盤式轉向節劈擠鍛造工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及汽車轉向節【技術領域】，尤其涉及一種盤式轉向節劈擠鍛造工藝，包括如下步驟，加熱圓形棒料至鍛造所需溫度，對形成桿部的坯料進行拔長形成桿部，將坯料放入鐓粗型腔，限制桿部的變形，對形成盤部、耳部的坯料進行鐓粗，將坯料放入劈擠型腔，通過劈擠初步鍛造出盤部、耳部，再將劈擠后的坯料放入終鍛型腔終鍛成型，本發明的鍛造工藝先通過拔長初步形成桿部，減小了桿部在加工過程中成型所需的能量，通過劈擠初步形成盤部、耳部，并通過終鍛使產品成型，可以使用較小公稱壓力的鍛造設備進行鍛造成型，降低了加工的難度及設備成本，生產效率較高，并且產品獲得更好的纖維流線，機械性能好。
【專利說明】盤式轉向節劈擠鍛造工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車轉向節【技術領域】，特別是涉及一種盤式轉向節劈擠鍛造工藝。
【背景技術】
[0002]汽車轉向節是一個承受前輪載荷的重要保安件，它連接著汽車的轉向系統、制動系統、行駛系統，是汽車前橋總成中的關鍵部件之一，是汽車行駛中安全性的有力保證，在汽車底盤部件中屬于形狀非常復雜的零件，要求其具有很高的強度。汽車轉向節主要由三部分組成:桿部、法蘭盤(盤部)和耳部(上耳、下耳)，法蘭盤連接桿部和耳部，轉向節一般通過鍛造加工，常見的鍛造方式為臥式鍛造。隨著盤式制動技術日趨完善，盤式制動轉向節(以下簡稱盤式轉向節)的應用也越來越廣泛，由于盤式轉向節的盤部比較復雜，不能使用臥式鍛造而必須使用立式鍛造，即主要變形工序的鍛擊方向與轉向節桿部軸線一致，現有技術由于需要通過擠壓工步鍛造出桿部，這就導致坯料的變形程度很大，一般使用具有較大打擊能量的螺旋壓力機或熱模鍛壓力機，需要經過鐓粗-翻轉90°擠壓-預鍛-終鍛四個鍛造工步，或者經過鐓粗-翻轉90 °擠壓-終鍛三個鍛造工步完成，擠壓和預鍛過程中的型腔形狀、體積分配是工藝設計的難點。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種盤式轉向節劈擠鍛造工藝，該工藝通過拔長初步形成桿部、通過劈擠初步形成盤部、耳部，并通過終鍛使產品成型，可以使用較小公稱壓力的鍛造設備進行鍛造成型，降低了加工的難度及設備成本，生產效率較高，并且產品獲得更好的纖維流線，機械性能好。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種盤式轉向節劈擠鍛造工藝，其包括如下步驟，加熱圓形棒料至鍛造所需溫度，對形成桿部的坯料進行拔長形成桿部，將坯料放入鐓粗型腔，限制桿部的變形，對形成盤部、耳部的坯料進行鐓粗，將坯料放入劈擠型腔，通過劈擠初步鍛造出盤部、耳部，再將劈擠后的坯料放入終鍛型腔終鍛成型。
[0005]其中，劈擠時，劈擠型腔的上鍛模通過刀口按照兩耳的體積比例對坯料進行分配，所述刀口位于盤式轉向節的兩耳之間，所述刀口為“V”字形，劈擠型腔的上鍛模對應耳部側面處設置有與豎直面成35°?45°夾角的擠壓面。
[0006]其中，坯料通過拔長后再進行整圓處理。
[0007]其中，對坯料進行劈擠時，坯料的桿部豎直放在下鍛模中。
[0008]進一步的，拔長、鐓粗、劈擠通過制坯模完成，制坯模設有拔長型腔、鐓粗型腔、劈擠型腔。
[0009]其中，拔長、鐓粗、劈擠通過模鍛錘或電液錘進行。
[0010]其中，終鍛通過模鍛錘或電液錘進行。
[0011]其中，劈擠型腔中桿部的體積比鐓粗型腔中桿部的體積增加5%?8%，終鍛型腔中桿部的體積比劈擠型腔中桿部的體積增加2%?5%。
[0012]其中，鐓粗型腔中桿部與盤部連接處的圓角半徑為50 mm?60mm，劈擠型腔中桿部與盤部連接處的圓角半徑為30 mm?40mm，終鍛型腔中桿部與盤部連接處的圓角半徑為20 mm ?30mm。
[0013]進一步的，劈擠型腔中盤部的厚度比終鍛型腔中盤部的厚度大25%?35%。
[0014]本發明的有益效果是:一種盤式轉向節劈擠鍛造工藝，其包括如下步驟，加熱圓形棒料至鍛造所需溫度，對形成桿部的坯料進行拔長形成桿部，將坯料放入鐓粗型腔，限制桿部的變形，對形成盤部、耳部的坯料進行鐓粗，將坯料放入劈擠型腔，通過劈擠初步鍛造出盤部、耳部，再將劈擠后的坯料放入終鍛型腔終鍛成型，本發明的鍛造工藝先通過拔長初步形成桿部，減小了桿部在加工過程中成型所需的能量，通過劈擠初步形成盤部、耳部，并通過終鍛使產品成型，可以使用較小公稱壓力的鍛造設備進行鍛造成型，降低了加工的難度及設備成本，生產效率較高，并且產品獲得更好的纖維流線，機械性能好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的盤式轉向節劈擠鍛造工藝在制坯時鍛模的結構示意圖。
[0016]圖2是圖1中A-A處的局部剖視圖。
[0017]圖3是圖1中B-B處的局部剖視圖。
[0018]圖4是圖1中C向的局部示意圖。
[0019]圖5是本發明的盤式轉向節劈擠鍛造工藝在終鍛時鍛模的結構示意圖。
[0020]圖6是采用本發明的盤式轉向節劈擠鍛造工藝的盤式轉向節經過計算機仿真得到的纖維流線圖。
[0021]圖7是采用現有技術的盤式轉向節經過計算機仿真得到的纖維流線圖。
[0022]附圖標記說明:
1——拔長型腔
2—鐓粗型腔
3—劈擠型腔
31——刀口
32——擠壓面
4—終鍛型腔。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的說明，并不是把本發明的實施范圍限制于此。
[0024]實施例一。
[0025]本發明的盤式轉向節劈擠鍛造工藝，其包括如下步驟，采用中頻加熱爐加熱圓形棒料至鍛造工藝所需溫度，一般為1150°C?1250°C，然后對形成桿部的坯料進行拔長從而形成桿部，如圖1、圖3、圖4所示，將圓形棒料放入制坯時的鍛模中，該鍛模設置有接近橢圓的拔長型腔1，轉動圓形棒料進行多次鍛壓，從而使桿部成型，成型后的桿部的截面接近圓形。然后將坯料放入鐓粗型腔2，限制桿部的變形，對形成盤部、耳部的坯料進行鐓粗，鐓粗時主要變形部位為坯料的上部，即形成盤部、耳部的坯料，而桿部的變形較小，再將坯料放入劈擠型腔3，如圖2所示，通過劈擠初步鍛造出盤部、耳部，劈擠是一種局部連續塑形成型加工方法，通過模具迫使金屬體積轉移，具有較高的生產效率，并且在成型過程中，金屬收到多個方向的壓應力作用，金屬組織致密度高，提高了產品的力學性能，并且，在劈擠過程中，模具先將坯料劈分開，然后再進行推擠，使坯料表層相應深度被分開并轉移，材料浪費少，不容易產生毛邊。如圖5所示，將劈擠后的坯料放入終鍛型腔4終鍛成型，終鍛后再進行切邊、校正等其他處理。此過程中，桿部也對整個坯料起到定位的作用，定位準確。本發明的鍛造工藝先通過拔長初步形成桿部，減小了桿部在加工過程中成型所需的能量，通過劈擠初步形成盤部、耳部，并通過終鍛使產品成型，在加工過程中可以使用較小公稱壓力的鍛造設備進行鍛造成型，降低了加工的難度及設備成本，生產效率較高，并且產品獲得更好的纖維流線，機械性能好。
[0026]圖6、圖7是對分別采用本發明的加工工藝、現有技術的加工工藝獲得的盤式轉向節進行計算機仿真得到的纖維流線圖，仿真軟件為DEFORM，通過有限元分析可以模擬盤式轉向節的成型過程，可以看到，采用現有技術的加工工藝獲得的盤式轉向節，其纖維流線大致與產品的表面垂直，而采用本發明的加工工藝獲得的盤式轉向節，其纖維流線大致與產品的表面平行，致密性好，具有更好的機械性能。
[0027]其中，如圖2所示，劈擠時，劈擠型腔3的上鍛模通過刀口 31按照兩耳的體積比例對坯料進行分配，刀口 31位于盤式轉向節的兩耳之間，通過刀口 31容易將坯料劈分開，兩耳的體積比例應根據具體產品的形狀進行計算，并且應適當考慮盤部的形狀。所述刀口 31為“V”字形，劈擠型腔3的上鍛模對應耳部側面處設置有與豎直面成35°?45°夾角的擠壓面32，而盤部為半閉式擠壓筒結構，擠壓面32與擠壓筒結構圓滑過渡，有利于讓坯料盡可能地充滿劈擠型腔3。
[0028]進一步的，為了方便進一步加工，坯料通過拔長后再進行整圓處理，使得坯料容易放入鐓粗型腔2、劈擠型腔3及終鍛型腔4中。
[0029]進一步的，對坯料進行劈擠時，坯料的桿部豎直放在下鍛模中，上鍛模向下鍛擊坯料。對于本發明的加工工藝，桿部的軸向與圓形棒料的軸向一致，鍛壓的方向與桿部的軸向一致，降低了加工難度，優化了鍛造纖維流線，提高了產品性能。
[0030]進一步的，拔長、鐓粗、劈擠通過同一個制坯模完成，制坯模設有拔長型腔1、鐓粗型腔2、劈擠型腔3，從而減少加工工具，不必在加工過程中頻繁更換工位，提高生產效率。
[0031]進一步的，本發明不需要能量高的螺旋壓力機及熱模鍛壓力機，可以在能量較低的鍛造設備上生產，如模鍛錘或電液錘。拔長、鐓粗、劈擠、終鍛均通過模鍛錘進行，根據測試，鍛造40kg左右的盤式轉向節，制坯時可以使用5T模鍛錘完成，終鍛時可以使用1T或16T模鍛錘(或電液錘)完成，而現有技術中使用高能量壓力機生產，則需要6300T以上的螺旋壓力機或熱模鍛壓力機生產，因此可以使用較小公稱壓力的鍛造設備進行鍛造成型，降低了加工的難度及設備成本，生產效率較高。
[0032]在加工過程中可以使用較小公稱壓力的鍛造設備進行鍛造成型，降低了加工的難度及設備成本，生產效率較高，并且產品獲得更好的纖維流線，機械性能好。
[0033]進一步的，劈擠型腔3中桿部的體積比鐓粗型腔2中桿部的體積增加5%?8%，終鍛型腔4中桿部的體積比劈擠型腔3中桿部的體積增加2%?5%，在劈擠、終鍛過程中，桿部也發生輕微的形變，部分盤部的金屬材料流入桿部部分，使桿部伸長。另一方面，也避免鍛造過程中，上道工步體積過大，造成鍛件折疊等鍛造缺陷。
[0034]進一步的，為避免型腔損壞，應合理設計桿部與盤部連接處型腔的弧度，本發明中，鐓粗型腔2中桿部與盤部連接處的圓角半徑為50 mm?60mm，劈擠型腔3中桿部與盤部連接處的圓角半徑為30 mm?40mm，終鍛型腔4中桿部與盤部連接處的圓角半徑為20mm ?30mmo
[0035]進一步的，劈擠型腔3中盤部的厚度比終鍛型腔4中盤部的厚度大25%?35%，盤部的金屬材料在終鍛過程中繼續流向耳部及盤部的其他部位，最終使產品成型。
[0036]最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和范圍。
【權利要求】
1.盤式轉向節劈擠鍛造工藝，其特征在于:包括如下步驟，加熱圓形棒料至鍛造所需溫度，對形成桿部的坯料進行拔長形成桿部，將坯料放入鐓粗型腔，限制桿部的變形，對形成盤部、耳部的坯料進行鐓粗，將坯料放入劈擠型腔，通過劈擠初步鍛造出盤部、耳部，再將劈擠后的坯料放入終鍛型腔終鍛成型。
2.根據權利要求1所述的盤式轉向節劈擠鍛造工藝，其特征在于:劈擠時，劈擠型腔的上鍛模通過刀口按照兩耳的體積比例對坯料進行分配，所述刀口位于盤式轉向節的兩耳之間，所述刀口為“V”字形，劈擠型腔的上鍛模對應耳部側面處設置有與豎直面成35°?45°夾角的擠壓面。
3.根據權利要求1所述的盤式轉向節劈擠鍛造工藝，其特征在于:坯料通過拔長后再進行整圓處理。
4.根據權利要求1所述的盤式轉向節劈擠鍛造工藝，其特征在于:對坯料進行劈擠時，坯料的桿部豎直放在下鍛模中。
5.根據權利要求1所述的盤式轉向節劈擠鍛造工藝，其特征在于:拔長、鐓粗、劈擠通過制坯模完成，制坯模設有拔長型腔、鐓粗型腔、劈擠型腔。
6.根據權利要求1所述的盤式轉向節劈擠鍛造工藝，其特征在于:拔長、鐓粗、劈擠通過模鍛錘或電液錘進行。
7.根據權利要求1所述的盤式轉向節劈擠鍛造工藝，其特征在于:終鍛通過模鍛錘或電液錘進行。
8.根據權利要求1所述的盤式轉向節劈擠鍛造工藝，其特征在于:劈擠型腔中桿部的體積比鐓粗型腔中桿部的體積增加5%?8%，終鍛型腔中桿部的體積比劈擠型腔中桿部的體積增加2%?5%。
9.根據權利要求1所述的盤式轉向節劈擠鍛造工藝，其特征在于:鐓粗型腔中桿部與盤部連接處的圓角半徑為50 mm?60mm，劈擠型腔中桿部與盤部連接處的圓角半徑為30mm?40mm,終鍛型腔中桿部與盤部連接處的圓角半徑為20 mm?30mm。
10.根據權利要求1所述的盤式轉向節劈擠鍛造工藝，其特征在于:劈擠型腔中盤部的厚度比終鍛型腔中盤部的厚度大25%?35%。
【文檔編號】B21K7/12GK104128554SQ201410285565
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】張運軍, 曹世金, 陳天賦, 李生仕, 楊杰, 余國林, 胡立國, 黃明偉, 武建祥 申請人:湖北三環鍛造有限公司