CN101837412A - 一种汽车前轴预成形辊锻工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车前轴预成形辊锻工艺。包括：通过辊锻使得弯臂2和工字梁4的截面形状接近终锻件，弹簧座3的宽板部分已成形，两端拳头1的一端作为辊锻夹持头不变形，另一端形成矩形坯料。具体方法在辊锻第一道时将弹簧座的宽板部分成形，其它部分为矩形；辊锻第二道时，弹簧座部分不变形，除辊锻料头外截面形状已接近最终锻件要求。本工艺使得汽车前轴锻件在模锻前完成了大部分变形，且变形的难点-弹簧座宽板也已完成，但又为后续模锻留有余量，使其形状在模锻中可以得到完善，最终得到质优价廉的锻件。

Description

一种汽车前轴预成形辊锻工艺

技术领域

本发明涉及一种汽车前轴预成形辊锻工艺。尤其是应用于锻造领域的、使汽车前轴锻件在弯曲、终锻成形前，除辊锻料头外其余截面形状已接近最终锻件要求的汽车前轴辊锻工艺。

背景技术

汽车前轴属于长轴类大锻件，中重卡前轴一般在100Kg以上，而且形状复杂，弹簧座部分有深而窄的截面，在锻造中属于难成形锻件。辊锻属于回转压缩成形，多用于延伸变形为主的锻造过程，被辊锻的毛坯截面积减小，长度增加。辊锻是利用局部变形逐步积累来完成整体变形，所以变形抗力大大降低，可以使用多道次变形叠加成大变形。因此辊锻对于汽车前轴锻造非常适用。

近年来，辊锻工艺在汽车前轴锻造工艺中的应用不断增加。目前，辊锻工艺在汽车前轴锻造工艺中的应用主要有以下两方面。

第一种是制坯辊锻工艺。图11是第一道辊锻后的锻件图，图中截面41对应终锻件弹簧座部分，辊锻时无变形；截面40对应弯臂部分，截面42对应工字梁部分，这些位置在辊锻第一道时压扁成椭圆。图12是第二道辊锻后的锻件图，图中截面44对应终锻件弹簧座部分，无变形；截面43对应弯臂部分，截面45对应工字梁部分，这些位置在第一道辊锻完成后旋转90°，在第二道辊锻时辊成圆形。通过两道次的辊锻，将圆形棒料辊锻成不等截面积的坯料，截面形状仍为圆形，截面积大小分配依据锻件的截面积变化。锻件的形状由压力机上模锻来完成，后续的模锻工步是整体变形。这种工艺在模锻时需要万吨以上热模锻压力机或者10吨以上模锻锤，投资大，建设周期长，锻件材料利用率在75％-85％。

第二种是精密辊锻工艺。通过三或四道次的辊锻，将除两端拳头部分以外的部分成形到位，其中包括弹簧座、工字梁、弯臂等大变形区域，图1是汽车前轴终锻件示意图，其中2是弯臂，3是弹簧座，4是工字梁。图13是精密辊锻后的辊锻件图，可以看出图中46、47表示的弯臂部分、48表示的弹簧座部分及49、50表示的工字梁部分均已成形。这种工艺通过辊锻完成了整个锻件的90％以上的变形，后续的模锻在锻件的绝大部分均无变形。因此，这种工艺在模锻时仅需要2500吨摩擦压力机，且材料利用率在90％以上，。这种工艺的特点是设备投资小，建设周期短，具有很明显的经济效益，并且在节约成本上更具优势。但是，辊锻成形的复杂性使得锻件的充满程度不如第一种工艺，在模具调试时所遇到的不确定因素较多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在上述汽车前轴辊锻工艺的基础上提供一种适用于主要锻造设备采用辊锻机与10吨以上模锻锤相结合的汽车前轴预成形辊锻工艺，通过该辊锻工艺完成预成形的锻件在除料头外的部分都经过了变形，即图1中的2、3、4，并且形状接近终锻件要求，后续模锻中是整体变形。图14是弹簧座部分截面，52是辊锻成形形状，53是终锻成形形状；图15是工字梁部分截面，54是辊锻成形形状，55是终锻成形形状；图16是弯臂部分截面，56是辊锻成形形状，57是终锻成形形状；

本发明的目的是这样实现的。汽车前轴预成形辊锻通过两个道次的辊锻变形来完成。其工艺过程是：加热到可锻温度的圆形截面棒料一头被ZGD1000自动辊锻机的机械手夹持，送入第一道辊锻模进行第一道辊锻，完成变形后旋转90°，再送入第二道辊锻模进行第二道辊锻。两道次辊锻完成后即完成预成形辊锻全过程。

采用本发明的辊锻工艺，在后续模锻时的变形小，因此所需打击能量明显小于制坯辊锻工艺，就模锻锤击打次数而言，可减少一半。而材料利用率大于制坯辊锻工艺，可达到90％以上，不仅降低能耗又节约材料。与精密辊锻工艺相比，锻件的饱满程度明显提高，工艺调试周期大大缩短；由于辊锻道次减少，坯料直径选取值也相应减小，从而减小了料头部分模锻时的打击力。

附图说明

图1是汽车前轴变形部位特征说明；

图2是两道辊锻模安装在ZGD1000辊锻机上的示意图，双点划线时辊锻机的机体部分；

图3是第一道辊锻模示意图；

图4是第一道辊锻模典型截面图；

图5是第一道辊锻完成后的锻件设计图；

图6是第二道辊锻模示意图；

图7是第二道辊锻模典型截面图；

图8是第二道辊锻完成后的锻件设计图；

图9是终锻件图；

图10是终锻件弹簧座截面图；

图11是制坯辊锻第一道辊锻件图；

图12是制坯辊锻第二道辊锻件图；

图13是精密辊锻后的辊锻件图；

图14是弹簧座截面辊锻成形形状与终锻成形形状示意图；

图15是工字梁截面辊锻成形形状与终锻成形形状示意图；

图16是弯臂截面辊锻成形形状与终锻成形形状示意图；

具体实施方式

本发明具体实施以某一汽车前轴典型锻件为例。

本发明的辊锻装置包括第一道辊锻模和第二道辊锻模，安装在ZGD1000辊锻机上。图2是两道辊锻模的安装示意，图中5是第一道辊锻模，6是第二道辊锻模，7是上轧辊中心线，8是下轧辊中心线。

图3是第一道辊锻模，上模9和下模10均为扇形模且中心角相同，模具材料为5CrNiMo。为了便于加工和安装，9和10在圆周方向分成两块，使每块模具的中心角小于或等于90°。第一道辊锻模在辊锻机上安装中心角未使用部分，用配环11和12补齐。配环11和12的材料为45钢。

图3中的辊锻模展开图上标注了13、14、15、16四个典型截面的位置，图4是这四个典型截面的示意图。13A、14A、15A、16A表示上模，13B、14B、15B、16B表示下模。通过图4可以看出，第一道辊锻模在截面13、15、16的孔形均为矩形，只有截面14是倒置的T形。截面14所在部分为弹簧座部分，图4中14A与14B之间的窄缝处将会形成弹簧座的宽板部分，通过截面14的孔形辊锻成的锻件弹簧座的板宽已达到终锻件尺寸。

13A、15A、16A的型腔宽度与辊锻坯料的直径一致，使得坯料能顺利进入型腔。型腔侧壁带有1°至2°的拔模角。

14A中的拔模角取5°至7°，型腔底部宽度与终锻件中的弹簧座背筋宽度一至。14所示孔形具有强制展宽的作用，用于成形弹簧座的宽板部分，也是汽车前轴锻件中最宽的部分，是锻件成形的难点之一。

图5是第一道辊锻完成后的辊锻件示意图，17是辊锻时用于夹持的料头，18、19、20、21分别对应13、14、15、16辊锻后的四个典型截面。从图中19可以看出，第一道辊锻完成后，弹簧座的宽板已形成。

图6是第二道辊锻模，上模22和下模23均为扇形模且中心角相同。由于辊锻变形使坯料不断伸长，所以第二道辊锻模比第一道辊锻模中心角大，模具部分已占满辊锻机装模中心角，不需要使用配环。模具材料为5CrNiMo。

图6中的辊锻模展开图上标注了24、25、26、27、28、29六个典型截面的位置，图7是这六个截面的示意图。其中，24表示前轴拳头与弯臂的过渡部分，25表示弯臂部分，26表示弹簧座部分，27和28表示工字梁部分，29表示非夹持头端的拳头部分。24A、25A、26A、27A、28A、29A是上模，24B、25B、26B、27B、28B、29B是下模。

截面24、25、27、28的型腔形状已接近终锻件，截面积大于终锻件相应位置的截面，型腔宽度小于终锻相应位置，使得辊锻成形后坯料能顺利放入终锻型腔，型腔高度大于终锻相应位置2-3mm，使得终锻时坯料继续产生塑性变形。因此，在上述位置辊锻完成了其预成形。

截面29的形状为矩形，未达到终锻件形状，但通过辊锻使其截面积减小，为后续终锻起到了制坯的作用。

截面26的形状与截面14一致，弹簧座部分在第二道中不参与变形。但两截面成90°夹角，表示第一道辊锻完成后锻件需旋转90°后再进行第二道辊锻。这个旋转动作由负责夹持锻件的辊锻机械手完成。

图8是第二道辊锻完成后的辊锻件示意图，17是辊锻时用于夹持的料头，30、31、32、33、34、35分别对应24、25、26、27、28、29辊锻后的六个典型截面。图8和图5比较可以看出，第二道辊锻时在除弹簧座以外的部分均有变形。

图9是前轴终锻件图。截面36为弯臂部分，对应图8中的截面31；截面38为工字梁部分，对应图8中的截面33；可以看出辊锻后的形状已经接近终锻后的形状。

37为弹簧座部分的截面，对应图8中的截面32，图10是终锻件弹簧座的截面，39是弹簧座的宽板部分，可以看出辊锻后宽板部分已经成形了。

综上所述，本发明提供了一种使汽车前轴在辊锻时达到预成形的辊锻工艺。本工艺在辊锻时完成了整个锻造工艺的大部分变形，而且锻件变形的难点-弹簧座的宽板部分、工字梁部分均达到了终锻件的尺寸。但又为后续模锻提供了继续产生塑性变形的可能，使得锻件在最终的充满程度和材料利用率上比以往的工艺有所提高。

Claims (6)

1.一种汽车前轴预成形辊锻工艺；其特征在于：

①第一道辊锻是将弹簧座部分辊成截面为T字形，板宽尺寸已达到锻件要求尺寸，其余部分辊成矩形；

②第二道辊锻是弹簧座部分不参与变形，其余部分接近最终要求形状，截面积留有余量；

2.如权利要求1所述的一种汽车前轴预成形辊锻工艺，其特征在于用ZGD1000辊锻机，通过两道次辊锻，完成汽车前轴预成形；

3.如权利要求1所述的一种汽车前轴预成形辊锻工艺，其特征在于在第一道辊锻时将弹簧座部分的板宽尺寸辊锻到位；

4.如权利要求1所述的一种汽车前轴预成形辊锻工艺，其特征在于在第一道辊锻时弹簧座以外部分的矩形截面宽度与原始棒料直径相等，高度小于第二道相应截面的高度；

5.如权利要求1所述的一种汽车前轴预成形辊锻工艺，其特征在于在第二道辊锻时，汽车前轴弯臂部分截面形状按照锻件的相应部分的形状高度减少，宽度增加；

6.如权利要求1所述的一种汽车前轴预成形辊锻工艺，其特征在于在第二道辊锻时，汽车前轴工字梁部分截面形状按照锻件的相应部分的形状高度减少，宽度增加。

Images