差速器殼鍛造工藝分析

汽車差速器是驅(qū)動轎的主要部件，其功用是使左右車輪能以不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行滾動行駛，將主減速器傳來的扭矩平均分給兩半軸，盡量使兩側(cè)車輪驅(qū)動力相等，滿足汽車行駛需要，保證了汽車的行駛穩(wěn)定性及輪胎的耐久性。

科技部產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新試點(diǎn)聯(lián)盟聯(lián)絡(luò)組發(fā)布《產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟活躍度評價(jià)報(bào)告》，基于活躍度評價(jià)的原則，評價(jià)指標(biāo)主要側(cè)重考量：聯(lián)盟組織機(jī)構(gòu)建設(shè)與運(yùn)行、聯(lián)盟協(xié)同創(chuàng)新活動、聯(lián)盟帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展成效三方面情況。中國BIM發(fā)展聯(lián)盟于2016、2017兩個(gè)年度連續(xù)獲得94分高分（滿分為100分），獲評科技部“A級（活躍度高聯(lián)盟）”，在第三批試點(diǎn)聯(lián)盟中排名第2位。

本文提到的右殼——錐齒輪差速器原為鑄造件，后因性能提升，需采用鍛造件。初期為降低鍛造難度，內(nèi)孔的四個(gè)十字槽及四個(gè)R11mm沉孔采用機(jī)加工方式獲得，后來通過測算對其外形進(jìn)行微調(diào)，使其滿足鍛造要求，取消四個(gè)十字槽及四個(gè)R11mm沉孔的機(jī)加工，降低產(chǎn)品成本。因此鍛件復(fù)雜系數(shù)較大，成形難度高。

右殼——錐齒輪差速器交貨狀態(tài)為粗加工(圖1)，其鍛件數(shù)模如圖2，鍛件2D圖如圖3所示。

工藝分析

主生產(chǎn)設(shè)備的選擇

產(chǎn)品鍛件重25.0kg，材質(zhì)40Cr，材質(zhì)系數(shù)M1，形狀復(fù)雜系數(shù)S3。依照模鍛力計(jì)算公式P=K×σ×F，其中K——鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)(一般按0.9～1.2取)，σ——材料終鍛變形抗力，F(xiàn)——鍛件投影面積(含鍛件飛邊橋部面積)，計(jì)算需要成形力為5059kN，根據(jù)公司設(shè)備及生產(chǎn)產(chǎn)能狀況選擇2500t摩擦壓力機(jī)作為主設(shè)備生產(chǎn)，計(jì)算力量偏大，但由于是螺旋壓力機(jī)，可采用多次鍛打成形，后期需通過預(yù)鍛形狀來調(diào)整和減小成形力。由于產(chǎn)品尺寸較大，重量較重，考慮到生產(chǎn)效率及人員勞動強(qiáng)度的原因需采用切邊沖孔復(fù)合工藝，可減少一臺設(shè)備及一次人工操作。根據(jù)2500t產(chǎn)線配置采用630t壓力機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品的切邊及沖孔。

工藝流程分析

該產(chǎn)品屬于杯盤類鍛件，形狀復(fù)雜系數(shù)S3，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜，成形難度高。根據(jù)其產(chǎn)品特點(diǎn)確認(rèn)其生產(chǎn)流程：

在成形過程中，沖頭工作條件極差，不僅受力大，而且被灼熱金屬包圍，沖頭在高溫高壓下極易軟化和產(chǎn)生疲勞裂紋等，所以將預(yù)鍛上模沖頭和終鍛上模沖頭設(shè)計(jì)成單獨(dú)零件且采用高耐熱材料H13來提高使用壽命。使用過程中上模沖頭的冷卻與潤滑時(shí)間需比下模增加一倍。預(yù)鍛小飛邊，終鍛雙倉飛邊，預(yù)鍛模和終鍛模通過壓板與通用模座連接。

進(jìn)料檢驗(yàn)→下料→材料加熱→除鱗(氧化皮清洗)→制坯、預(yù)鍛、終鍛(使用設(shè)備：2500t摩擦壓力機(jī))→切邊沖孔(使用設(shè)備：630t壓力機(jī))→熱件檢查→拋丸→熱處理(調(diào)質(zhì))→拋丸→磁探→粗車→防銹→成品檢驗(yàn)→包裝→入庫。

工藝難點(diǎn)分析

(πd

/4)×2.2d×7.85×10

=25.8，d=123.8mm，取坯料直徑為

125mm。再按體積不變原則，計(jì)算出坯料長度為268mm。即下料規(guī)格為

125mm×268mm，重量25.8kg，產(chǎn)品鍛件重25.0kg，鍛件材料利用率91.6%。

慢病毒介導(dǎo)的三種神經(jīng)元譜系相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子腦內(nèi)轉(zhuǎn)移治療帕金森病的實(shí)驗(yàn)研究 ……………………………………………………………… 陳品，于波，羅雨，等 215

工步設(shè)計(jì)

(1)用料尺寸計(jì)算

（1）施工材料供應(yīng)。根據(jù)設(shè)計(jì)單位提出的材料規(guī)格及型號要求，形成圖紙后開展供料分析，準(zhǔn)確計(jì)算不同材料的用量與進(jìn)場時(shí)間，并嚴(yán)格根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況安排進(jìn)料，保證材料供應(yīng)切實(shí)滿足施工要求。如果工程施工對進(jìn)料時(shí)間未能準(zhǔn)確掌握，則會產(chǎn)生窩工，嚴(yán)重壓縮后續(xù)施工的工期，產(chǎn)生一系列負(fù)面影響。

用料尺寸根據(jù)熱鍛件圖的體積加飛邊體積及沖孔連皮體積，再考慮1%的材料燒損率來計(jì)算，經(jīng)建模計(jì)算確定用料重25.8kg。該產(chǎn)品屬短軸類鍛件，規(guī)格的選擇按坯料鐓粗時(shí)的穩(wěn)定條件，可取鐓粗長度為直徑的2.2倍，d為坯料直徑。即可計(jì)算出坯料體積：

之前開發(fā)的差速器殼基本上內(nèi)部型腔為圓形，外部帶花瓣，而該產(chǎn)品外部的花瓣只有四瓣且尺寸較大，成形較容易，預(yù)鍛可先做出。由于采用的生產(chǎn)設(shè)備是2500t摩擦壓力機(jī)，設(shè)備有下頂出，但是無上頂出裝置，產(chǎn)品沖頭較長，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮如何使產(chǎn)品留在下模。同時(shí)摩擦壓力機(jī)最多只能打3錘，為減少打擊錘數(shù)，需在設(shè)計(jì)過程中做產(chǎn)品省力改善，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜不適宜用閉式鍛造。該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)難點(diǎn)為預(yù)鍛型腔形狀及預(yù)鍛到終鍛金屬流動的控制，需根據(jù)鍛件圖考慮預(yù)鍛形狀的匹配，再考慮預(yù)鍛到終鍛材料體積的分配，控制預(yù)鍛到終鍛金屬的流動方向及程度。特別是內(nèi)孔深處的四個(gè)十字槽，其在鍛造成形過程中容易形成刮料折疊，因此如何控制此部分的金屬流動方向是設(shè)計(jì)該產(chǎn)品成功的關(guān)鍵。

預(yù)鍛設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)難點(diǎn)，需先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對金屬的大概流向做出預(yù)判，初步設(shè)計(jì)出預(yù)鍛形狀?？紤]到預(yù)鍛到終鍛的定位，如果旋轉(zhuǎn)容易產(chǎn)生折疊，因此預(yù)鍛上下模都設(shè)計(jì)為圓形，預(yù)鍛進(jìn)入終鍛時(shí)只需考慮外圓定位，避免旋轉(zhuǎn)方向定位錯位時(shí)產(chǎn)生折疊。將熱鍛件分為三個(gè)區(qū)域進(jìn)行算料并匹配形狀，區(qū)域的選擇是關(guān)鍵。該產(chǎn)品的區(qū)域選擇在尺寸突然變小的位置，我們將其稱之為閘門。先對3個(gè)區(qū)域進(jìn)行大分料，底部區(qū)域閘門內(nèi)預(yù)鍛的體積分配需略少于終鍛，在保證充滿性的同時(shí)能較好地提高模具壽命。中間閘門處預(yù)鍛R角加大主要是為了加寬通道，方便金屬流動?？刂祁A(yù)鍛各部分體積的分配，修正預(yù)鍛形狀，避免終鍛時(shí)金屬回流引起折疊缺陷?？傮w積分配預(yù)鍛需比終鍛大3%～5%。預(yù)鍛沖孔處做平底連皮，終鍛做帶倉連皮，方便容納多余金屬。預(yù)鍛設(shè)計(jì)形狀見圖5預(yù)鍛模，終鍛尺寸依照鍛件圖按1.5%熱收縮率加放。

制坯的設(shè)計(jì)一是為了清除氧化皮，二是為了使坯料在預(yù)鍛型腔中定位良好。同時(shí)也需要考慮原材料到制坯的定位穩(wěn)定，材料的定位尺寸除了需考慮直徑的熱收縮量外，還需要增加材料的直徑正公差，確保材料在直徑正差時(shí)也能定位穩(wěn)定。通過計(jì)算及分析其制坯形狀如圖4所示。

(3)預(yù)終鍛設(shè)計(jì)

(2)制坯設(shè)計(jì)

模具設(shè)計(jì)

預(yù)鍛模結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括預(yù)鍛下底板、預(yù)鍛下模、預(yù)鍛頂出桿、預(yù)鍛上模壓環(huán)、預(yù)鍛上模、預(yù)鍛上模沖頭、預(yù)鍛上底板，采用小飛邊模鍛工藝。

由于摩擦壓力機(jī)打擊速度低，模具可采用組合結(jié)構(gòu)，從而簡化模具制造過程，縮短生產(chǎn)周期，并節(jié)省模具材料和降低生產(chǎn)成本。

終鍛模結(jié)構(gòu)如圖6所示包括終鍛下底板、終鍛下模、終鍛頂出桿、終鍛上模、終鍛上模沖頭、終鍛上底板，終鍛上下模由于會旋轉(zhuǎn)需定位鍵進(jìn)行定位。

在專教中，進(jìn)門設(shè)有一塊黑板，便于老師上課時(shí)指導(dǎo)學(xué)生教學(xué)使用，黑板前上方有投影，為老師的信息化教學(xué)提供了很好的硬件設(shè)備，教室后角落放有物品架，可供學(xué)生放置個(gè)人物品，桌間有擋板與鄰座相隔形成的私密空間，為學(xué)生提供一定的私人空間，專教的門屬于密碼防盜門，使得專教安全性提高，專教出門為陽臺走廊，為學(xué)生在學(xué)習(xí)繁忙中提供了一個(gè)緩解放松的地方，走廊外墻設(shè)有展示墻，可將學(xué)生優(yōu)秀作品進(jìn)行展示，營造一個(gè)濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，專教內(nèi)雖未設(shè)置大面積的落地玻璃，但開有許多窗，仍具有很好的采光效果。

切沖復(fù)合模設(shè)計(jì)，由于產(chǎn)品較重，切邊沖孔方式只能選擇正鍛正切正沖方式(即鍛件終鍛到切邊不翻轉(zhuǎn))。該產(chǎn)品需要粗加工，切邊及沖孔尺寸可根據(jù)需求自行調(diào)整，因此設(shè)計(jì)時(shí)下模定位尺寸依照熱鍛件圖單邊按0.2mm間隙取值。由于上模是運(yùn)動的，型腔的設(shè)計(jì)需考慮鍛件的錯模量、模具導(dǎo)柱導(dǎo)套的間隙量、導(dǎo)向傳遞的變異量及模具磨損，因此避讓量需加大。沖頭尺寸小且長需采用臺階式，上面直徑大，下面直徑小，用螺紋連接來減小沖頭長度及增加強(qiáng)度。

2.3 結(jié)核病患者出院時(shí)疾病不確定感情況 結(jié)核病患者出院時(shí)疾病不確定感得分處于低水平22例(14.29%)，中水平 108 例(70.13%)，高水平 24例(15.58%)。不確定性維度高于復(fù)雜性，見表2。

工藝過程數(shù)值模擬

通過初步計(jì)算及設(shè)計(jì)出來的工步圖建立3D模型，采用模擬軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，由于產(chǎn)品為圓形對稱件，可選取坯料及模具的一半進(jìn)行模擬計(jì)算，減少模擬運(yùn)算量及模擬時(shí)間。在模擬過程中發(fā)現(xiàn)內(nèi)孔四個(gè)十字槽孔有刮料折疊，底部欠肉問題，通過調(diào)整預(yù)鍛尺寸及形狀，多次數(shù)值模擬，不斷優(yōu)化，最終定型的模擬結(jié)果如圖7所示。坯料模擬溫度設(shè)定為1100℃，上下模溫度設(shè)置200℃。模擬過程中預(yù)鍛和終鍛成形良好，通過數(shù)值模擬可較好地節(jié)約現(xiàn)場試錯及修模的成本，數(shù)模鎖定后采用該工藝進(jìn)行模具制作后現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證。

鍛件生產(chǎn)過程驗(yàn)證

鍛件進(jìn)入實(shí)際試制及批量生產(chǎn)時(shí)，由于設(shè)備沒有上頂出機(jī)構(gòu)，雖然在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)修正上下模的拔模角，即下模的拔模角比上模小，但是由于操作的原因，第一錘按習(xí)慣會采用輕壓的方式，下模欠肉太多，導(dǎo)致工件第一錘非常容易粘上模沖頭。后調(diào)整打擊方式，首次打擊必須重錘，提高下模滿模程度，下模產(chǎn)生足夠的摩擦力使產(chǎn)品能留在下模，同時(shí)上模沖頭在首件生產(chǎn)時(shí)可涂油或是噴涂濃度較高的潤滑劑。

從測定結(jié)果(圖2)可知，實(shí)際樣品中的茄尼醇在4.0 min內(nèi)可達(dá)到基線分離，和GB/T 31758-2015方法相比，色譜分離時(shí)間縮短50%，而且色譜峰對稱性好，無明顯拖尾。

該產(chǎn)品使用的是反擠壓成形工藝，為了確保良好的材料流動性，模具的預(yù)熱溫度需大于200℃。下料需采用圓盤鋸，確保端面垂直度要求，使工件在鐓粗過程中不會因?yàn)榱闲倍a(chǎn)生不均勻，進(jìn)而引起產(chǎn)品欠肉。實(shí)際生產(chǎn)過程中預(yù)鍛沖頭磨損較快，初期設(shè)計(jì)的終鍛連皮倉部會充滿，終鍛壓力無法釋放使模具使用壽命降低，后加大終鍛倉部的存料體積得以解決。

我經(jīng)常給媽媽提的一個(gè)建議就是“做就對了”。當(dāng)你認(rèn)為寶寶的想法做法不合理、不可行，別只是針對他的行為指手畫腳。說許多大道理或批評、責(zé)罵、處罰，只會讓寶寶沒路可走，產(chǎn)生負(fù)面的抵觸情緒，是不可能改變結(jié)果的。所以，正確的做法就是：啟動你的智慧，多些創(chuàng)意，引導(dǎo)寶寶去做能做、可做、會做的事。

實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)品工步圖見圖8,產(chǎn)品見圖9。

結(jié)束語

本產(chǎn)品在工藝設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬階段反復(fù)修改了多次，通過不停的微調(diào)產(chǎn)品形狀、R角的大小及材料的分配，找到適合該產(chǎn)品生產(chǎn)的最佳形狀及材料配比來控制金屬流動，數(shù)值模擬大大節(jié)約了現(xiàn)場試錯的次數(shù)。因此數(shù)值模擬是非常有必要的，特別是可通過前期工藝模擬進(jìn)行不斷的優(yōu)化，來節(jié)約產(chǎn)品的開發(fā)成本。