汽車法蘭盤閉式鍛造技術(shù)

文/李養(yǎng)娟，高陽軍·陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司

汽車法蘭盤閉式鍛造技術(shù)

文/李養(yǎng)娟，高陽軍·陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司

通過Deform-3d模擬軟件，對汽車法蘭盤閉式鍛造工藝進行計算機仿真，結(jié)果表明所采用的鍛造技術(shù)是合理的。采用該閉式鍛造技術(shù)既提高了汽車法蘭盤的質(zhì)量，也降低了材料損耗和廢品率，還簡化了后續(xù)機加工序。

汽車法蘭盤在使用過程中起著很重要的作用。它既承受汽車的重力，又對齒轂的傳動提供精確的導(dǎo)向。其外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸承孔位較深，對鍛件質(zhì)量和精度要求都較高。所以采用先進的鍛造技術(shù)，對于汽車法蘭盤的制造有著至關(guān)重要的意義。閉式鍛造既能節(jié)省原材料，又省去了切邊工序，同時提高了工作效率，可有效的降低生產(chǎn)成本。Deform-3d模擬技術(shù)的應(yīng)用，既能有效避免設(shè)計及生產(chǎn)過程中工藝及模具設(shè)計的缺陷，同時能縮短制模周期，在實際生產(chǎn)過程中有很大的實用價值。

鍛件毛坯圖的設(shè)計

法蘭盤結(jié)構(gòu)的鍛件毛坯圖的設(shè)計和其他圓餅件鍛件設(shè)計是一樣的，其鍛件毛坯拔模角取1.5°～2°，直徑方向上單邊余量取2～2.5mm，由于鍛造型腔較深，容易產(chǎn)生氧化皮墊傷，厚度方向上取單邊余量2.5～3mm。

圖1 法蘭盤零件圖及鍛件圖

鍛造工步圖

閉式鍛造常采用剪切下料，而剪切下料存在端面壓扁、斷面不圓及斷面傾角等問題，對于深型腔法蘭盤閉式鍛造而言，下料的高徑比一般在2.0～2.5之間，所以選擇采用平砧鐓粗。此次設(shè)計在下鐓粗臺上刻有一個深23mm的槽，這樣既能去除坯料側(cè)面的氧化皮，又能有效的在鐓粗時對棒料進行定位，有助于預(yù)鍛型腔的填充。

終鍛工步的設(shè)計是根據(jù)鍛件圖考慮其熱脹量后設(shè)計的。預(yù)鍛工步設(shè)計應(yīng)使預(yù)鍛時的法蘭小而厚，要保證形槽底部與終鍛處形狀近似相同，多余的金屬保留在上法蘭部分。終鍛成形時，通過對上法蘭的鐓粗，金屬快速的流向深軸型腔部分。圖2為閉式深型腔法蘭盤鍛造工步圖。

鍛造模具設(shè)計

由于熱模鍛壓力機設(shè)備的整體剛性好，并采用“象鼻形”的滑塊，所以鍛件的尺寸精度及鍛模壽命與模鍛錘相比有較大的提高。且熱模鍛壓力機有自動頂料裝置、滑塊行程次數(shù)高，易實現(xiàn)高質(zhì)量、高精度和高效率的現(xiàn)代工藝要求。

圖2 閉式深型腔法蘭盤鍛造工步圖

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計采用分體式結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點是能有效的節(jié)省模具材料，并能簡化模具加工工藝，同時由于上模、下模固定圈在鍛造過程中很少受到?jīng)_擊和磨損，所以其使用壽命可達到10萬件，遠遠高于上模、下模的壽命。同時在設(shè)計時，讓上模進入下模鑲塊5～10mm，采用小間隙配合，對鍛造錯差有很好的抑制效果。

由于法蘭盤凸緣部分比軸桿部分的直徑大很多，而且軸桿部分比較長，法蘭盤內(nèi)孔偏小，如果采用反擠壓成形很難保證凸緣部分充滿，且上模芯的磨損也會很嚴(yán)重，而常規(guī)的正擠成形的方法又很難使坯料很好的填充軸桿端部。考慮到上面兩種情況，采用一種半自由成形閉式鍛造的方法來有效的避免充不滿現(xiàn)象的發(fā)生，同時又改善了上模內(nèi)芯磨損嚴(yán)重的情況。模具設(shè)計圖如圖3所示。

圖3 熱模鍛壓力機模具總裝圖

Deform-3d成形模擬及生產(chǎn)實踐驗證

利用Deform-3d對模具及工藝制定進行了模擬驗證，模擬結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出鐓粗下模型槽的設(shè)計對于預(yù)鍛定位有很大幫助，而且從預(yù)鍛到終鍛，只是法蘭盤凸緣部分的鐓粗成形，坯料對終鍛上模模芯摩擦也不大，可以有效提高上模的壽命。

圖4 Deform-3d模擬結(jié)果

按照以上模具及工藝設(shè)計，采用剪切的棒料進行實際鍛打，并測量生產(chǎn)的工件。結(jié)果顯示，工件尺寸符合鍛件毛坯圖設(shè)計要求。同時，上模和下模的模具壽命約為4000件，模具使用狀況良好。

結(jié)論

采用Deform-3d軟件進行模擬驗證的汽車法蘭盤閉式鍛造工藝及模具的設(shè)計，與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式比較，具有如下優(yōu)勢：

⑴通過Deform-3d模擬技術(shù)的應(yīng)用，對實際生產(chǎn)有很大的指導(dǎo)作用。同時實際生產(chǎn)也證明了此鍛造技術(shù)的可行性。

⑵通過采用閉式鍛造技術(shù)，工藝用料比開式鍛造每工件節(jié)省了2.04kg，同時省去了切邊工序，生產(chǎn)效率大大提高。

⑶閉式鍛造上模和下模的模具壽命為4000件，比之前用模鍛錘鍛造模具壽命提高了2倍。

隨著鍛造技術(shù)的迅速發(fā)展及節(jié)能降耗需求的增加，鍛造工藝的要求會越來越高，閉式鍛造技術(shù)在鍛造中的應(yīng)用會越來越廣泛，而Deform-3d模擬技術(shù)的應(yīng)用，對閉式鍛造工藝的制定有著十分重要的指導(dǎo)作用。