转向节臂锻件复合锻造工艺及模具设计

作特性。由于摩擦压力机行程速度较模锻锤慢，模具
３．２弯曲的回弹
受力条件较好，其承击面～般为锤上模锻的１／３即
对复杂弯轴类锻件而言，弯曲成形至关重要，弯 可。在本项目的设计中，对于预锻模、终锻模、校正模
曲回弹在冷冲弯曲工艺中是个突出的技术问题，不 均采用了镶块式模具结构（图２）。可较大幅度地降
同材质、板厚、相对弯曲半径Ｒ／ｒ、弯曲件的形状、模 具尺寸及间隙等都将影响弯曲回弹值的大小。在热
积Ｆ＝Ｆｄ＋２ＫＦＩ时，飞边槽充满系数Ｋ取０．４～０．６即 可，根据锻件形状尺寸，难于充填的部分取大值，易 于充填的部分取小值；⑧辊锻制坯各道次间的延伸
直方向的弯曲成形是成功的。 ４模具合理结构与设计
系数的计算与选取，要避免辊锻过程道次之间或辊
摩擦压力机具有模锻锤和热模锻压力机双重工
锻后的毛坯出现折叠。
设计要点及模具的合理结构与设计。经实际生产验证：工艺方案先进合理、生产过程稳定可靠、经济效益显
著。这一工艺设计方法对其他复杂弯轴类锻件有参考意义。
关键词：机械制造；复合锻造；转向节臂；模具；汽车
中图分类号：ＴＧ３１６．１十４
文献标识码：Ｂ
１前言 左转向节臂是典型的复杂弯轴类锻件（图１），
复杂弯轴类锻件的最佳成形法，一直是锻造业致力 研究的问题。近年来，我国轻轿车生产迅速发展，生 产批量越来越大，整机制造水平越来越高，对复杂弯 轴类锻件而言，不仅形状复杂，而且锻件尺寸精度、 表面质量等方面的要求也越加严格，故探索轻轿车 复杂弯轴类锻件的合理锻造方法，显得尤为重要。根 据轻轿车生产实际需求，在试验研究的基础上，我们 采用了辊锻制坯～摩擦压力机模锻复合工艺替代传 统的锤上模锻，生产了轻型车左转向节臂，轿车左、 右下控制臂等５种复杂弯轴类锻件，其锻件技术水
与热模锻压力机成形，其充填性能比模锻差一些，又 优于热模锻压力机。因此，在设计预锻毛坯和预锻型
将直接影响着锻件尺寸精度和表面质量及材料利用 率。在研制过程中，比较准确地确定了不同件，不同
槽时要充分注意这一点，在选择充满模膛的方式上， 尽可能以镦粗充填为主。
部位的弯曲回弹数值后，对原部分设计进行了修改， 取得了较好的效果。
针对现有锻造工艺的诸多问题及复杂弯轴类锻 件自身的技术特点，我们确定了辊锻一摩擦压力机 模锻复合锻造工艺方案，其工艺流程为：下料一中频 感应加热一辊锻制坯一弯曲一锻造一切边一校正一 检测。采用中频感应加热不仅提高了锻件表面质量， 稳定工艺过程，也可提高生产率，改善劳动环境。多 道次辊锻制坯，可有效地解决复杂弯轴锻件截面差 大的问题，使制坯形状更接近于这类锻件展开后的 直线形状和尺寸，减少锻件飞边，节省原材料，由于 摩擦压力机具有模锻锤和锻压机的双重工作特性， 在摩擦压力机上进行弯曲、预锻、终锻及校正，有利 于稳定工艺过程，保证锻件质量，有很高的生产率。
‘
（２）本２１２艺方案选择合理，生产过程稳定可靠。 这一工艺设计方法与模具结构设计，对其他复杂弯 轴类锻件工艺设计具有普遍指导意义。
【参考文献】
ｆ１］张承鉴．辊锻技术．北京：机械工业出版社，２０００． ［２】张志文．锻造工艺学．北京：西北工业大学出版社，１９９９．
Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｆｏｒｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｄｉｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｋｎｕｃｋｌｅ Ａｒｍ Ｆｒｏｇｉｎｇ Ｐｉｅｃｅ
复杂弯轴锻件截面差较大，一般需经制坯工步， 由于制坯后的毛坯截面形状和尺寸很难与锻件相吻
３．３弯曲工序的合理安排
合，故在预锻时往往出现多余金属流往模膛外，使预
对于简单弯曲，即一个方向上的弯曲工序，一般
锻
安排在预锻，终锻之前，但对于复杂多向弯曲锻件，
艺
弯曲工序的合理安排也是很熏要的。从锻造设备本 上
身而言，只有一个垂直方向的运动，只能安排一个方
４ｒａｍ～５ｍｍ。这种设计方法对于摩擦压力机模锻成形 是很合理的。
５结论 （１）采用辊锻一摩擦压力机模锻复合工艺生产
左转向节臂等轻轿车复杂弯轴类锻件，其产品尺寸 精度高，表面质量好，与传统的锤上模锻工艺相比， 可平均节约原材料１５％以上，能耗降低６０％，锻件
可比成本下降１２％，具有显著的经济和社会效益。
日期：２００６—０３—１０ 简介：邓＃萍（１９５０一），女，副教授，从事金属塑性加工教学与科
研
３ 工艺设计要点 ３．１ 辊锻毛坯的设计
辊锻毛坯设计是否合理对其后的弯曲，锻造成
万方数据
ｉ麟田
形工序有很大影响，应力图精确制坯，满足工序问的 合理匹配。除按一般的辊锻毛坯设计原则外，要注意 以下问题：①辊锻毛坯过渡区段的斜度选取原则为 在能满足终锻充满型腔的情况下，斜度尽量取得大 些，避免在大小头过渡段处形成较大飞边；②由于采
ＤＥＮＧ Ｃｈｕｎｐｉｎｇ，ＹＡＮＧ Ｓｈｅｎｈｕａ，ＨＥ Ｄｏｎｇｙｅ
万方数据
汽车左转向节臂锻件复合锻造工艺及模具设计
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
邓春萍， 杨慎华， 何东野， DENG Chunping， YANG Shenhua， HE Dongye 吉林大学,吉林,长春,130025
１６７
图１左转向节臂锻件图
平达到了轻型车、轿车原图纸设计要求，各项技术经 济指标均达到了预期目标。
２ Ｔ艺分析与方案确定 左转向节臂的特点是轴线呈空间曲线形，多向
弯曲，截面差与落差大，外形复杂，锻造成形与模具 加工难度较大。按传统的锤上模锻工艺，一般要采用 拔长一滚压一弯曲一锻造等工步。其突出缺点是锻 件精度较差，锻造时振动噪声大，材料消耗与能耗 大，劳动条件差。如采用较先进的热模锻压力机成 形，虽然工人劳动条件好，生产率及锻件尺寸精度较 高，也便于实现机械化和自动化，但其突出缺点是制 造成本高，不便于拔长、滚压等制坯２１２步，需配其他 辅助设备制坯。
弹现象是存在的。热锻时弯曲回弹值 的大小主要和相对弯曲半径Ｒ／ｒ、工
３００
５０
１２５
件及模具的形状、弯曲部分坯料压扁
程度即变形程度关系比较大。当Ｒ／ｒ
越大时回弹量也越大，工件在弯模中。 Ｎ
被压扁程度越大，弯曲型槽作用部分
、＼１２—。Ｌ ———ｒ● ｋ，Ｌ
Ｉ—工｝二ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ—卜 ／
越大，回弹量越小。对于左转向节臂
低模具材料，减少模具机加工时与费用。此外，为适 应大批量生产的要求，模具导向部分采用了导柱导
锻时，弯曲过程中有否回弹及相关的影响因素，在教 材，设计手册及资料中没有介绍。通过试验表明，在
套结构，以平衡弯轴类锻件模锻过程中出现的错移 力，减少锻件错差，提高锻件精度，同时也便于模具
摩擦压力机上进行没有夹紧现象的弯曲时，弯曲回 安装调整。
收稿日期：２００６—０４—１０ 作者简介：刘化民（１９６６一），男，副教授，博士后，从事精密塑性加工
技术研究
能，它们主要是根据金属在外力作用下所表现的塑 性变形行为来进行评定的。因此，分析金属材料在闭 塞冷锻变形过程中的塑性行为及其对性能的影响规 律，研究闭塞冷锻工艺与锻件组织性能之间的内在 联系，把闭塞冷锻圆锥齿轮的宏观现象与其微观本 质联系起来，以便了解冷锻变形的微观机理和锻件 的内在质量，为完善工艺和模具设计提供依据，已经 成为闭塞冷锻３２艺及其实用化技术研究的主要任务
刘化民。谷诤巍，程万军，黄良驹 （吉林大学辊锻工艺研究所，吉林长春１３００２５）
摘要：应用闭塞冷锻工艺成形轿车差速器圆锥齿轮，具有金属流线连续。弯曲强度和耐磨性高等优点。
本文以捷达轿车差速器圆锥齿轮为典型件，研究了圆锥齿轮闭塞冷锻后的性能变化和残余应力分布规律，
以及加工硬化机理和提高制品质量的工艺措施，结果表明，采用闭塞冷锻工艺生产的圆锥齿轮表面晶粒获
田攀■精
文章编号：１６７２—０１２１（２００６）０３—００４２—０２
汽车左转向节臂锻件复合锻造工艺及模具设计
邓春萍。杨·嗅华。何东野
（吉林大学，吉林长春１３００２５）
摘要：针对汽车左转向节臂锻件现有生产工艺的诸多问题及该类锻件自身的技术特点，本文提出了辊
锻一摩擦压力机模锻复合工艺方案，介绍了有关辊锻毛坯、弯曲毛坯、弯曲回弹、弯曲工序的合理安排等工艺
锻件，由于弯曲成形时回弹的影响， 在弯曲成形后，开口尺寸增大５ｍｍ－
图２左转向节臂镶块模
６ｍｍ，弯曲角由１０２０增大到１０３．４。，
预锻型槽的设计在锻造工艺中是一个关键的技
弯曲毛坯与终锻槽明显不相匹配。在校正模上作垂
术问题，摩擦压力机成形特点不同于模锻锤，也不同
直弯曲成形时，由于回弹的影响，致使锻件落差尺寸 ２２减小了２ｒａｍ～３ｍｍ。如果设计时不考虑同弹问题，
锻压装备与制造技术 CHINA METALFORMING EQUIPMENT & MANUFACTURING TECHNOLOGY 2006，41(3) 0次
参考文献(2条) 1.张承鉴 辊锻技术 2000 2.张志文 锻造工艺学 1999
本文链接：/Periodical_dyjx200603015.aspx 授权使用：燕山大学(ysdx)，授权号：1f0d71c1-9c39-49a8-aefb-9e19013641a2
下载时间：2010年10月24日
一台摩擦压力机上进行水平方向的弯曲成形，然后 在另一台摩擦压力机上终锻成形，经切边后再在校 正模上将垂直方向的曲形压出来，这样不仅使终锻 模和切边模形状简化，加工制造难度降低，节省模具 材料，而且容易保证锻件质量。经实际生产验证，左
用辊锻制坯，摩擦压力机成形，在计算毛坯的横截面 转向节臂的工艺路线是正确的，在校正模上进行垂
使
向上的弯曲成形。在本项目的研究中，采取了把多向 寸
弯曲合理分解的技术措施。对于左转向节臂锻件，也 保
是两个方向四种弯曲角度，并且落差较大，对此种锻 力
件经过认真的工艺分析，采取了如下Ｉ艺方案：即在 部
万方数据
露墨重颤；
文章编号：１６７２—０１２１（２００６）０３—００４４—０４
圆锥齿轮闭塞冷锻后的性能变化规律研究
得明显细化，弯曲强度和耐磨性获得了显著提高，强化作用显著，克服了产品设计带来的不足。此项研究，为
闭塞冷锻的实用化工艺研究奠定了微观理论基础。
关键词：机械制造；闭塞冷锻；圆锥齿轮；组织性能
中图分类号：ＴＧ３７６
文献标识码：Ａ
１ 引言 金属材料的强度和塑性是两个最基本的力学性
基金项目：国家“九五”科技攻关项目（９６一Ａ２２—０３—０２（１）），吉林省科 技攻关项目（９８０１０１—０４）