文／王子孝，吳江，楊象勇·浙江萬(wàn)里揚(yáng)精密制造有限公司

本文主要介紹一種CVT 輸入壓板反擠壓精鍛工藝的研發(fā)應(yīng)用，原常規(guī)正擠壓鍛造工藝存在諸多問(wèn)題，無(wú)法批量生產(chǎn)，通過(guò)對(duì)原工藝存在的問(wèn)題進(jìn)行深入剖析，提出一種反擠壓精鍛新工藝。通過(guò)對(duì)反擠壓工藝分析研究后，制定實(shí)施了反擠壓精鍛模具和工藝設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)控制方案，經(jīng)過(guò)反擠壓精鍛工藝驗(yàn)證表明，該反擠壓精鍛工藝解決了原工藝存在的所有問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了批量自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

CVT 是一種汽車用無(wú)級(jí)變速器，輸入壓板是CVT 變速器的重要核心零件之一。

本文主要對(duì)一種CVT 輸入壓板反擠壓精鍛工藝進(jìn)行研發(fā)應(yīng)用。原常規(guī)正擠壓鍛造工藝存在諸多問(wèn)題，且無(wú)法批量生產(chǎn)，此次主要是研發(fā)一種反擠壓精鍛新工藝，包括原常規(guī)正擠壓工藝存在的問(wèn)題剖析、反擠壓精鍛工藝分析、反擠壓精鍛模具和工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)、反擠壓精鍛工藝試驗(yàn)，力求解決原工藝存在的所有問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用。

原常規(guī)正擠壓工藝存在的問(wèn)題

原常規(guī)正擠壓工藝產(chǎn)品和模具圖見(jiàn)圖1，本研究中的CVT 輸入壓板按常規(guī)鍛造工藝設(shè)計(jì)，碗口朝下，鍛造時(shí)該部位在下模，型腔A/B 中的金屬由上往下正擠壓填充(金屬流動(dòng)方向與上模運(yùn)動(dòng)方向一致為正擠壓)。該產(chǎn)品材質(zhì)為20CrMnTiH2，最大外徑φ168mm，高度為67mm，下料重量為5.5kg。工藝流程：加熱(1200℃)→預(yù)鍛→精鍛(螺旋壓機(jī))→沖孔。實(shí)際生產(chǎn)中存在的主要問(wèn)題如下：

圖1 原常規(guī)正擠壓工藝產(chǎn)品和模具圖

⑴產(chǎn)品飛邊大。主要原因是將預(yù)鍛坯料放于下模型腔之后，還有一半高出下模面，當(dāng)上模往下運(yùn)動(dòng)時(shí)，高出的部分金屬溢出下模型腔，在C 部位擠滿了縱向飛邊，甚至在下模面上產(chǎn)生較大的橫向飛邊。

⑵產(chǎn)品粘上模。由于較大的縱向橫向飛邊緊緊包裹在上模凸出部位所導(dǎo)致。

⑶產(chǎn)品頂出變形?？v向橫向飛邊冷卻快粘性大，緊緊粘在下模型腔壁，中間頂桿用力頂出時(shí)，兩邊卡滯，導(dǎo)致產(chǎn)品變形。

⑷產(chǎn)品填充不足。填充不足的部位主要是下模型腔最深處的D/E 位置，容易形成R(5 ～10)mm 的大圓角，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。主要原因是部分金屬外溢導(dǎo)致坯料不足，同時(shí)有氧化皮和脫模劑等殘?jiān)逊e在該深腔處。

⑸成品率低。由于粘模和變形，以及填充不足的產(chǎn)品較多，廢品率達(dá)10%。

⑹生產(chǎn)效率低。主要由于粘模導(dǎo)致反復(fù)拆裝模具，班產(chǎn)量不足500 件。

⑺不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。工藝不成熟，無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)械手搬運(yùn)，需5 人操作。

反擠壓精鍛工藝分析

通過(guò)上述分析，發(fā)現(xiàn)其根源在于預(yù)鍛后的坯料高出下模面，過(guò)早溢出下模型腔導(dǎo)致飛邊大、粘上模、頂出變形等一系列問(wèn)題。經(jīng)過(guò)逆向思考，提出將產(chǎn)品倒過(guò)來(lái)，碗口朝上鍛造，相比于原產(chǎn)品，除了形狀倒過(guò)來(lái)以外，還在F 處做出一個(gè)小臺(tái)階，節(jié)省部分原材料。

如圖2 所示，該反擠壓精鍛工藝成形正好和原工藝相反，也就是型腔H/J 里面的金屬?gòu)南峦戏磾D壓填充(金屬流動(dòng)方向與上模運(yùn)動(dòng)方向相反為反擠壓)。

圖2 反擠壓新工藝產(chǎn)品和模具圖

該反擠壓工藝優(yōu)點(diǎn)在于：⑴預(yù)鍛后的坯料放在下模型腔中就完全在型腔里面，不會(huì)過(guò)早溢出到模具型腔之外，從根源上杜絕原工藝一系列問(wèn)題的產(chǎn)生。⑵較深的型腔H/J 位于上模，不存在氧化皮和脫模劑殘?jiān)逊e的問(wèn)題。

反擠壓模具和工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

⑴型腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了徹底改變，下模型腔變深，具有深腔的部分被設(shè)計(jì)到上模。

⑵該反擠壓模具型腔側(cè)面接觸熱鍛件的面積，上下模比值為1.2：1(原正擠壓僅為1：10)，如按常規(guī)設(shè)計(jì)，大概率粘上模，需將拔模斜度中的上模適當(dāng)放大，下模適當(dāng)減小，這是該模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵核心，既要保證產(chǎn)品不粘上模，又要保證產(chǎn)品留在下模，頂出不變形。

工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

⑴模具噴淋需要做特殊調(diào)整，上模多噴下模少噴，調(diào)整好劑量。

⑵選用合適的脫模劑，保證產(chǎn)品不粘模具。

⑶調(diào)整設(shè)備合適的打擊能量，保證產(chǎn)品正好能成形即可。

反擠壓精鍛工藝試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工藝驗(yàn)證，該產(chǎn)品通過(guò)反擠壓精鍛工藝獲得成功，反擠壓產(chǎn)品3D 造型圖和產(chǎn)品實(shí)物見(jiàn)圖3。試驗(yàn)結(jié)果如下：

圖3 反擠壓產(chǎn)品3D 造型圖和產(chǎn)品實(shí)物

⑴下料重量由5.5kg下降到5.3kg，價(jià)值1元以上；每年可節(jié)材上百萬(wàn)元。

⑵解決了原工藝存在的產(chǎn)品飛邊大、粘上模、頂出變形、填充不足等問(wèn)題。

⑶經(jīng)過(guò)數(shù)萬(wàn)件批量生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，廢品率由原來(lái)的10%下降到0.2%。

⑷班產(chǎn)量由原500 件提升到1500 件。

⑸實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手自動(dòng)化生產(chǎn)，單班節(jié)省操作工4名。

結(jié)論

⑴CVT 輸入壓板反擠壓精鍛工藝，通過(guò)模具和工藝設(shè)計(jì)控制是完全可行的。

⑵CVT 輸入壓板反擠壓精鍛工藝，經(jīng)過(guò)批量驗(yàn)證是穩(wěn)定可靠的，經(jīng)濟(jì)效益可觀，在類似產(chǎn)品中具備推廣應(yīng)用價(jià)值。