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CN106694789A - 汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺及设备 - Google Patents

汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺及设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、预锻造：预锻造模具的上模芯与下模芯之间的形状为外星轮坯件与内星轮坯件连为一体的结构，其中外星轮坯件底部与内星轮坯件的上部连为一体；S2、终锻造：对预锻造完成的坯件进一步进行锻压成型；S3、冲压分割：采用冲压的方式将终锻造后的坯件的内星轮坯件和外星轮坯件分割开来。本发明对同种金属材料工件的形状、尺寸以及技术要求加以分析，综合起来科学的制定锻造工艺，以便实现省工、省料的目的。

Description

汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺及设备
技术领域
本发明涉及一种模锻工艺及设备，具体涉及一种汽车传动轴外星轮、内星轮坯件模锻工艺及设备，属于汽车传动轴零部件模锻工艺技术领域。
背景技术
汽车传动轴的内、外星轮装配在一起，并通过滚珠实现转动方向上的传动。汽车传动轴的内、外星轮是汽车传动轴的重要零部件。
现有的内、外星轮在制造的过程中，坯件采用模锻的方式分别进行锻造，然后再对坯件进行机械加工。
传动的制造方式，对内、外星轮坯件单独锻件进行锻造，冲孔时产生连皮，导致生产效率不高、材料利用率不高，并且在生产过程中的工作量比较大；而汽车传动轴用外星轮、内星轮产品中有较多冲孔，冲孔连皮的材料所占料耗较多，材料的利用率低，后续加工成本高。
发明内容
本发明的目的是：将内、外星轮坯件单件锻造改为2件组合在一起进行下料、锻造，能够从多方面取得较好的效果：减轻工人的劳动强度，提高生产效率，节约金属材料，减少能源消耗。
本发明采取以下技术方案：
一种汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、预锻造：预锻造模具的上模芯与下模芯之间的形状为外星轮坯件与内星轮坯件连为一体的结构，其中外星轮坯件底部与内星轮坯件的上部连为一体；S2、终锻造：对预锻造完成的坯件进一步进行锻压成型；S3、冲压分割：采用冲压的方式将终锻造后的坯件的内星轮坯件和外星轮坯件分割开来。
进一步的，终锻造时：内、外星轮坯件连接部位的高度为A，内外星轮连接部位至内星轮上端的距离为B，内外星轮连接部位的宽度为C，外星轮的高度为F，内星轮的高度为H；预锻造时：内、外星轮坯件连接部位的高度为D，内外星轮连接部位至内星轮上端的距离为E，外星轮的高度为G，内星轮的高度为I；则：A＝3-4mm，B＝0-5mm，C＝0.5-0.8mm，D＝A+1mm，E＝B，G＝F+1mm，I＝H+0.5mm。
更进一步的，所述冲压分割时，内外星轮连接部位采用直接冲孔切边。
一种权利要求1所述的汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺的设备，其特征在于：包括预锻造设备，终锻造设备、冲压切割设备；所述预锻造设备的上模芯与下模芯之间的空间形状为外星轮坯件与内星轮坯件连为一体的预锻造结构，其中外星轮坯件底部与内星轮坯件的上部连为一体；所述终锻造设备的上模芯与下模芯之间的空间形状为外星轮坯件与内星轮坯件连为一体的终锻造结构；所述冲压切割设备包括固定在上模座10下方的套锻内锻件冲孔切边冲头13、卸料板8；所述卸料板8通过弹性机构与上模座10连接，并与待锻造坯件外星轮坯件部分上部相对应；所述套锻内锻件冲孔切边冲头13与上模座10固定连接，并与待锻造坯件内星轮坯件部分上部相对应。
进一步的，所述套锻内锻件冲孔切边冲头13的外径略小于所述外星轮坯件部分的最小内径。
进一步的，终锻造设备的模腔：内、外星轮坯件连接部位的高度为A，内外星轮连接部位至内星轮上端的距离为B，内外星轮连接部位的宽度为C，外星轮的高度为F，内星轮的高度为H；预锻造设备的模腔：内、外星轮坯件连接部位的高度为D，内外星轮连接部位至内星轮上端的距离为E，外星轮的高度为G，内星轮的高度为I；则：A＝3-4mm，B＝0-5mm，C＝0.5-0.8mm，D＝(A+1)mm，E＝B，G＝(F+1)mm，I＝(H+0.5)mm。
进一步的，预锻造设备，终锻造设备均为两半式组装结构。
本发明的有益效果在于：
1)对同种金属材料工件的形状、尺寸以及技术要求加以分析，综合起来科学的制定锻造工艺，以便实现省工、省料的目的。
2)相比传统锻造方法，缩小加工余量，减轻单件锻件重量，并有利于切削加工，减少工件的装卡次数，为切削加工创造有利条件；
3)节省下料锯口的金属，减少下料工时，同时减少了两次加热，减少氧化，降低锻件质量，节省燃料；
4)切边废料的数量大大降低，提高了材料的利用率，降低了成本；
5)将内、外星轮坯件单件锻造改为2件组合在一起进行下料、锻造，能够从多方面取得较好的效果：减轻工人的劳动强度，提高生产效率，节约金属材料，减少能源消耗。
6)弹性区域采用Hook定律，塑性区域采用Prandtl-Reuss本构方程和Mises屈服准则分析工件的失稳、屈服等问题，优化了A、B、C、D、E、F、G、H、I等工艺参数，预测缺陷的产生和分析成形质量，在设计阶段解决存在的主要问题，改善套锻锻件质量，提高经济效益。
7)在保证锻件成型的前提下，材料利用率提高10％以上；
8)劳动效率提高45％以上。
附图说明
图1是汽车传动轴用外星轮的剖面图。
图2是与图1对应的汽车传动轴用外星轮的主视图。
图3是汽车传动轴用内星轮的剖面图，内星轮与外形轮之间通过弹珠进行配合，从而能够实现同步转动。
图4是锻造设备或终锻造设备的模具结构示意图。
图5是套锻内外锻件预热锻件图。
图6是套锻内外锻件终锻热锻件图。
图7是套锻预锻模上、下模芯的示意图。
图8是套锻终锻模上、下模芯的示意图。
图9是冲压切割设备的结构示意图。
图中，1.下模座，2.冲头座左右调节螺栓，3.左支撑板，4.重载矩形弹簧，5.弹簧导向柱，6.切边凹模左右调节螺栓，7.切边凹模调节螺栓固定框，8.卸料板，9.卸料板弹簧，10.上模座，11.冲孔切边冲头模柄固定销，12.冲孔切边冲头模柄，13.套锻内锻件冲孔切边冲头，14.套锻内外锻件，15.套锻内锻件冲孔冲头，16.套锻内锻件下压紧模型腔，17.切边凹模前后调节螺栓，18.套锻内锻件冲孔切边凹模，19.下压紧模，20.下压紧模固定板导向块，21.下压紧模固定板，22.右支撑板，23.冲孔冲头固定座，24.调节螺栓紧固螺帽，25.冲头座前后调节螺栓，26.冲头座前后调节螺栓支撑板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
实施例一：
参见图4-9，一种汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺，包括以下步骤：S1、预锻造：预锻造模具的上模芯与下模芯之间的形状为外星轮坯件与内星轮坯件连为一体的结构，其中外星轮坯件底部与内星轮坯件的上部连为一体；S2、终锻造：对预锻造完成的坯件进一步进行锻压成型；S3、冲压分割：采用冲压的方式将终锻造后的坯件的内星轮坯件和外星轮坯件分割开来。
参见图5-6，终锻造时：内、外星轮坯件连接部位的高度为A，内外星轮连接部位至内星轮上端的距离为B，内外星轮连接部位的宽度为C，外星轮的高度为F，内星轮的高度为H；预锻造时：内、外星轮坯件连接部位的高度为D，内外星轮连接部位至内星轮上端的距离为E，外星轮的高度为G，内星轮的高度为I；则：A＝3-4mm，B＝0-5mm，C＝0.5-0.8mm，D＝A+1mm，E＝B，G＝F+1mm，I＝H+0.5mm。
参见图9，所述冲压分割时，内外星轮连接部位采用直接冲孔切边。
实施例二：
一种上述的汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺的设备，包括预锻造设备，终锻造设备、冲压切割设备；所述预锻造设备的上模芯与下模芯之间的空间形状为外星轮坯件与内星轮坯件连为一体的预锻造结构，其中外星轮坯件底部与内星轮坯件的上部连为一体；所述终锻造设备的上模芯与下模芯之间的空间形状为外星轮坯件与内星轮坯件连为一体的终锻造结构；所述冲压切割设备包括固定在上模座10下方的套锻内锻件冲孔切边冲头13、卸料板8；所述卸料板8通过弹性机构与上模座10连接，并与待锻造坯件外星轮坯件部分上部相对应；所述套锻内锻件冲孔切边冲头13与上模座10固定连接，并与待锻造坯件内星轮坯件部分上部相对应。
参见图9，所述套锻内锻件冲孔切边冲头13的外径略小于所述外星轮坯件部分的最小内径。
参见图5-6，终锻造设备的模腔：内、外星轮坯件连接部位的高度为A，内外星轮连接部位至内星轮上端的距离为B，内外星轮连接部位的宽度为C，外星轮的高度为F，内星轮的高度为H；预锻造设备的模腔：内、外星轮坯件连接部位的高度为D，内外星轮连接部位至内星轮上端的距离为E，外星轮的高度为G，内星轮的高度为I；则：A＝3-4mm，B＝0-5mm，C＝0.5-0.8mm，D＝(A+1)mm，E＝B，G＝(F+1)mm，I＝(H+0.5)mm。
本方案基于Deform模拟从坯料到锻件的套锻模锻工艺加工成形过程，观察并总结金属流动规律，求出应力场、应变场、变形所需的载荷和能量，给出成形过程中坯料几何形状、尺寸和性能的改变。结合实际探讨套锻的可行性，通过对不同工艺参数进行模拟的结果与实验的结果对比验证，制定出最佳工艺方案。弹性区域采用Hook定律，塑性区域采用Prandt l-Reuss本构方程和Mises屈服准则分析工件的失稳、屈服等问题，优化了A、B、C、D、E、F、G、H、I等工艺参数，预测缺陷的产生和分析成形质量，在设计阶段解决存在的主要问题，改善套锻锻件质量，提高经济效益。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、预锻造：预锻造模具的上模芯与下模芯之间的形状为外星轮坯件与内星轮坯件连为一体的结构，其中外星轮坯件底部与内星轮坯件的上部连为一体；
S2、终锻造：对预锻造完成的坯件进一步进行锻压成型；
S3、冲压分割：采用冲压的方式将终锻造后的坯件的内星轮坯件和外星轮坯件分割开来。
2.如权利要求1所述的汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺，其特征在于：
终锻造时：内、外星轮坯件连接部位的高度为A，内外星轮连接部位至内星轮上端的距离为B，内外星轮连接部位的宽度为C，外星轮的高度为F，内星轮的高度为H；
预锻造时：内、外星轮坯件连接部位的高度为D，内外星轮连接部位至内星轮上端的距离为E，外星轮的高度为G，内星轮的高度为I；
则：A＝3-4mm，B＝0-5mm，C＝0.5-0.8mm，D＝(A+1)mm，E＝B，G＝(F+1)mm，I＝(H+0.5)mm。
3.如权利要求2所述的汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺，其特征在于：所述冲压分割时，内外星轮连接部位采用直接冲孔切边。
4.一种权利要求1所述的汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺的设备，其特征在于：
包括预锻造设备，终锻造设备、冲压切割设备；
所述预锻造设备的上模芯与下模芯之间的空间形状为外星轮坯件与内星轮坯件连为一体的预锻造结构，其中外星轮坯件底部与内星轮坯件的上部连为一体；
所述终锻造设备的上模芯与下模芯之间的空间形状为外星轮坯件与内星轮坯件连为一体的终锻造结构；
所述冲压切割设备包括固定在上模座(10)下方的套锻内锻件冲孔切边冲头(13)、卸料板(8)；
所述卸料板(8)通过弹性机构与上模座(10)连接，并与待锻造坯件外星轮坯件部分上部相对应；
所述套锻内锻件冲孔切边冲头(13)与上模座(10)固定连接，并与待锻造坯件内星轮坯件部分上部相对应。
5.如权利要求4所述的汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺的设备，其特征在于：所述套锻内锻件冲孔切边冲头(13)的外径略小于所述外星轮坯件部分的最小内径。
6.如权利要求4所述的汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺的设备，其特征在于：
终锻造设备的模腔：内、外星轮坯件连接部位的高度为A，内外星轮连接部位至内星轮上端的距离为B，内外星轮连接部位的宽度为C，外星轮的高度为F，内星轮的高度为H；
预锻造设备的模腔：内、外星轮坯件连接部位的高度为D，内外星轮连接部位至内星轮上端的距离为E，外星轮的高度为G，内星轮的高度为I；
则：A＝3-4mm，B＝0-5mm，C＝0.5-0.8mm，D＝(A+1)mm，E＝B，G＝(F+1)mm，I＝(H+0.5)mm。
7.如权利要求4所述的汽车传动轴用外星轮、内星轮坯件模锻工艺的设备，其特征在于：预锻造设备，终锻造设备均为两半式组装结构。
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