卧锻重型卡车转向节工艺的试验研究..docVIP

摩擦压力机上重卡转向节卧锻工艺的实验研究 北京机电研究所 蒋鹏 韦韡 余光中 李亚军 福建畅丰车桥制造有限公司 王灿喜 赖凤彩 王艺宏 摘要 本文介绍了在MFP-8000型双盘摩擦压力机上卧式模锻重型卡车转向节工艺的实验研究过程与结果分析情况。工艺流程为：感应加热-压扁-旋转90°再次压扁-头部镦粗-预锻-终锻，采用一台KR150-2 F 2000多关节机器人自动化操作，可以实现一火成形。在工艺试验过程中，出现了充不满、打不靠、折叠、开裂、粘模等工艺缺陷，通过研究分析，找出了产生缺陷的原因，并采取了具体对策，保证的工艺过程的顺利进行。目前，该工艺已经成功地用于批量生产。 转向节是汽车上的重要安全零件，其形状复杂，成形难度较大，而且对锻件质量要求高。卡车转向节的特点是零件负荷更大，锻件体积重量也大，重型卡车尤其如此。锻造该类转向节时需要更大的锻造设备。目前国内重型卡车转向节根据其形状有两种锻造工艺，一种是沿杆部轴线方向分模的工艺，锻造时转向节呈水平状态，简称卧锻工艺，另一种是是沿与杆部轴线垂直方向分模的工艺，锻造时转向节呈垂直状态，简称立锻工艺。 立锻重卡转向节工艺一般在热模锻压力机上锻造成形（简称机锻），一般沿头部锻件水平投影最大处曲面分模，工艺过程为：镦粗—挤压—预锻—终锻，其工艺设计的关键在挤压。典型代表为北京机电研究所为中国重汽锻造厂开发的63000kN热模锻生产线及其工艺，该工艺技术先进，锻件质量好，材料利用率高，生产效率高，可实现自动化生产[1]。后来重庆大江信达车辆有限公司锻造厂也采用了该种工艺，取得了较好的效果。北京机电研究所为湖北三环锻造有限公司在其引进设备最大打击力为63000kN的直驱式电动螺旋压力机上开发的奔驰重卡转向节的锻造工艺也是一种典型的立锻工艺[2] ，和斯太尔重型卡车转向节相比，奔驰重型卡车转向节结构更复杂，成形难度更大，在成形过程中挤压、预锻工步的设计尤其重要，通过数值模拟和工艺试验，保证了坯料流向合理，不产生缺料或折叠等缺陷。现该工艺已经成功应用于生产，取得了良好的经济效益。 卧锻重卡转向节一般在5t以上大吨位模锻锤上锻造成形（简称锤锻），典型工艺是谷城三环锻造和聊城光岳的5t模锻锤上的转向节成形技术，锤锻重型卡车转向节一般采用自由锻制坯，一般需要两火次，质量较低，随着汽车工业对零部件质量要求的逐渐提高，这部分锤锻产品有向机锻成形发展的趋势。1993-1994年北京机电研究所为柳汽的40000kN热模锻生产线设计过中型卡车的卧锻转向节全套工艺，锻造工艺过程为：辊锻-压扁-镦粗-预锻-终锻。可以实现一火成形。由于柳汽40000kN吨热模锻生产线最后未能投产，该工艺未能得到实际验证。其中辊锻工步可由两次压扁替代，第2次压扁时坯料旋转90o，其实质是将杆部拔长。东汽公司锻造厂有在热模锻压力机上应用该工艺的成熟例证[3]。 热模锻压力机生产线投资大，建设周期长，目前国内摩擦压力机应用最为普及，且投资小，见效快，如果能在摩擦压力机上实现重卡转向节一火卧锻工艺，将开辟一种重卡转向节的锻造新工艺。本文介绍的就是北京机电研究所与福建畅丰车桥制造有限公司开发该种工艺的情况。 福建畅丰车桥制造有限公司转向节锻造线由一套1250kW中频加热设备，一台MFP-8000型双盘摩擦压力机，一台用于切边的J53-400D摩擦压力机以及一台KR150-2 F 2000多关节机器人组成。其中，转向节零件是在青岛青锻锻压机械有限公司生产的MFP-8000型双盘摩擦压力机上模锻成型的。该设备采用组合预应力机架，PLC控制，全行程制动，并且配备有吨位仪和液压顶料装置。 图1 转向节锻造线 双盘摩擦压力机工作原理：电动机经过大三角皮带轮使摩擦盘主轴回转，通过操纵机构，使带有两个摩擦盘的主轴产生左右方向的移动；当飞轮与摩擦盘摩擦时，就使活动部分产生上下运动而进行锤击。当主轴产生左右横向移动时，主轴上的摩擦盘便与飞轮发生单边摩擦，如果是右边摩擦盘与飞轮接触，则使滑块提升；反之滑块向下运动。飞轮回转时积蓄了能量，当飞轮逐渐下降时由于飞轮与摩擦盘接触半径逐渐增加，就使飞轮的回转速度急速增加，最后将得到最大的能量而进行锤击。 表1 MFP-8000型双盘摩擦压力机技术参数 技术参数 数值 公称力 (kN) 40000 最大打击力 (kN) 80000 允许长期使用压力 (kN) 63000 运动部分能量 (kJ) 850 滑块行程 (mm) 800 行程次数(min-1) 9 最小装模高度 800 工作台垫板厚度 300 工作台面(左右×前后) (mm) 1300×2350 滑块底面(左右×前后) (mm) 1110×2200 顶料方式 液压 最大顶料力 (kN) 800 最大顶料行