基于切邊沖孔復(fù)合模具的雙質(zhì)量飛輪盤轂鍛造技術(shù)研究

文/尹宿情，湯敏俊，莊曉偉，孫偉·江蘇龍城精鍛有限公司

雙質(zhì)量飛輪將傳統(tǒng)的飛輪質(zhì)量一分為二，一部分繼續(xù)用于補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)慣量，另一部分用于提高變速箱慣量，使得汽車隔振、減振的能力得到進(jìn)一步提高。盤轂是雙質(zhì)量飛輪的關(guān)鍵零件之一，其材質(zhì)一般為低碳合金鋼，結(jié)構(gòu)一般為圓盤形狀，中間分布著一個(gè)大孔和若干個(gè)小孔。

目標(biāo)產(chǎn)品分析

目標(biāo)產(chǎn)品為一種30Mn5 鋼材質(zhì)的飛輪盤轂鍛件，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示，三維模型如圖2 所示，成品重量1230g，中間分布著一共9 個(gè)孔，其中一個(gè)大圓孔，7個(gè)小圓孔及一個(gè)異形孔。八個(gè)孔相對(duì)于基準(zhǔn)R、S、T 的位置度要求很高，為φ0.5mm。

現(xiàn)有技術(shù)方案

該鍛件一般工藝流程為：下料→加熱→熱鍛→切邊→沖孔→熱處理→鍛后處理，其中切邊和沖孔為兩道工序，需要兩個(gè)操作員以及兩臺(tái)設(shè)備，增加了制造成本，而且存在二次定位，鍛件位置度不能保證，廢品率高。

也有將切邊和沖孔兩道工序復(fù)合在一起的工藝方案，但是由于切邊模具和沖孔模具仍然是相互獨(dú)立的，生產(chǎn)產(chǎn)品的位置度難以保證，而且在沖孔的時(shí)候一般都沒有提供壓邊力，導(dǎo)致沖孔變形以及撕裂帶嚴(yán)重。

新技術(shù)方案

為了解決現(xiàn)有技術(shù)方案中存在的問題，本公司采用了一種新的切邊沖孔復(fù)合模具，切邊凹模和沖頭需全部固定在同一模具上，并采用氮?dú)鈴椈商峁_孔的壓邊力，防止沖孔過程中孔變形以及減輕撕裂帶，利用該模具可以在一個(gè)工位上完成切邊沖孔兩道工序，減少工序，避免多次定位，提高產(chǎn)品孔的位置度，目前該模具結(jié)構(gòu)已經(jīng)申請(qǐng)專利保護(hù)，基于該專利技術(shù)的飛輪盤轂完整鍛造方案如下：

⑴下料。采用圓盤鋸、鋸床或剪床下料，原材料為直徑50mm 的30Mn5 鋼棒，化學(xué)成分見表1。下料重量根據(jù)鍛件成品重量加上鍛造過程損耗綜合得出為1550g。

⑵加熱。采用中頻感應(yīng)加熱爐對(duì)鋼棒進(jìn)行加熱，加熱溫度為1150 ～1200℃。

⑶鍛造。采用2500t 的熱模鍛機(jī)進(jìn)行多工步開式模鍛，如圖3 所示。

⑷切邊沖孔。采用新結(jié)構(gòu)的切邊沖孔復(fù)合模具進(jìn)行加工，模具結(jié)構(gòu)如圖4 所示。模具的工作過程及原理為：壓力機(jī)滑塊處于最上位置的時(shí)候，將鍛件放在沖孔下模上。壓力機(jī)滑塊向下運(yùn)動(dòng)，最先接觸到產(chǎn)品的是沖孔壓料板，在氮?dú)鈴椈傻淖饔孟?，將產(chǎn)品壓緊，由氮?dú)鈴椈商峁哼吜Α；瑝K繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，氮?dú)鈴椈墒湛s，沖孔壓料板和沖孔卸料板不動(dòng)，而固定在上模座上的沖頭墊塊、沖頭壓圈、沖頭、切邊凹模會(huì)跟隨滑塊繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，從而沖孔和切邊。切邊沖孔結(jié)束后，沖孔的廢料會(huì)從下模座中間的孔掉下來。切邊切下來的飛邊會(huì)被切邊卸料板頂出。壓力機(jī)回程過程中，沖頭以及切邊凹模先跟隨滑塊上行，與產(chǎn)品分開。產(chǎn)品與沖頭和切邊凹模的力由氮?dú)鈴椈商峁?。如產(chǎn)品異常，卡料嚴(yán)重，超出氮?dú)鈴椈傻膲毫狭Γ捎蒛 形板和卸料螺釘進(jìn)行剛性卸料。

表1 30Mn5 鋼棒化學(xué)成分(wt %)

⑸熱處理。對(duì)鍛造完成的工件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)處理后的硬度為250 ～300HBW。

⑹鍛后處理。采用拋丸機(jī)去除鍛件表面氧化皮，通過磁粉探傷對(duì)鍛件表面進(jìn)行檢測，確保鍛件表面無裂紋缺陷。

表2 飛輪盤轂鍛件樣品孔的位置度檢測結(jié)果(mm)

研究結(jié)果

⑴圖5 是采用本技術(shù)方案獲得的成品鍛件。結(jié)果表明將切邊凹模和沖孔沖頭固定在同一模具內(nèi)，對(duì)飛輪盤轂鍛件進(jìn)行切邊沖孔復(fù)合成形是可行的，能夠顯著提高生產(chǎn)效率，減少資源投入。

⑵表2 是對(duì)采用本技術(shù)方案獲得的成品鍛件孔位置度，進(jìn)行的全質(zhì)量檢測結(jié)果，其結(jié)果表明孔的位置度均能滿足質(zhì)量要求。