軋鍛結合工藝研究

文/賈雨，葛希佩，李新軍·山東溫嶺精鍛科技有限公司

軋鍛結合工藝研究

文/賈雨，葛希佩，李新軍·山東溫嶺精鍛科技有限公司

螺傘齒輪由于傳動效率高、傳動比穩定、承載能力高、傳動平穩平順、結構緊湊、節省空間、耐磨損、壽命長、噪聲小等特點，廣泛應用于國內外油田石化機械、工程機械、軋鋼機械、礦山機械、煤礦機械、冶金設備、船舶工業、航空航天、飛機制造等領域。其中汽車驅動螺傘齒輪的作用是傳遞汽車主減速箱的動力，主要是由鍛件經過切削加工制造而成，市場需求量巨大，低消耗、高效率的獲得優質鍛件成為我們研究的方向。

目前驅動橋螺傘主動齒輪鍛件的主要生產方法為在空氣錘上經由摔形模進行拔長，再由壓力機模鍛成形，該工藝存在的缺點為：⑴在空氣錘上經由摔形模拔長，要求壓力機噸位較大；⑵存在較大噪聲且需要打擊多次才能完成，勞動環境差；⑶成形的坯件表面粗糙，直線度低；⑷模鍛成形時極易發生彎曲，產生飛邊，造成材料的利用率低；⑸用時較長，通常人工一次摔形需要用時45s，且一致性較差，大批量生產時效率低。

現我公司研究運用楔橫軋軋制技術進行制坯，楔橫軋工藝的基本原理是將加熱后的棒材送入兩個同向旋轉的帶有楔性凸起的模具中間，棒材在模具的帶動下，作與模具反方向的回轉運動，同時材料發生徑向壓縮變形和軸向延伸變形，從而成形階梯軸類零件。

工藝分析

軋鍛結合工藝包含楔橫軋制坯和終鍛成形兩個工序，其中楔橫軋制坯分為以下幾個區段：

⑴楔入段。夾住加熱后的棒料的一端，沿著橫軋軸方向將棒料送入楔橫軋機。

⑵楔入平整段。將軋件在整個圓周上全部軋成一定深度的V形環槽，以改善軋件的塑性。

⑶展寬段。軋件直徑壓縮，長度延伸，為楔橫軋模具完成變形的主要區段。

⑷精整段。將軋件在整周上全部軋成所需尺寸，將全部尺寸精度與表面粗糙度精整達到產品的最終要求。

⑸剪切段。將軋好的軋件切斷。

⑹終鍛成形。將楔橫軋機軋制而成的軋件放入由凹模、凸模及頂桿組成的終鍛成形模具中，在凸模作用下坯料向下聚料成形，脫模后由頂桿頂出，得到驅動橋錐齒輪主動齒輪鍛件。

生產驗證

下面結合130系列某型號驅動橋錐齒輪主動齒輪的實際鍛造工藝的生產案例進一步說明，驅動橋錐齒輪主動齒輪鍛件圖如圖1所示，該鍛件分為頭部、中部、桿部三部分，頭部尺寸包含直徑D4、D5、D6，斜度A3、A4；中部尺寸包含直徑D7、D3；桿部尺寸包含直徑D1、D2，斜度A1、A2；鍛件總長L1。該鍛件由楔橫軋制坯和終鍛成形兩道工序鍛造而成。

圖1 驅動橋錐齒輪主動齒輪鍛件圖

楔橫軋制坯工序

在楔橫軋機上安裝楔橫軋模具，選擇所需規格的圓鋼作為原材料，本例選擇規格為φ65mm的20CrMnTiH材質的鋼材，在天然氣加熱爐中完成加熱工序（加熱溫度1150℃），將加熱后的熱坯放入楔橫軋機上的模具內，完成楔橫軋制坯工序。楔橫軋制坯后鍛坯形狀如圖2所示，其中，D為圓鋼直徑不變，D8、D9、D10分別比D1、D2、D6略小1～3mm，L6比L2大5～10mm。

終鍛成形工序

將由楔橫軋軋制成形的鍛坯放入固定在壓力機上的終鍛成形模具中（圖3）。上模用上壓板固定在壓力機滑塊上，可隨壓力機滑塊上下運動，在工作時上模在壓力機作用下向下移動，鍛坯在上模作用下沿上下模具內壁向下聚料成形，脫模后經頂桿頂出，得到的鍛件即為驅動橋錐齒輪主動齒輪鍛件。

圖2 楔橫軋制坯鍛件圖

圖3 終鍛成形

結束語

經過我公司驗證，運用楔橫軋（采用H型楔橫軋機）制坯工藝軋制成形的坯料表面精度高、直線度好，一致性高，在終鍛時更容易成形，可有效地減小鍛件的余量（單邊減小0.5～1mm）及鍛件的拔模斜度，降低產品消耗提高材料利用率且鍛件外觀較好；采用楔橫軋制坯工藝用時較少，制坯時間僅為10s，且一軋兩件，能夠相應的提高鍛造的初始鍛造溫度，有效地保證鍛件良好的成形，從而保證鍛件的質量；有效地減輕工人的勞動強度，改善了工人的工作環境，有效地提高了生產效率以及材料的利用率。