[发明专利]轿车转向节锻件精密锻造技术

说明书

本发明涉及一种金属精密成形技术领域，特别涉及一种轿车转向节的精密锻造方法。

转向节是轿车上的关键零件，由于其几何形状的复杂性和使用性能的重要性，因而增加了其锻造成形的困难。该锻件形状、结构十分复杂(见图1)：锻件中心部分为带孔的、对接的两个锥形凸台；近为矩形的薄法兰和锥形凸台相接；在薄法兰的下方有一凸台和两个形状复杂、长度较长的侧腿；锻件落差也较大，达90mm以上，为典型的复杂叉形件。除此之外该锻件尺寸精度、表面质量(除了大孔、小孔需要机械加工外，其余均为黑皮)及金属纤维流向要求严格，因此开发该类锻件的合理锻造方法颇受国内外的重视。

目前，该类锻件常规的锻造工艺过程为制坯、预锻和终锻。如国外在40MN热模锻压力机上采用聚料→开式镦挤预锻→去连皮→弯曲→终锻→切边的锻造工艺方案。该方案的缺点为：需要昂贵的大吨位热模锻压力机，工序多、能耗大、材料利用率低和锻件成本高。最近国内董之社在“轿车转向节锻件半封闭挤压工艺”一文(锻压技术2000年第6期)中介绍，他们确定了在40MN热模锻压力机上半封闭挤压锻造工艺方案，其工艺流程为：下料→中频感应加热→镦粗(去掉氧化皮)→挤压→终锻→切边→校正→检验。该方案采用半封闭挤压工艺为终锻提供了稳定可靠的预制坯，保证了锻件质量，其工艺过程较常规工艺先进，但还需大吨位的热模锻压力机(预制坯的变形负荷还较大)，模具负荷较大，影响模具寿命。

本发明的目的在于提供一种轿车转向节锻件精密锻造技术，该发明减少工步次数、提高预制坯精度、降低变形力负荷(降低所需设备的吨位)，以达到优质、节材、节能和节时的目的。

这种轿车转向节锻件精密锻造技术，其特征在于：该工艺在一火中，采用可分凹模侧向挤压精密预制坯→终锻成形→冲孔和切飞边三个主要工序完成精密锻造过程：

1.可分凹模侧向挤压精密预制坯的模具是由上、下凹模2、1和挤压冲头3组成，工作前先将上、下凹模2、1合模，并施以压模力(由特殊的模具结构或由专用的双动压力机完成，后者效果较好)，压紧上、下凹模2、1形成封闭型腔后，将采用电感应加热好的圆柱形坯料放入凹模中，用挤压冲头3进行闭式挤压，之后开启上凹模2，顶出锻件；在此工步中完成了中心孔的预成形和同时完成了两锥形凸台、薄法兰、凸台和两个侧腿的基本成形，从而达到预制坯的精密成形；

采用半球形挤压冲头进行预冲孔，即挤压冲头3的工作面为半球形，这种形状的挤压冲头利于将中心部的多余金属挤向腿部，同时又可降低变形力；

在两个长侧腿的行腔中采用挤压带式的型腔，即将长侧腿出口处外的型腔横截面尺寸每面增加1mm左右，以达到金属流出出口外时，将沿着腿部型腔弯曲流动，直达端部后进行镦粗成形，即靠挤压→弯曲流动→镦粗方式充满腿部，可达到降低变形力和型腔充满的目的，在腿部型腔的端部应开有通气孔5，以减少金属流动的阻力；

2.在终锻成形工步中，挤压冲头3采用槽式冲孔，在终锻成形时将预冲孔连皮挤入槽中，以避免折叠的产生；

3.最后冲孔和切除飞边，全部工序完毕。

附图及实施例

图1为轿车转向节锻件简图

图2为可分凹摸侧向挤压精密预制坯简图

图3为挤压带式型腔模简图

图4为终锻成形槽式冲孔简图

图2、图3、图4是本发明的一个实施例(图2、图3、图4)，首先应根据产品零件图设计热锻件图，并计算所需坯料尺寸(直径和长度)；再根据本发明的原则和方法设计可分凹摸侧向挤压精密预制坯图；根据以上两个图计算变形时的力能参数(挤压力和张模力等)，并选择压模力加载方式和设备型式；根据以上两个图和根据本发明的原则设计预制坯模具图、终锻成形模具图和冲孔切边模具图；最后选择适宜的模具材料和热处理，并选择适宜的润滑剂材料和模具的预热和冷却方式。

由于采用半球形预冲孔和挤压带式挤压，不但可以降低变形力，主要是确保了形状复杂的两个长度较长的侧腿的充满，从而达到预制坯的精密成形，为整个方案的实现奠定了基础。

此种模具结构和变形方式迫使金属在三向压应力状态下流向型腔深处，且不形成飞边，因此所需变形力小、金属流动好、利于成形，尤其利于具有复杂形状的侧腿的预成形。可达到降低所需设备的吨位和精密预成形的目的。

由于采用可分凹摸侧挤精密预制坯锻造方案，简化了锻造工序，降低了变形力(和常规相比锻造负荷可降低40％左右)，节省了材料(材料利用率可达75％以上)。

本发明不但能达到优质、节时和节能的效果，还能较显著地提高模具的使用寿命。如预制坯的精密成形就可提高终锻成形模具的使用寿命；由于预制坯成形变形力小，其使用寿命也会增加，并且当预制坯模具磨损到一定程度时，还可通过终锻成形模具锻造出合格的锻件来。