汽車傳動軸用外星輪、內星輪坯件模鍛工藝及設備的製作方法

2023-04-26 06:04:12 1

本發明涉及一種模鍛工藝及設備，具體涉及一種汽車傳動軸外星輪、內星輪坯件模鍛工藝及設備，屬於汽車傳動軸零部件模鍛工藝技術領域。

背景技術：

汽車傳動軸的內、外星輪裝配在一起，並通過滾珠實現轉動方向上的傳動。汽車傳動軸的內、外星輪是汽車傳動軸的重要零部件。

現有的內、外星輪在製造的過程中，坯件採用模鍛的方式分別進行鍛造，然後再對坯件進行機械加工。

傳動的製造方式，對內、外星輪坯件單獨鍛件進行鍛造，衝孔時產生連皮，導致生產效率不高、材料利用率不高，並且在生產過程中的工作量比較大；而汽車傳動軸用外星輪、內星輪產品中有較多衝孔，衝孔連皮的材料所佔料耗較多，材料的利用率低，後續加工成本高。

技術實現要素：

本發明的目的是：將內、外星輪坯件單件鍛造改為2件組合在一起進行下料、鍛造，能夠從多方面取得較好的效果：減輕工人的勞動強度，提高生產效率，節約金屬材料，減少能源消耗。

本發明採取以下技術方案：

一種汽車傳動軸用外星輪、內星輪坯件模鍛工藝，其特徵在於，包括以下步驟：S1、預鍛造：預鍛造模具的上模芯與下模芯之間的形狀為外星輪坯件與內星輪坯件連為一體的結構，其中外星輪坯件底部與內星輪坯件的上部連為一體；S2、終鍛造：對預鍛造完成的坯件進一步進行鍛壓成型；S3、衝壓分割：採用衝壓的方式將終鍛造後的坯件的內星輪坯件和外星輪坯件分割開來。

進一步的，終鍛造時：內、外星輪坯件連接部位的高度為A，內外星輪連接部位至內星輪上端的距離為B，內外星輪連接部位的寬度為C，外星輪的高度為F，內星輪的高度為H；預鍛造時：內、外星輪坯件連接部位的高度為D，內外星輪連接部位至內星輪上端的距離為E，外星輪的高度為G，內星輪的高度為I；則：A＝3-4mm，B＝0-5mm，C＝0.5-0.8mm，D＝A+1mm，E＝B，G＝F+1mm，I＝H+0.5mm。

更進一步的，所述衝壓分割時，內外星輪連接部位採用直接衝孔切邊。

一種權利要求1所述的汽車傳動軸用外星輪、內星輪坯件模鍛工藝的設備，其特徵在於：包括預鍛造設備，終鍛造設備、衝壓切割設備；所述預鍛造設備的上模芯與下模芯之間的空間形狀為外星輪坯件與內星輪坯件連為一體的預鍛造結構，其中外星輪坯件底部與內星輪坯件的上部連為一體；所述終鍛造設備的上模芯與下模芯之間的空間形狀為外星輪坯件與內星輪坯件連為一體的終鍛造結構；所述衝壓切割設備包括固定在上模座10下方的套鍛內鍛件衝孔切邊衝頭13、卸料板8；所述卸料板8通過彈性機構與上模座10連接，並與待鍛造坯件外星輪坯件部分上部相對應；所述套鍛內鍛件衝孔切邊衝頭13與上模座10固定連接，並與待鍛造坯件內星輪坯件部分上部相對應。

進一步的，所述套鍛內鍛件衝孔切邊衝頭13的外徑略小於所述外星輪坯件部分的最小內徑。

進一步的，終鍛造設備的模腔：內、外星輪坯件連接部位的高度為A，內外星輪連接部位至內星輪上端的距離為B，內外星輪連接部位的寬度為C，外星輪的高度為F，內星輪的高度為H；預鍛造設備的模腔：內、外星輪坯件連接部位的高度為D，內外星輪連接部位至內星輪上端的距離為E，外星輪的高度為G，內星輪的高度為I；則：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。

進一步的，預鍛造設備，終鍛造設備均為兩半式組裝結構。

本發明的有益效果在於：

1)對同種金屬材料工件的形狀、尺寸以及技術要求加以分析，綜合起來科學的制定鍛造工藝，以便實現省工、省料的目的。

2)相比傳統鍛造方法，縮小加工餘量，減輕單件鍛件重量，並有利於切削加工，減少工件的裝卡次數，為切削加工創造有利條件；

3)節省下料鋸口的金屬，減少下料工時，同時減少了兩次加熱，減少氧化，降低鍛件質量，節省燃料；

4)切邊廢料的數量大大降低，提高了材料的利用率，降低了成本；

5)將內、外星輪坯件單件鍛造改為2件組合在一起進行下料、鍛造，能夠從多方面取得較好的效果：減輕工人的勞動強度，提高生產效率，節約金屬材料，減少能源消耗。

6)彈性區域採用Hook定律，塑性區域採用Prandtl-Reuss本構方程和Mises屈服準則分析工件的失穩、屈服等問題，優化了A、B、C、D、E、F、G、H、I等工藝參數，預測缺陷的產生和分析成形質量，在設計階段解決存在的主要問題，改善套鍛鍛件質量，提高經濟效益。

7)在保證鍛件成型的前提下，材料利用率提高10％以上；

8)勞動效率提高45％以上。

附圖說明

圖1是汽車傳動軸用外星輪的剖面圖。

圖2是與圖1對應的汽車傳動軸用外星輪的主視圖。

圖3是汽車傳動軸用內星輪的剖面圖，內星輪與外形輪之間通過彈珠進行配合，從而能夠實現同步轉動。

圖4是鍛造設備或終鍛造設備的模具結構示意圖。

圖5是套鍛內外鍛件預熱鍛件圖。

圖6是套鍛內外鍛件終鍛熱鍛件圖。

圖7是套鍛預鍛模上、下模芯的示意圖。

圖8是套鍛終鍛模上、下模芯的示意圖。

圖9是衝壓切割設備的結構示意圖。

圖中，1.下模座，2.衝頭座左右調節螺栓，3.左支撐板，4.重載矩形彈簧，5.彈簧導向柱，6.切邊凹模左右調節螺栓，7.切邊凹模調節螺栓固定框，8.卸料板，9.卸料板彈簧，10.上模座，11.衝孔切邊衝頭模柄固定銷，12.衝孔切邊衝頭模柄，13.套鍛內鍛件衝孔切邊衝頭，14.套鍛內外鍛件，15.套鍛內鍛件衝孔衝頭，16.套鍛內鍛件下壓緊模型腔，17.切邊凹模前後調節螺栓，18.套鍛內鍛件衝孔切邊凹模，19.下壓緊模，20.下壓緊模固定板導向塊，21.下壓緊模固定板，22.右支撐板，23.衝孔衝頭固定座，24.調節螺栓緊固螺帽，25.衝頭座前後調節螺栓，26.衝頭座前後調節螺栓支撐板。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進一步說明。

實施例一：

參見圖4-9，一種汽車傳動軸用外星輪、內星輪坯件模鍛工藝，包括以下步驟：S1、預鍛造：預鍛造模具的上模芯與下模芯之間的形狀為外星輪坯件與內星輪坯件連為一體的結構，其中外星輪坯件底部與內星輪坯件的上部連為一體；S2、終鍛造：對預鍛造完成的坯件進一步進行鍛壓成型；S3、衝壓分割：採用衝壓的方式將終鍛造後的坯件的內星輪坯件和外星輪坯件分割開來。

參見圖5-6，終鍛造時：內、外星輪坯件連接部位的高度為A，內外星輪連接部位至內星輪上端的距離為B，內外星輪連接部位的寬度為C，外星輪的高度為F，內星輪的高度為H；預鍛造時：內、外星輪坯件連接部位的高度為D，內外星輪連接部位至內星輪上端的距離為E，外星輪的高度為G，內星輪的高度為I；則：A＝3-4mm，B＝0-5mm，C＝0.5-0.8mm，D＝A+1mm，E＝B，G＝F+1mm，I＝H+0.5mm。

參見圖9，所述衝壓分割時，內外星輪連接部位採用直接衝孔切邊。

實施例二：

一種上述的汽車傳動軸用外星輪、內星輪坯件模鍛工藝的設備，包括預鍛造設備，終鍛造設備、衝壓切割設備；所述預鍛造設備的上模芯與下模芯之間的空間形狀為外星輪坯件與內星輪坯件連為一體的預鍛造結構，其中外星輪坯件底部與內星輪坯件的上部連為一體；所述終鍛造設備的上模芯與下模芯之間的空間形狀為外星輪坯件與內星輪坯件連為一體的終鍛造結構；所述衝壓切割設備包括固定在上模座10下方的套鍛內鍛件衝孔切邊衝頭13、卸料板8；所述卸料板8通過彈性機構與上模座10連接，並與待鍛造坯件外星輪坯件部分上部相對應；所述套鍛內鍛件衝孔切邊衝頭13與上模座10固定連接，並與待鍛造坯件內星輪坯件部分上部相對應。

參見圖9，所述套鍛內鍛件衝孔切邊衝頭13的外徑略小於所述外星輪坯件部分的最小內徑。

參見圖5-6，終鍛造設備的模腔：內、外星輪坯件連接部位的高度為A，內外星輪連接部位至內星輪上端的距離為B，內外星輪連接部位的寬度為C，外星輪的高度為F，內星輪的高度為H；預鍛造設備的模腔：內、外星輪坯件連接部位的高度為D，內外星輪連接部位至內星輪上端的距離為E，外星輪的高度為G，內星輪的高度為I；則：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。

本方案基於Deform模擬從坯料到鍛件的套鍛模鍛工藝加工成形過程，觀察並總結金屬流動規律，求出應力場、應變場、變形所需的載荷和能量，給出成形過程中坯料幾何形狀、尺寸和性能的改變。結合實際探討套鍛的可行性，通過對不同工藝參數進行模擬的結果與實驗的結果對比驗證，制定出最佳工藝方案。彈性區域採用Hook定律，塑性區域採用Prandt l-Reuss本構方程和Mises屈服準則分析工件的失穩、屈服等問題，優化了A、B、C、D、E、F、G、H、I等工藝參數，預測缺陷的產生和分析成形質量，在設計階段解決存在的主要問題，改善套鍛鍛件質量，提高經濟效益。

以上是本發明的優選實施例，本領域普通技術人員可以在此基礎上進行各種變換或改進，在不脫離本發明總的構思的前提下，這些變換或改進都應當屬於本發明要求保護的範圍之內。