重卡車橋鍛造錐齒輪熱鍛與冷精整組合成形技術

喻洪芳

摘要：我國用于重型卡車車橋差速器主齒輪，由于其主動輪尺寸較大，采用一火兩鍛工藝難以控制其表面氧化及成型的要求，故采用兩火三段的制造工藝。對熱鍛工藝制造坯工藝與熱鍛與冷精整組合成形工藝進行對比研究，通過實例闡述熱鍛與冷精整組合成形工藝；分析齒輪表面質量、傳動平穩性和使用壽命；分析精整模具使用壽命；分析鍛造設備投入等方面。結果表明熱鍛與冷精整型組合成形技術，是一種制造大尺寸、形狀精度、表面質量好和機械強度高錐齒輪精密成形技術。

關鍵詞：錐齒輪；熱鍛工藝；熱鍛與冷精整型；平穩性；使用壽命

隨著我國汽車工業的飛躍發展,特別是在我國進入WTO以后,汽車零部件制造面臨全球采購的競爭,提高產品質量和降低制造成本將被提到最重要位置考慮,而作為汽車工業的重要配套行業，中國車橋行業的產銷量同樣呈上升趨勢，同時汽車在節能、環保、舒適等方面的性能也將顯著提升，這就要求車橋產品的性能進一步提高。

車橋作為重卡的核心部分，其重要性也受到越來越多的關注。

目前，國內重型車橋跟國外的差距確實較大，國內車橋噪聲較高，其主要因素在于齒輪精度不夠，車橋齒輪要向高強度、高精度方向發展，所以體現優質、高效、低成本的齒輪熱鍛與冷精整組合成形技術一定會在汽車零部件生產中得到推廣應用。國內車橋所用錐型齒輪主要有如下產品，如圖1所示。圖1國內車橋所用齒輪一、重卡車橋錐齒輪鍛造成形工藝的分析

國內用于車橋輪間差速器傳動的行星、半軸齒輪制造工藝廣泛分為熱鍛和冷鍛成形技術，其中用于轎車差速器傳動的錐齒輪由于產品的尺寸較小，多采用冷鍛成形工藝。這種錐齒成形工藝可實現較高精度，在車橋工作過程中具有良好的使用性能，降低傳動過程中產生的噪音，傳動平穩，提高車橋的使用壽命。而用于重卡車橋差速器傳動齒輪由于產品的尺寸較大，鍛造噸位較大，冷鍛工藝難以保證成形，所以多采用熱鍛的工藝。用于重卡車橋的錐齒輪鍛造根據產品的結構特點，一般行星、半軸齒輪采用一火兩鍛工藝，主要為粗鍛和精鍛兩道工序制成精鍛齒坯。而用于雙橋軸間傳動的主動三聯齒，由于主動輪的尺寸較大，一火兩鍛工藝難以控制其表面的氧化及成形的需求，因此鍛造工藝多采用兩火三鍛的制造過程，粗鍛制坯采用一火兩鍛的方式，而后采用噴丸的方式完全去除表面的氧化皮，再次加熱至800～850 ℃進行精整，保證其最終齒部成形飽滿。

二、熱鍛工藝與冷鍛工藝成形特點的對比

熱鍛工藝一直存在成形后由于塑變的影響，齒部會發生變形，難以保證其齒部的精度。為了保證齒部充分成形，鍛打溫度要在1000～1100 ℃范圍，鍛件表面氧化很難控制，導致錐齒表面的粗糙度明顯差于冷鍛的成形效果。這些恰是工作過程中影響噪音和加快齒輪失效的主要原因。因此提高重卡車橋錐齒輪的制造水平極為重要。通過改進工藝過程，保證熱鍛錐齒輪產品的質量是當前零部件生產行業極為重要的課題。下面介紹一下重卡車橋鍛造錐齒輪產品的成形技術。

三、重卡車橋鍛造錐齒輪熱鍛與冷精整組合的成形技術

下面以主動三聯齒鍛坯（如圖2）的成形過程來介紹一下該項技術的成形過程。

圖2鍛坯圖示行業內熱鍛工藝的制坯流程如下：下料——加熱（1100～1150 ℃）——粗鍛（2500 t電動螺旋壓力機）——粗鍛（1600 t電動螺旋壓力機）——噴丸（采用粗鋼丸）——加熱（800～850 ℃）——粗鍛（2500 t電動螺旋壓力機）

熱鍛與冷精整組合成形技術：下料——加熱（1100～1150 ℃）——粗鍛（2500 t電動螺旋壓力機）——噴丸（采用粗鋼丸）——加熱（800～850 ℃）——精鍛（2500 t電動螺旋壓力機）——噴丸（采用細鋼丸）——皂化——冷精整（1000 t壓力機）

兩種工藝過程都是采用兩火三鍛的方式，熱鍛與冷精整組合成形技術調整的關鍵環節就是冷精整前的錐齒部分制坯尺寸，如果熱鍛工序制坯的齒形部分為最終冷精整工序預留好合適的整形余量后，我們只需通過冷壓的方式修整一下熱鍛產品由于塑變造成的齒部精度損失，因此整形量不宜過大，調整熱鍛模具齒形部分的尺寸要考慮到第二次熱鍛后齒部產生變形的效果。不同的產品可通過實驗，總結最為理想的尺寸調整量，然后通過UG造型軟件對熱鍛模具的齒形與最終冷精整模具的齒形加以調整控制，保證其冷精整模具的最佳整形量。

下面以圖例產品為參考，分享一下熱鍛模具與冷精整模具齒部成形尺寸的調整過程。圖3中產品的錐齒模數為7.25，齒數18，壓力角30°。一般熱鍛模的齒部弦厚要大于精整模弦厚0.50 mm，但由于熱鍛后產品塑變的效果，齒部越貼近實體部分變形越小，所以熱鍛模齒頂部分還要比精整模齒頂部分加厚0.1 mm，而熱鍛模的齒根部分為了避免精整時產生較深的壓痕，需要對熱鍛模的齒根部分比對正常生成的造型單面縮進0.15 mm，這樣效果會更好。熱鍛模只是為冷精整模制坯，產品的最終齒部成形尺寸取決于冷精整模具，因此我們只要將熱鍛模的尺寸調整到保證冷精整模具的最佳整形效果即可，具體調整如圖3所示：

圖3采用UG造型軟件調整熱鍛模具齒形示意圖 四、熱鍛與冷精整組合成形技術的優點

提高鍛件質量，可以消除熱鍛成形工藝由于塑性變形產生的齒部精度降低，提高齒部的光潔度。保證傳動過程的平穩，降低噪音，提高齒輪的使用壽命。

熱鍛工藝精整模具的壽命由于熱磨損的影響，加上熱鍛模具的硬度不能過高，一般為HRC48～52, 所以壽命較低。通過冷精整模具最終成形后，可對冷精整模具進行淡化處理，提高模具的硬度，可達HRC58～62, 通過皂化工藝減少其模具的磨損。一般可提高模具壽命5倍。

解決較大鍛件實現冷鍛工藝需要較大的設備，成本投入過大。通過熱鍛與冷精整組合成形技術的工藝過程，根據產品的大小，可利用適合噸位的熱鍛設備鍛打即可，然后通過較小噸位壓機鍛造即可實現齒部最終整形效果，實現與直接采用冷鍛工藝同樣效果的產品質量。

熱鍛與冷精整組合成形技術在實際生產中得到了廣泛的應用。該技術是將熱鍛和冷鍛結合起來的一種新的精密金屬成形工藝,它發揮了冷、溫、熱鍛的優點,摒棄了冷、溫、熱鍛的缺點。用該技術制造的零件取得了高精度、低成本的良好效果。熱鍛成形、冷鍛精整工藝需要加大終鍛壓力機噸位,增加磷化皂化工步。它消除了終鍛溫度的波動和高溫氧化對產品的影響因素,進一步提高了鍛造直齒錐齒輪的精度,提高了齒面質量。鍛造錐齒輪正在向高尺寸、形狀精度、表面質量和機械強度方向發展,從而可以制造出最終形狀和尺寸精度高的精鍛齒輪,使熱鍛與冷精整組合成形技術發展成為一項更為廣闊的精密成形技術。

（05）

摘要：我國用于重型卡車車橋差速器主齒輪，由于其主動輪尺寸較大，采用一火兩鍛工藝難以控制其表面氧化及成型的要求，故采用兩火三段的制造工藝。對熱鍛工藝制造坯工藝與熱鍛與冷精整組合成形工藝進行對比研究，通過實例闡述熱鍛與冷精整組合成形工藝；分析齒輪表面質量、傳動平穩性和使用壽命；分析精整模具使用壽命；分析鍛造設備投入等方面。結果表明熱鍛與冷精整型組合成形技術，是一種制造大尺寸、形狀精度、表面質量好和機械強度高錐齒輪精密成形技術。

關鍵詞：錐齒輪；熱鍛工藝；熱鍛與冷精整型；平穩性；使用壽命

隨著我國汽車工業的飛躍發展,特別是在我國進入WTO以后,汽車零部件制造面臨全球采購的競爭,提高產品質量和降低制造成本將被提到最重要位置考慮,而作為汽車工業的重要配套行業，中國車橋行業的產銷量同樣呈上升趨勢，同時汽車在節能、環保、舒適等方面的性能也將顯著提升，這就要求車橋產品的性能進一步提高。

車橋作為重卡的核心部分，其重要性也受到越來越多的關注。

目前，國內重型車橋跟國外的差距確實較大，國內車橋噪聲較高，其主要因素在于齒輪精度不夠，車橋齒輪要向高強度、高精度方向發展，所以體現優質、高效、低成本的齒輪熱鍛與冷精整組合成形技術一定會在汽車零部件生產中得到推廣應用。國內車橋所用錐型齒輪主要有如下產品，如圖1所示。圖1國內車橋所用齒輪一、重卡車橋錐齒輪鍛造成形工藝的分析

國內用于車橋輪間差速器傳動的行星、半軸齒輪制造工藝廣泛分為熱鍛和冷鍛成形技術，其中用于轎車差速器傳動的錐齒輪由于產品的尺寸較小，多采用冷鍛成形工藝。這種錐齒成形工藝可實現較高精度，在車橋工作過程中具有良好的使用性能，降低傳動過程中產生的噪音，傳動平穩，提高車橋的使用壽命。而用于重卡車橋差速器傳動齒輪由于產品的尺寸較大，鍛造噸位較大，冷鍛工藝難以保證成形，所以多采用熱鍛的工藝。用于重卡車橋的錐齒輪鍛造根據產品的結構特點，一般行星、半軸齒輪采用一火兩鍛工藝，主要為粗鍛和精鍛兩道工序制成精鍛齒坯。而用于雙橋軸間傳動的主動三聯齒，由于主動輪的尺寸較大，一火兩鍛工藝難以控制其表面的氧化及成形的需求，因此鍛造工藝多采用兩火三鍛的制造過程，粗鍛制坯采用一火兩鍛的方式，而后采用噴丸的方式完全去除表面的氧化皮，再次加熱至800～850 ℃進行精整，保證其最終齒部成形飽滿。

二、熱鍛工藝與冷鍛工藝成形特點的對比

熱鍛工藝一直存在成形后由于塑變的影響，齒部會發生變形，難以保證其齒部的精度。為了保證齒部充分成形，鍛打溫度要在1000～1100 ℃范圍，鍛件表面氧化很難控制，導致錐齒表面的粗糙度明顯差于冷鍛的成形效果。這些恰是工作過程中影響噪音和加快齒輪失效的主要原因。因此提高重卡車橋錐齒輪的制造水平極為重要。通過改進工藝過程，保證熱鍛錐齒輪產品的質量是當前零部件生產行業極為重要的課題。下面介紹一下重卡車橋鍛造錐齒輪產品的成形技術。

三、重卡車橋鍛造錐齒輪熱鍛與冷精整組合的成形技術

下面以主動三聯齒鍛坯（如圖2）的成形過程來介紹一下該項技術的成形過程。

圖2鍛坯圖示行業內熱鍛工藝的制坯流程如下：下料——加熱（1100～1150 ℃）——粗鍛（2500 t電動螺旋壓力機）——粗鍛（1600 t電動螺旋壓力機）——噴丸（采用粗鋼丸）——加熱（800～850 ℃）——粗鍛（2500 t電動螺旋壓力機）

熱鍛與冷精整組合成形技術：下料——加熱（1100～1150 ℃）——粗鍛（2500 t電動螺旋壓力機）——噴丸（采用粗鋼丸）——加熱（800～850 ℃）——精鍛（2500 t電動螺旋壓力機）——噴丸（采用細鋼丸）——皂化——冷精整（1000 t壓力機）

兩種工藝過程都是采用兩火三鍛的方式，熱鍛與冷精整組合成形技術調整的關鍵環節就是冷精整前的錐齒部分制坯尺寸，如果熱鍛工序制坯的齒形部分為最終冷精整工序預留好合適的整形余量后，我們只需通過冷壓的方式修整一下熱鍛產品由于塑變造成的齒部精度損失，因此整形量不宜過大，調整熱鍛模具齒形部分的尺寸要考慮到第二次熱鍛后齒部產生變形的效果。不同的產品可通過實驗，總結最為理想的尺寸調整量，然后通過UG造型軟件對熱鍛模具的齒形與最終冷精整模具的齒形加以調整控制，保證其冷精整模具的最佳整形量。

下面以圖例產品為參考，分享一下熱鍛模具與冷精整模具齒部成形尺寸的調整過程。圖3中產品的錐齒模數為7.25，齒數18，壓力角30°。一般熱鍛模的齒部弦厚要大于精整模弦厚0.50 mm，但由于熱鍛后產品塑變的效果，齒部越貼近實體部分變形越小，所以熱鍛模齒頂部分還要比精整模齒頂部分加厚0.1 mm，而熱鍛模的齒根部分為了避免精整時產生較深的壓痕，需要對熱鍛模的齒根部分比對正常生成的造型單面縮進0.15 mm，這樣效果會更好。熱鍛模只是為冷精整模制坯，產品的最終齒部成形尺寸取決于冷精整模具，因此我們只要將熱鍛模的尺寸調整到保證冷精整模具的最佳整形效果即可，具體調整如圖3所示：

圖3采用UG造型軟件調整熱鍛模具齒形示意圖 四、熱鍛與冷精整組合成形技術的優點

提高鍛件質量，可以消除熱鍛成形工藝由于塑性變形產生的齒部精度降低，提高齒部的光潔度。保證傳動過程的平穩，降低噪音，提高齒輪的使用壽命。

熱鍛工藝精整模具的壽命由于熱磨損的影響，加上熱鍛模具的硬度不能過高，一般為HRC48～52, 所以壽命較低。通過冷精整模具最終成形后，可對冷精整模具進行淡化處理，提高模具的硬度，可達HRC58～62, 通過皂化工藝減少其模具的磨損。一般可提高模具壽命5倍。

解決較大鍛件實現冷鍛工藝需要較大的設備，成本投入過大。通過熱鍛與冷精整組合成形技術的工藝過程，根據產品的大小，可利用適合噸位的熱鍛設備鍛打即可，然后通過較小噸位壓機鍛造即可實現齒部最終整形效果，實現與直接采用冷鍛工藝同樣效果的產品質量。

熱鍛與冷精整組合成形技術在實際生產中得到了廣泛的應用。該技術是將熱鍛和冷鍛結合起來的一種新的精密金屬成形工藝,它發揮了冷、溫、熱鍛的優點,摒棄了冷、溫、熱鍛的缺點。用該技術制造的零件取得了高精度、低成本的良好效果。熱鍛成形、冷鍛精整工藝需要加大終鍛壓力機噸位,增加磷化皂化工步。它消除了終鍛溫度的波動和高溫氧化對產品的影響因素,進一步提高了鍛造直齒錐齒輪的精度,提高了齒面質量。鍛造錐齒輪正在向高尺寸、形狀精度、表面質量和機械強度方向發展,從而可以制造出最終形狀和尺寸精度高的精鍛齒輪,使熱鍛與冷精整組合成形技術發展成為一項更為廣闊的精密成形技術。

（05）

摘要：我國用于重型卡車車橋差速器主齒輪，由于其主動輪尺寸較大，采用一火兩鍛工藝難以控制其表面氧化及成型的要求，故采用兩火三段的制造工藝。對熱鍛工藝制造坯工藝與熱鍛與冷精整組合成形工藝進行對比研究，通過實例闡述熱鍛與冷精整組合成形工藝；分析齒輪表面質量、傳動平穩性和使用壽命；分析精整模具使用壽命；分析鍛造設備投入等方面。結果表明熱鍛與冷精整型組合成形技術，是一種制造大尺寸、形狀精度、表面質量好和機械強度高錐齒輪精密成形技術。

關鍵詞：錐齒輪；熱鍛工藝；熱鍛與冷精整型；平穩性；使用壽命

隨著我國汽車工業的飛躍發展,特別是在我國進入WTO以后,汽車零部件制造面臨全球采購的競爭,提高產品質量和降低制造成本將被提到最重要位置考慮,而作為汽車工業的重要配套行業，中國車橋行業的產銷量同樣呈上升趨勢，同時汽車在節能、環保、舒適等方面的性能也將顯著提升，這就要求車橋產品的性能進一步提高。

車橋作為重卡的核心部分，其重要性也受到越來越多的關注。

目前，國內重型車橋跟國外的差距確實較大，國內車橋噪聲較高，其主要因素在于齒輪精度不夠，車橋齒輪要向高強度、高精度方向發展，所以體現優質、高效、低成本的齒輪熱鍛與冷精整組合成形技術一定會在汽車零部件生產中得到推廣應用。國內車橋所用錐型齒輪主要有如下產品，如圖1所示。圖1國內車橋所用齒輪一、重卡車橋錐齒輪鍛造成形工藝的分析

國內用于車橋輪間差速器傳動的行星、半軸齒輪制造工藝廣泛分為熱鍛和冷鍛成形技術，其中用于轎車差速器傳動的錐齒輪由于產品的尺寸較小，多采用冷鍛成形工藝。這種錐齒成形工藝可實現較高精度，在車橋工作過程中具有良好的使用性能，降低傳動過程中產生的噪音，傳動平穩，提高車橋的使用壽命。而用于重卡車橋差速器傳動齒輪由于產品的尺寸較大，鍛造噸位較大，冷鍛工藝難以保證成形，所以多采用熱鍛的工藝。用于重卡車橋的錐齒輪鍛造根據產品的結構特點，一般行星、半軸齒輪采用一火兩鍛工藝，主要為粗鍛和精鍛兩道工序制成精鍛齒坯。而用于雙橋軸間傳動的主動三聯齒，由于主動輪的尺寸較大，一火兩鍛工藝難以控制其表面的氧化及成形的需求，因此鍛造工藝多采用兩火三鍛的制造過程，粗鍛制坯采用一火兩鍛的方式，而后采用噴丸的方式完全去除表面的氧化皮，再次加熱至800～850 ℃進行精整，保證其最終齒部成形飽滿。

二、熱鍛工藝與冷鍛工藝成形特點的對比

熱鍛工藝一直存在成形后由于塑變的影響，齒部會發生變形，難以保證其齒部的精度。為了保證齒部充分成形，鍛打溫度要在1000～1100 ℃范圍，鍛件表面氧化很難控制，導致錐齒表面的粗糙度明顯差于冷鍛的成形效果。這些恰是工作過程中影響噪音和加快齒輪失效的主要原因。因此提高重卡車橋錐齒輪的制造水平極為重要。通過改進工藝過程，保證熱鍛錐齒輪產品的質量是當前零部件生產行業極為重要的課題。下面介紹一下重卡車橋鍛造錐齒輪產品的成形技術。

三、重卡車橋鍛造錐齒輪熱鍛與冷精整組合的成形技術

下面以主動三聯齒鍛坯（如圖2）的成形過程來介紹一下該項技術的成形過程。

圖2鍛坯圖示行業內熱鍛工藝的制坯流程如下：下料——加熱（1100～1150 ℃）——粗鍛（2500 t電動螺旋壓力機）——粗鍛（1600 t電動螺旋壓力機）——噴丸（采用粗鋼丸）——加熱（800～850 ℃）——粗鍛（2500 t電動螺旋壓力機）

熱鍛與冷精整組合成形技術：下料——加熱（1100～1150 ℃）——粗鍛（2500 t電動螺旋壓力機）——噴丸（采用粗鋼丸）——加熱（800～850 ℃）——精鍛（2500 t電動螺旋壓力機）——噴丸（采用細鋼丸）——皂化——冷精整（1000 t壓力機）

兩種工藝過程都是采用兩火三鍛的方式，熱鍛與冷精整組合成形技術調整的關鍵環節就是冷精整前的錐齒部分制坯尺寸，如果熱鍛工序制坯的齒形部分為最終冷精整工序預留好合適的整形余量后，我們只需通過冷壓的方式修整一下熱鍛產品由于塑變造成的齒部精度損失，因此整形量不宜過大，調整熱鍛模具齒形部分的尺寸要考慮到第二次熱鍛后齒部產生變形的效果。不同的產品可通過實驗，總結最為理想的尺寸調整量，然后通過UG造型軟件對熱鍛模具的齒形與最終冷精整模具的齒形加以調整控制，保證其冷精整模具的最佳整形量。

下面以圖例產品為參考，分享一下熱鍛模具與冷精整模具齒部成形尺寸的調整過程。圖3中產品的錐齒模數為7.25，齒數18，壓力角30°。一般熱鍛模的齒部弦厚要大于精整模弦厚0.50 mm，但由于熱鍛后產品塑變的效果，齒部越貼近實體部分變形越小，所以熱鍛模齒頂部分還要比精整模齒頂部分加厚0.1 mm，而熱鍛模的齒根部分為了避免精整時產生較深的壓痕，需要對熱鍛模的齒根部分比對正常生成的造型單面縮進0.15 mm，這樣效果會更好。熱鍛模只是為冷精整模制坯，產品的最終齒部成形尺寸取決于冷精整模具，因此我們只要將熱鍛模的尺寸調整到保證冷精整模具的最佳整形效果即可，具體調整如圖3所示：

圖3采用UG造型軟件調整熱鍛模具齒形示意圖 四、熱鍛與冷精整組合成形技術的優點

提高鍛件質量，可以消除熱鍛成形工藝由于塑性變形產生的齒部精度降低，提高齒部的光潔度。保證傳動過程的平穩，降低噪音，提高齒輪的使用壽命。

熱鍛工藝精整模具的壽命由于熱磨損的影響，加上熱鍛模具的硬度不能過高，一般為HRC48～52, 所以壽命較低。通過冷精整模具最終成形后，可對冷精整模具進行淡化處理，提高模具的硬度，可達HRC58～62, 通過皂化工藝減少其模具的磨損。一般可提高模具壽命5倍。

解決較大鍛件實現冷鍛工藝需要較大的設備，成本投入過大。通過熱鍛與冷精整組合成形技術的工藝過程，根據產品的大小，可利用適合噸位的熱鍛設備鍛打即可，然后通過較小噸位壓機鍛造即可實現齒部最終整形效果，實現與直接采用冷鍛工藝同樣效果的產品質量。

熱鍛與冷精整組合成形技術在實際生產中得到了廣泛的應用。該技術是將熱鍛和冷鍛結合起來的一種新的精密金屬成形工藝,它發揮了冷、溫、熱鍛的優點,摒棄了冷、溫、熱鍛的缺點。用該技術制造的零件取得了高精度、低成本的良好效果。熱鍛成形、冷鍛精整工藝需要加大終鍛壓力機噸位,增加磷化皂化工步。它消除了終鍛溫度的波動和高溫氧化對產品的影響因素,進一步提高了鍛造直齒錐齒輪的精度,提高了齒面質量。鍛造錐齒輪正在向高尺寸、形狀精度、表面質量和機械強度方向發展,從而可以制造出最終形狀和尺寸精度高的精鍛齒輪,使熱鍛與冷精整組合成形技術發展成為一項更為廣闊的精密成形技術。

（05）