汽車法蘭盤閉式鍛造技術

文/李養(yǎng)娟，高陽軍·陜西法士特齒輪有限責任公司

汽車法蘭盤閉式鍛造技術

文/李養(yǎng)娟，高陽軍·陜西法士特齒輪有限責任公司

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，結果表明所采用的鍛造技術是合理的。采用該閉式鍛造技術既提高了汽車法蘭盤的質量，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向。其外形結構復雜，軸承孔位較深，對鍛件質量和精度要求都較高。所以采用先進的鍛造技術，對于汽車法蘭盤的制造有著至關重要的意義。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，可有效的降低生產成本。Deform-3d模擬技術的應用，既能有效避免設計及生產過程中工藝及模具設計的缺陷，同時能縮短制模周期，在實際生產過程中有很大的實用價值。

鍛件毛坯圖的設計

法蘭盤結構的鍛件毛坯圖的設計和其他圓餅件鍛件設計是一樣的，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。此次設計在下鐓粗臺上刻有一個深23mm的槽，這樣既能去除坯料側面的氧化皮，又能有效的在鐓粗時對棒料進行定位，有助于預鍛型腔的填充。

終鍛工步的設計是根據(jù)鍛件圖考慮其熱脹量后設計的。預鍛工步設計應使預鍛時的法蘭小而厚，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。

鍛造模具設計

由于熱模鍛壓力機設備的整體剛性好，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

模具結構設計采用分體式結構，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沖擊和磨損，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?？紤]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芯磨損嚴重的情況。模具設計圖如圖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，模擬結果如圖4所示。從圖4中可以看出鐓粗下模型槽的設計對于預鍛定位有很大幫助，而且從預鍛到終鍛，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模擬結果

按照以上模具及工藝設計，采用剪切的棒料進行實際鍛打，并測量生產的工件。結果顯示，工件尺寸符合鍛件毛坯圖設計要求。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計，與傳統(tǒng)生產方式比較，具有如下優(yōu)勢：

⑴通過Deform-3d模擬技術的應用，對實際生產有很大的指導作用。同時實際生產也證明了此鍛造技術的可行性。

⑵通過采用閉式鍛造技術，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，閉式鍛造技術在鍛造中的應用會越來越廣泛，而Deform-3d模擬技術的應用，對閉式鍛造工藝的制定有著十分重要的指導作用。