[发明专利]长杆法兰轴锻造工艺

说明书

长杆法兰轴锻造工艺，包括以下步骤：（1）下料：截取一定长度的杆状坯料；（2）加热：加热方式为局部加热，只加热变形部分的杆状坯料；（3）在四工位锻造装置上对加热后的杆状坯料进行锻造作业；（4）在切边模装置上进行切边工序；（5）磨毛刺；（6）热处理；（7）校正；（8）抛丸处理后成为长杆法兰轴锻件成品。本发明具有便于放置坯料及取出锻件、节能、节料、减少机加工量、切边效果好、切边凹模使用寿命长、切边压力机驱动切边凸模的行程短、工作效率高的优点。

技术领域

本发明属于汽车零部件制造技术领域，尤其涉及一种长杆法兰轴锻造工艺。

背景技术

一种长杆法兰轴锻件如图1和图2所示，包括杆部20和盘部21，长杆法兰轴锻件的明显特征就是具有较大的盘部21和较长的杆部20，而且杆部20是相对简单的回转体，只需要车削加工就可以得到成品，盘部21则是相对复杂的齿形，盘部21中心处具有台阶结构的浅圆槽24和深锥槽25。因此在设计长杆法兰轴锻件的锻造工艺时，需要首先考虑盘部21的成形问题。只有保证盘部21能够稳定成形不产生缺陷的前提下，才能继续向下进行工艺设计。长杆法兰轴锻件传统的锻造工艺存在以下问题：

1）、传统锻造模具如图3所示，包括上模22和下模23，由于杆部20较长，所以下模23（由两节组成）相应较高，存在一定的加工难度。为了满足坯料放入模具和取出法兰轴锻件，上模22和下模23之间需要打开相应的距离，即要求锻造设备有大的装模空间以及上模具有比较大的行程。一般情况下，设备装模空间越大要求锻造设备的吨位越大，相对长杆法兰轴锻件的锻造成型就有设备能力的浪费和能源浪费。

2）、使用传统工艺锻造法兰轴时，需要将成形杆部的坯料竖向塞入下模的型腔，锻造完成后，又需要将锻件取出。由于法兰轴杆部较长，这种操作一方面浪费时间降低效率，另一方面也加大了工人的劳动强度。

3）、模锻设计手册一般要求镦粗成形时高径比小于3，推荐值是镦粗比2.5以下。为了保证盘部21的成形，需要选用较粗的棒料，也就是杆部20的直径会较大，件加工余量会是一般锻件的3到4倍。同时杆部20较长，加工量会明显加大，造成原材料浪费，提高后续加工成本。

4）、为保证长杆法兰轴锻件的杆部20顺利出模，杆部20需要添加拔模斜度，也增加了杆部20后续的机加工余量。

根据平锻机的成形原理，在设计锻件毛坯时，锻件杆部的直径尺寸一般与选用的坯料的规格是一致的。根据对法兰轴零件的分析，法兰轴盘部截面积为杆部截面积相差较大。如果考虑减小法兰轴锻件杆部的机加工余量而采用直径较小的圆钢坯料，那么用于成形法兰轴锻件盘部的坯料的高径比为9，而模锻设计手册一般要求镦粗成形时高径比小于3，推荐值是镦粗比2.5以下，由此可知使用细棒料时锻造成形的难度很大。如果要降低长轴法兰轴锻件的盘部21的成形难度，降低用于成形长杆法兰轴锻件的盘部21的坯料的高径比，需要选用直径较大的坯料，也就是要加大法兰轴锻件杆部的直径，最终增加锻件杆部的机加工余量。

根据对长杆法兰轴锻件的分析，其杆部20的长度相对盘部21 的厚度要大很多，所以增加杆部20机加工余量时会明显提高原材料、机加工等成本，不利于节能降耗。

长杆法兰轴锻件的锻造过程属于有飞边锻造，在锻造工序之后，需要切边工序去除盘部21的飞边19（图1中盘部21外周打阴影的部分），而盘部21属于加工定位的基准，切边后靠人工打磨盘部21圆周毛刺远远达不到产品的质量要求，人工在打磨的过程中会出现磨不圆或打磨过渡的情况，严重时造成产品报废。盘部21圆周的毛刺质量只能通过切边工序来保证，这就要求切边后的盘部21圆周的残留毛边的一致性比较高。