一種汽車用鋁合金拉杆成形方法與流程

2023-07-20 13:01:41 3

本發明涉及一種汽車用鋁合金拉杆成形方法。

背景技術：

汽車產業已成為我國製造業的支柱產業，2015年我國汽車產銷量雙雙超過2400萬輛。汽車保有量相應快速增長，加劇了我國對石油的消耗量，尾氣排放已是部分城市大氣汙染的主要來源。鋁合金材料是一種能夠替代鋼材，實現車身輕量化，降低燃油消耗的輕質材料，在未來汽車領域中將佔據日益重要的地位。傳統轎車用轉向拉杆均為鋼製，近年來部分進口車型已逐漸採用鋁合金來替代，一般鍛造方法為壓彎、預鍛、終鍛、切邊，但由於該零件整體形狀為帶頭部的杆類零件，除杆部外各部分的截面差別較大，使用該傳統方法材料利用率較低，能耗較高，對設備噸位也有更高要求。

楔橫軋是適用於軸類零件成形的一種先進工藝，其顯著特點包括高效率、高材料利用率，生產噪音小等，已在國內外的黑色金屬成形工藝中有較為廣泛的運用，但由於鋁合金與黑色金屬的材料性能差異較大，使之在鋁合金方面的應用受到極大的限制。

針對以上不足，本發明提供了一種汽車用鋁合金拉杆成形方法。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種汽車用鋁合金拉杆成形方法，能夠克服上述現有技術的某種或某些問題。

根據本發明的一種汽車用鋁合金拉杆成形方法，該拉杆具有第一端部和第二端部，第一端部和第二端部通過彎曲的圓柱形杆部連接，第一端部和第二端部的尺寸大於圓柱形杆部的直徑，所述方法包括：

將鋁合金棒料加熱至第一預設溫度；

通過楔橫軋機並將所述加熱後的鋁合金棒料軋製成與拉杆線性體積相一致的帶頭棒坯；

使用第一壓力機將所述帶頭棒坯彎曲成與最終拉杆相應的彎曲棒坯；

將所述彎曲棒坯加熱至第二預設溫度；

通過第二壓力機將加熱後的所述彎曲棒坯鍛造成帶邊拉杆；及

使用第一壓力機將帶邊拉杆的飛邊去掉，形成最終拉杆。

在本發明的一優選實施例中，其中，拉杆圓柱形杆部的直徑為21mm，第二端部為具有內孔的圓柱體，外徑為41mm，高度為31.9mm，內孔直徑為16.5mm。

在本發明的一個具體實施例中，其中，第一預設溫度為470-490℃。

在本發明的另一個具體實施例中，其中，飛邊拉杆冷卻後，通過第一壓力機的切邊模去除飛邊。

在本發明的一優選實施例中，其中，使用滑軌接收軋制後的帶頭棒料，並將其送至第一壓力機的相應位置。

在本發明的一實施例中，其中，楔橫軋模具預熱溫度為300-400℃。

在本發明的另一實施例中，其中，潤滑楔橫軋模具，潤滑劑為：體積百分比：90％動物油和10％MoS2。

在本發明的一實施例中，其中，第二預設溫度為470-490℃。

在本發明的另一實施例中，其中，第二壓力機通過安裝於其上的預鍛模和終鍛模，將所述彎曲拉杆預鍛並終鍛成帶邊拉杆。

本發明的汽車用鋁合金拉杆成形方法自動化程度高、方便、快捷。

附圖說明

圖1示出了本發明汽車用鋁合金拉杆的鍛件毛坯示意圖；

圖2示出了本發明汽車用鋁合金拉杆成形方法的示意圖；

圖3示出了本發明汽車用鋁合金拉杆的楔橫軋模具結構示意圖；

圖4示出了本發明汽車用鋁合金拉杆的楔橫軋模具展開示意圖；

圖5示出了本發明汽車用鋁合金拉杆的楔橫軋軋制後的毛坯圖；

圖6示出了本發明汽車用鋁合金拉杆的彎曲模及去飛邊模結構示意圖；

圖7示出了本發明汽車用鋁合金拉杆的始鍛模及終鍛模的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖詳細描述本發明的汽車用鋁合金拉杆成形方法(裝置)。本領域技術人員應當理解，下面描述的實施例僅是對本發明的示例性說明，而非用於對其作出任何限制。

圖1示出了該拉杆的鍛件毛坯示意圖。如圖所示，該拉杆具有兩個端頭，其中，左端頭為直徑23mm，長度58mm的圓柱體；右端頭為具有內孔的圓柱體，其外徑為41mm，高度為31.9mm，內徑為16.5mm。左端頭和右端頭通過彎曲的圓柱體杆部連接，杆部直徑為21mm。

汽車用鋁合金拉杆毛坯採用直徑為32mm的鋁合金棒料，通過等體積原則，使用鋸切的方法，下料長度為176mm。使用鋸切的下料方式可以是棒料兩端面平整，這樣，可以更好的控制後續工序尺寸的準確性。

圖2示出了本發明汽車用鋁合金拉杆成形方法的示意圖。如圖所示，用來加熱坯料的中頻感應加熱爐201置於方法最左側，中頻感應加熱爐201通過滑槽202與楔橫軋機204連接；楔橫軋機204的左側設有進料槽203和推料杆，進料槽203用來接收來自滑槽202的坯料，推料杆用來將進料槽203上的坯料推送至楔橫軋機204的相應位置；楔橫軋機204的前端還設置有落料槽205，用來接收楔橫軋軋制後的坯料；落料槽205與滑軌206連接，以將落料槽205上的坯料通過滑軌206滑送至下道工序。

還如圖2所示，楔橫軋機204的右側設置有電動螺旋壓力機207，電動螺旋壓力機207的右側設置有液壓機211。電動螺旋壓力機207和液壓機211之間還設有箱式加熱爐209，箱式加熱爐209通過穿過其中的傳動帶210接收並傳送坯料，傳送帶210上的坯料在經過箱式加熱爐209時被加熱或保溫，並被從左向右傳送。

如圖2所示，本發明所述的一種汽車用鋁合金拉杆成形方法，具體步驟如下：

第一步：鋸切後的拉杆毛坯棒料從中頻感應加熱爐201的左側依次進入其中，並按一定的速度向右運動，同時，該拉杆毛坯棒料被中頻感應加熱爐201加熱，加熱至470℃-490℃後，保溫10min，實驗表明，將所述鋁合金棒料加熱至該溫度範圍並保溫，可有效防止在後續變形過程中，鋁合金拉杆內部產生諸如粗晶、裂紋等微觀缺陷。然後，所述拉杆棒料依次從中頻感應加熱爐201的右側出口滑入該出口處的滑槽202上，並滑動至楔橫軋機204左側的進料槽203。

中頻感應加熱，具有加熱速度快，加熱時間短，效率高，工件受熱均勻，並且，由於是連續加熱，可以實現大批量的連續生產。

第二步：加熱後的拉杆毛坯棒料通過滑槽202滑動至楔橫軋機204左側的進料槽203後，在置於楔橫軋機204左側的推料杆的作用下，將該拉杆毛坯棒料推送入位。

根據圖1所示的本發明汽車用鋁合金拉杆鍛件毛坯線性展開後的體積分布，得出楔橫軋軋制後的毛坯形狀，圖5示出了本發明拉杆毛坯棒料經過楔橫軋軋制後的形狀。如圖所示，楔橫軋軋制後的本發明拉杆楔橫軋軋制毛坯呈線性，並且，兩端頭直徑大於中間杆部的直徑，其體積分別與對應端頭的體積相一致。

圖3示出了本發明汽車用鋁合金拉杆的楔橫軋模具。如圖所示，該楔橫軋模具包括結構完全相同的上輥楔橫軋模具301和下輥楔橫軋模具302。該楔橫軋模具呈半圓形並分為兩塊，其中一塊模具的弧度為113.74°，另一塊模具的弧度為125.1°，其內徑尺寸與楔橫軋機204的軋輥輥徑尺寸一致。上輥楔橫軋模具301安裝於楔橫軋機204的上軋輥上，下輥楔橫軋模具302安裝於楔橫軋機204的下軋輥上，其相位差為180°。如圖3所示，上輥楔橫軋模具301和下輥楔橫軋模具302之間的距離稍大於本發明拉杆毛坯的直徑32mm，優選為32.2mm，以便於將拉杆毛坯推送入位。

圖4示出了本發明汽車用鋁合金拉杆的楔橫軋模具展開圖。如圖所示，楔橫軋模具展寬角為8°，成形角為25°，寬度為400mm。該楔橫軋模具的楔尖距前端面的距離為80mm，以便於放置拉杆毛坯。該下輥楔橫軋模具302的前端、右側還設置有定位板401，用來控制拉杆毛坯置入楔橫軋模具的長度。定位板401的左端面具楔尖的橫向距離為95mm。

本發明的汽車用鋁合金拉杆毛坯在楔橫軋機204左側推料杆的推動下，進入上輥楔橫軋模具301和下輥楔橫軋模具302之間，拉杆毛坯的前端面與定位板401的左端面接觸，以控制楔橫軋軋制的起始位置。此時，啟動楔橫軋機304，本發明的汽車用鋁合金拉杆毛坯在上輥楔橫軋模具301和下輥楔橫軋模具302的作用下，被軋製成如圖5所示的形狀。楔橫軋軋制後的拉杆軋制毛坯滾動置入落料槽205中，並通過落料槽205進入滑軌206中，通過滑軌206向右傳送至下道工序。

在本發明的汽車用鋁合金拉杆毛坯的楔橫軋軋制過程中，楔橫軋模具被加熱至：300-400℃，以防止拉杆毛坯在軋制過程中溫度降低至終鍛溫度之下，從而影響拉杆的質量。

同時，由於本發明的汽車用鋁合金拉杆毛坯的表面硬度低於楔橫軋模具的表面硬度，為防止拉杆軋制毛坯表面在楔橫軋軋制過程中出現諸如：撕裂、拉毛、掉塊、摺疊及裂紋等缺陷，因此，對模具進行潤滑，潤滑劑採用：體積百分比為：90％動物油和10％MoS2，實驗表明，該潤滑劑能使拉杆軋制毛坯表面光滑，質量提高，並且，鋁合金拉杆棒料在軋制過程中也能夠順利旋轉。

該楔橫軋機204為雙輥整體式楔橫軋機，其具有生產效率高、性能穩定，工作環境好、噪音小等優點；楔橫軋軋制工件具有金屬纖維流線沿產品外形連續分布、晶粒得到細化、產品尺寸穩定等特點。

第三步：還如圖2所示，滑軌206滑送來的拉杆軋制毛坯，通過人工或機械手置入電動螺旋壓力機207的彎曲模具中，在彎曲模具的作用下，將本發明的汽車用鋁合金拉杆軋制坯料彎曲成與最終拉杆相對應的形狀。

圖6示出了本發明的汽車用鋁合金拉杆的彎曲模具。如圖所示，螺旋壓力機上模板601安裝於滑塊下端面上，螺旋壓力機下模板602安裝於工作檯面上。彎曲用上模603固定安裝於螺旋壓力機上模板601的下端面上，彎曲用下模604安裝於螺旋壓力機下模板602上端面上。當彎曲用上模603和彎曲用下模604閉合時，可將拉杆軋制毛坯彎曲成與最終拉杆相對應的形狀。彎曲用上模603和彎曲用下模604安裝於電動螺旋壓力機207工作檯面的左側。

彎曲後的拉杆軋制毛坯通過人工或機械手放置於如圖2所示的傳送帶210上，通過傳送帶210將該拉杆彎曲毛坯向右傳送至下道工序。

在本發明汽車用鋁合金拉杆軋制毛坯的彎曲過程中，模具被加熱至：300-400℃，以防止拉杆軋制毛坯在彎曲過程中溫度降低至終鍛溫度之下，從而影響拉杆質量。

還如圖6所示，電動螺旋壓力機207工作檯面的右側還設置有切邊模，下面有更詳細的說明。

第四步：本發明的汽車用鋁合金拉杆軋制毛坯在彎曲後，溫度低於終鍛溫度，因此，需要再次加熱。

圖2示出了本發明汽車用鋁合金拉杆成形方法的箱式加熱爐209。如圖所示，傳送帶210穿過該箱式加熱爐209，傳送帶210上傳送的製件可在傳送過程中被加熱和保溫，並被傳送至下道工序。

本發明的拉杆彎曲毛坯在該箱式加熱爐209中被加熱至470-490℃，並保溫2分鐘。實驗表明，將所述鋁合金拉杆彎曲毛坯加熱至該溫度範圍並保溫，可有效防止在後續變形過程中，鋁合金拉杆內部產生諸如粗晶等微觀缺陷。

第五步：再次加熱後的汽車用鋁合金拉杆彎曲毛坯通過傳送帶210傳送至如圖2所示的液壓機211處，通過人工或機械手的方法，將該拉杆彎曲毛坯放置於液壓機211的模具上，進行預鍛和終鍛。

圖7示出了本發明的汽車用鋁合金拉杆的始鍛模及終鍛模。如圖7所示，始鍛模和終鍛模為一體設計，始鍛模模腔位於終鍛模模腔的左側。始鍛模包括上始鍛模703和下始鍛模704，當上始鍛模703和下始鍛模704閉合時，可將本發明汽車用鋁合金拉杆彎曲毛坯預鍛成所需形狀。終鍛模位於始鍛模的右側，包括上終鍛模705和下終鍛模706，當上終鍛模705和下終鍛模706閉合時，可將本發明的汽車用鋁合金拉杆彎曲毛坯成形為帶飛邊的最終拉杆。

第六步：帶飛邊的最終拉杆通過人工或機械手運送回電動螺旋壓力機207，通過置於電動螺旋壓力機207上的所述切邊模將帶飛邊的汽車用鋁合金拉杆上的飛邊去掉，從而製備出最終的汽車用鋁合金拉杆。

還如圖6所示，切邊模設置於電動螺旋壓力機207工作檯面的右側，切邊模包括上切邊模605和下切邊模607，將帶飛邊的汽車用鋁合金拉杆放置於下切邊模607中，上切邊模605下行時，可將汽車用鋁合金拉杆上的飛邊去掉，從而製備出最終的汽車用鋁合金拉杆。

本發明的汽車用鋁合金拉杆切邊時，由於該拉杆的溫度較高，在切邊的過程中，存在過切、撕裂及毛刺過大等缺陷，因此，通常情況下，將帶飛邊的汽車用鋁合金拉杆冷卻後切邊。在切邊前，將帶飛邊的拉杆通過水冷冷卻至室溫，然後，在電動螺旋壓力機207上，通過上切邊模605和下切邊模607將帶飛邊的拉杆的飛邊切除掉，從而獲得最終的汽車用鋁合金拉杆。

如上所述，本發明的汽車用鋁合金拉杆成形方法自動化程度高、方便、快捷。

本領域技術人員應當理解，本文中的方向術語諸如：「上」、「下」、「左」、「右」、」前」和「後」等均是針對附圖所示的汽車用鋁合金拉杆成形方法而言。

以上所述僅是本發明的優選實施例，應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出多種改進和變型，這些改進和變型也應視為在本發明的保護範圍之內。