設(shè)計(jì)

擺碾加工設(shè)備是通過(guò)擺頭的擺動(dòng)輾壓，可以將加熱的餅類工件表面擴(kuò)展延伸，可以用小噸位設(shè)備加工更大的法蘭，但這種加工設(shè)備中的擺頭要做偏心搖擺動(dòng)作，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力不均衡，導(dǎo)致擺頭軸承壽命很短，由此加工的法蘭直徑也有一定限度。

設(shè)計(jì)汽車半軸加工用環(huán)碾裝置，如圖2所示。頂面為具有平面11的放置模具的托臺(tái)7，托臺(tái)7上方設(shè)有輥壓裝置，輥壓裝置包括圓周對(duì)稱設(shè)置的至少兩個(gè)尖端相對(duì)設(shè)置的錐形輥?zhàn)?和錐形輥?zhàn)由戏降倪B接架3，錐形輥?zhàn)?均橫向設(shè)置，且圓錐面最低端圓錐線12沿水平方向延伸，圓錐形輥?zhàn)?的大端中心處均固設(shè)輥軸4，兩輥軸4均插接于連接架3下部，連接架3上設(shè)置豎向的轉(zhuǎn)軸2，轉(zhuǎn)軸2與電機(jī)1驅(qū)動(dòng)連接。圓錐形輥?zhàn)?在轉(zhuǎn)軸2兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置。碾壓裝置還包括底端為圓錐狀的壓輥9，壓輥9的圓錐狀部分尖端向下且該部分的圓錐面兩側(cè)分別與圓錐形輥?zhàn)?的尖端錐面壓接。壓輥9的頂端設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸8，旋轉(zhuǎn)軸8插接于連接架3上，壓輥9可在圓錐形輥?zhàn)?的帶動(dòng)下繞軸8旋轉(zhuǎn)。在連接架3與輥軸4之間以及旋轉(zhuǎn)軸8與連接架3之間均設(shè)置軸承5。

圖2 全封閉式整體擺碾模具

工作原理：工作時(shí)，托臺(tái) 7上方安裝有模具13，先將處于鍛造加熱狀態(tài)的鋼件10放置于模具13上的平面上，電機(jī)1通過(guò)連接架3帶動(dòng)圓錐形輥?zhàn)?圍繞轉(zhuǎn)軸2形成豎直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，利用圓錐形輥?zhàn)?不斷向下進(jìn)行碾壓，本加工用環(huán)碾裝置可將鋼件10碾壓成所需的汽車主軸鍛件。壓輥9可向圓錐形輥?zhàn)?力量較薄弱的尖端施壓，起到使工件受壓均勻的作用。

本裝置除了加工汽車半軸外，還可完成餅類、高頸法蘭件等其他零件加工，將圓錐形輥?zhàn)?在圓周方向均勻布置三個(gè)或者更多，也能使轉(zhuǎn)軸2不受偏心搖擺力矩作用，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。另外，根據(jù)不同加工鋼件10的需求，在錐形棍子6的錐形表面不同的位置設(shè)計(jì)出不同的凸臺(tái) 14，如圖2（b）裝置還可加工表面帶有環(huán)形凸起的高頸法蘭件。

該擺碾裝置在企業(yè)中使用，成功解決了分模飛邊及錯(cuò)模問(wèn)題，產(chǎn)品加工余量由 2mm降低至1.5mm，廢品率由0.2%降低至 0.05%，后道工序生產(chǎn)效率提高 10%以上。

3.結(jié)論

本裝置是一種新型壓力加工成型設(shè)備，可以對(duì)被加熱的工件進(jìn)行壓力加工，使工件達(dá)到所需的形狀；使用小的噸位即可達(dá)到加工大直徑餅類、高頸法蘭的目的，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)。

（責(zé)任編輯 張 蓓）

Whole Pendulum Grinding Die for Heavy Truck Halfshaft Processing

LI Chongyang1QIN Feng2LU Shan3
（1.Jiaozuo Municipal Construction Group Co.Ltd.，Jiaozuo；
2.Jiaozuo Jinbiao Machinery Manufacturing Co.Ltd.，Jiaozuo；
3.Jiaozuo University，Jiaozuo 454003，China）

The principle and characteristics of automobile halfshaft technology is introduced，and the problem of the half shaft flange is put out.The design of the ring is carried out.Through the actual production of the die，it shows that the forming quality and the production efficiency of the half shaft are obviously improved.

automobile halfshaft；pendulum grinding technology；die

TG316

B

1008-7257（2015）04-0085-02

2014-12-08

李重陽(yáng)（1968-），男，河南正陽(yáng)人，焦作市政工程建設(shè)集團(tuán)有限公司工程師，研究方向：機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造與安裝。