载荷汽车零件的精锻工艺.PDF

矗D 研发前沿 文 ／B．一A．Behrensetal·汉诺威大学金属成形及成形设备 研究所，汉诺威集成产品研究所 ．．． ．． ：j 口 同 载荷汽车零件的精锻工艺 ／rIc主月锻是可生产具有较高表面质量和尺寸精度的 具并取出制件。为使型腔完全充满，必须精确控制 无飞边近净形锻件的工艺过程。以往的精锻 坯料的体积。过多的金属会导致其溢出模具并产生 工艺只能生产轴对称锻件 如齿轮和转向机小齿轮。 过载而可能损害模具。 经进一步的技术开发．可望拓宽精锻的应用范围． 生产斜齿轮、连杆和 曲轴等锻件．尤其适用于一些 斜齿轮 重要的汽车零件。精锻件可以做到少无切削加工 金属成形及成形设备研究所深入研究了斜齿轮 节约原材料．进而缩短生产周期，降低生产成本。复 的精锻。图1，2给出了斜齿轮精锻模具的基本原 杂精锻件的工艺设计已经具有其 自身的特点。 理和结构 。 体积成形是一项重要的生产技术 不仅生产率 高．而且产品由于具有连续合理的流线而有较高的 强度。尽管如此 ，该项技术还是一直和其他工艺技 术 如铸造和烧结等进行竞争。并且，存在曰益增 件 长用铝、镁有色金属替代体积威形产品的趋势。除 了技术竞争外．锻件的提供商还需不断增加品种和 应对激烈的国际竞争。强化体积成形技术的竞争意 ／ ／ i ／ ／ 识对于优胜劣汰是完全必要的。提高这项技术的潜 在工程价值的途径是形成生产近净形产品的精锻工 图1使用空心坯料精锻斜齿轮的模具 艺。精锻件的几何形状接近零件的最终形状．可以 降低机加工时和成本。汉诺威大学的协作研究中心 模 已经开发出了精锻斜齿轮和三拐曲轴的完整工艺。 精锻件是用闭式模具锻造的无飞边近净形锻 件。模具通常由上下冲头、成形模和成形时的锁模 装置组成。模具可打开和闭锁．；中头经导向装置进 入。加工开始时将坯料置入模腔，然后合模，此时 坯料尚未变形。继而冲头进入模腔使热态坯料形成 最终几何形状。型腔完全充满后；中头返回．开启模 图2使用圆棒料精锻斜齿轮的模具 24 f锻造与冲压 2009．2 Rn 研发前沿 图3所示为按上述原理制造的模具精锻的斜齿 缩量相同。同时考察了模数大些或小些的斜齿轮．也考察了管状 轮。汽车上的斜齿轮的噪声指标和安装空间的要 坯料和实心坯料锻造的斜齿轮。所有的研究结果比较表 明， 求都十分严格 ，要降低噪声就必须对齿轮进行精 16MnCr5锻制的齿轮的齿顶圆直径和齿根圆直径较大．1OOCr6锻 加工 ，所以精锻要提供一定的加工余量。为最大限 制的则均较小。 度地缩短精加工过程 ．加工余量就必须控制得小 不仅选材影响了材料的收缩行为，零件的表面积一质量比也 而精确。在整个工艺设计和开发过程中．都必须面 对材料的收缩行为产生影响。为研究锻件表面积的影响．分别用 对0．1～0．2mm的余量等级和温度以及材料本身的 不同参数的上、下冲头来锻制斜齿轮。通过组合不同几何形状的 影响。图4为用精锻工艺锻制的标准斜齿轮。 冲头．用图6所示的同样的齿形模具 ．锻制出形状不同且表面积 持续增大的4个锻件。尽管上下冲头的几何形状发生变化，其中 的两个锻件 (在图6中的形状编号为2)产生同样的侧突。4个锻 件的成形条件和坯料重量完全相同。研究表明．锻件的表面积大．