專利名稱：轎車轉向節(jié)鍛件精密鍛造技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬精密成形技術領域，特別涉及一種轎車轉向節(jié)的精密鍛造方法。
轉向節(jié)是轎車上的關鍵零件，由于其幾何形狀的復雜性和使用性能的重要性，因而增加了其鍛造成形的困難。該鍛件形狀、結構十分復雜(見

圖1)鍛件中心部分為帶孔的、對接的兩個錐形凸臺；近為矩形的薄法蘭和錐形凸臺相接；在薄法蘭的下方有一凸臺和兩個形狀復雜、長度較長的側腿；鍛件落差也較大，達90mm以上，為典型的復雜叉形件。除此之外該鍛件尺寸精度、表面質量(除了大孔、小孔需要機械加工外，其余均為黑皮)及金屬纖維流向要求嚴格，因此開發(fā)該類鍛件的合理鍛造方法頗受國內外的重視。
目前，該類鍛件常規(guī)的鍛造工藝過程為制坯、預鍛和終鍛。如國外在40MN熱模鍛壓力機上采用聚料→開式鐓擠預鍛→去連皮→彎曲→終鍛→切邊的鍛造工藝方案。該方案的缺點為需要昂貴的大噸位熱模鍛壓力機，工序多、能耗大、材料利用率低和鍛件成本高。最近國內董之社在“轎車轉向節(jié)鍛件半封閉擠壓工藝”一文(鍛壓技術2000年第6期)中介紹，他們確定了在40MN熱模鍛壓力機上半封閉擠壓鍛造工藝方案，其工藝流程為下料→中頻感應加熱→鐓粗(去掉氧化皮)→擠壓→終鍛→切邊→校正→檢驗。該方案采用半封閉擠壓工藝為終鍛提供了穩(wěn)定可靠的預制坯，保證了鍛件質量，其工藝過程較常規(guī)工藝先進，但還需大噸位的熱模鍛壓力機(預制坯的變形負荷還較大)，模具負荷較大，影響模具壽命。
本發(fā)明的目的在于提供一種轎車轉向節(jié)鍛件精密鍛造技術，該發(fā)明減少工步次數、提高預制坯精度、降低變形力負荷(降低所需設備的噸位)，以達到優(yōu)質、節(jié)材、節(jié)能和節(jié)時的目的。
這種轎車轉向節(jié)鍛件精密鍛造技術，其特征在于該工藝在一火中，采用可分凹模側向擠壓精密預制坯→終鍛成形→沖孔和切飛邊三個主要工序完成精密鍛造過程1.可分凹模側向擠壓精密預制坯的模具是由上、下凹模2、1和擠壓沖頭3組成，工作前先將上、下凹模2、1合模，并施以壓模力(由特殊的模具結構或由專用的雙動壓力機完成，后者效果較好)，壓緊上、下凹模2、1形成封閉型腔后，將采用電感應加熱好的圓柱形坯料放入凹模中，用擠壓沖頭3進行閉式擠壓，之后開啟上凹模2，頂出鍛件；在此工步中完成了中心孔的預成形和同時完成了兩錐形凸臺、薄法蘭、凸臺和兩個側腿的基本成形，從而達到預制坯的精密成形；采用半球形擠壓沖頭進行預沖孔，即擠壓沖頭3的工作面為半球形，這種形狀的擠壓沖頭利于將中心部的多余金屬擠向腿部，同時又可降低變形力；在兩個長側腿的行腔中采用擠壓帶式的型腔，即將長側腿出口處外的型腔橫截面尺寸每面增加1mm左右，以達到金屬流出出口外時，將沿著腿部型腔彎曲流動，直達端部后進行鐓粗成形，即靠擠壓→彎曲流動→鐓粗方式充滿腿部，可達到降低變形力和型腔充滿的目的，在腿部型腔的端部應開有通氣孔5，以減少金屬流動的阻力；2.在終鍛成形工步中，擠壓沖頭3采用槽式沖孔，在終鍛成形時將預沖孔連皮擠入槽中，以避免折疊的產生；3.最后沖孔和切除飛邊，全部工序完畢。
附圖及實施例圖1為轎車轉向節(jié)鍛件簡2為可分凹摸側向擠壓精密預制坯簡3為擠壓帶式型腔模簡4為終鍛成形槽式沖孔簡2、圖3、圖4是本發(fā)明的一個實施例(圖2、圖3、圖4)，首先應根據產品零件圖設計熱鍛件圖，并計算所需坯料尺寸(直徑和長度)；再根據本發(fā)明的原則和方法設計可分凹摸側向擠壓精密預制坯圖；根據以上兩個圖計算變形時的力能參數(擠壓力和張模力等)，并選擇壓模力加載方式和設備型式；根據以上兩個圖和根據本發(fā)明的原則設計預制坯模具圖、終鍛成形模具圖和沖孔切邊模具圖；最后選擇適宜的模具材料和熱處理，并選擇適宜的潤滑劑材料和模具的預熱和冷卻方式。
由于采用半球形預沖孔和擠壓帶式擠壓，不但可以降低變形力，主要是確保了形狀復雜的兩個長度較長的側腿的充滿，從而達到預制坯的精密成形，為整個方案的實現奠定了基礎。
此種模具結構和變形方式迫使金屬在三向壓應力狀態(tài)下流向型腔深處，且不形成飛邊，因此所需變形力小、金屬流動好、利于成形，尤其利于具有復雜形狀的側腿的預成形?？蛇_到降低所需設備的噸位和精密預成形的目的。
由于采用可分凹摸側擠精密預制坯鍛造方案，簡化了鍛造工序，降低了變形力(和常規(guī)相比鍛造負荷可降低40％左右)，節(jié)省了材料(材料利用率可達75％以上)。
本發(fā)明不但能達到優(yōu)質、節(jié)時和節(jié)能的效果，還能較顯著地提高模具的使用壽命。如預制坯的精密成形就可提高終鍛成形模具的使用壽命；由于預制坯成形變形力小，其使用壽命也會增加，并且當預制坯模具磨損到一定程度時，還可通過終鍛成形模具鍛造出合格的鍛件來。
權利要求
1.一種轎車轉向節(jié)精密鍛造方法，其特征在于該工藝是在一火中，采用可分凹模側向擠壓精密預制坯→終鍛成形→沖孔和切飛邊三個主要工序完成精密鍛造過程(1)可分凹模側向擠壓精密預制坯的模具是由上、下凹模(2)、(1)和擠壓沖頭(3)組成，工作前先將上、下凹模(2)、(1)合模并施以壓模力，壓緊上、下凹模(2)、(1)形成封閉型腔后，將采用無氧或少氧加熱的圓柱形坯料放入凹模中，用擠壓沖頭(3)進行閉式擠壓，之后開啟上凹模(2)，頂出沖頭(6)頂出鍛件；(2)在終鍛成形工步中，擠壓沖頭(3)采用槽式沖孔，在終鍛成形時將預沖孔連皮擠入槽中，以避免折疊的產生；(3)、最后沖孔和切除飛邊，全部工序完畢。
2.根據權利要求1所述的轎車轉向節(jié)精密鍛造方法，其特征在于在可分凹摸側向擠壓精密預制坯時，擠壓沖頭(3)的工作面為半球形。
3.根據權利要求1所述的轎車轉向節(jié)精密鍛造方法，其特征在于在兩個長側腿的型腔中采用擠壓帶(4)的型腔進行擠壓，在腿部型腔的端部開有通氣孔(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬精密成形技術領域，特別涉及一種轎車轉向節(jié)精密鍛造技術方法。其特征是該工藝是在一火中，采用可分凹模側向擠壓精密預制坯→終鍛成形→沖孔和切飛邊三個主要工序完成精密鍛造過程本發(fā)明不但能達到優(yōu)質、節(jié)時和節(jié)能的效果，還能較顯著地提高模具的使用壽命。并且達到簡化工序、降低變形力(和常規(guī)相比鍛造負荷可降低40％左右)、節(jié)省材料(材料利用率可達75％以上)之目的。
文檔編號B21K1/00GK1398690SQ0212873
公開日2003年2月26日 申請日期2002年8月10日 優(yōu)先權日2002年8月10日
發(fā)明者孫惠學, 史艷國, 蘇升貴, 趙德穎, 陳繼剛 申請人:燕山大學