專利名稱：汽車半軸毛坯楔橫軋兩圈軋制成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬塑性成形技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了楔橫軋兩圈軋制成形汽車半軸毛坯的方法，適用于汽車半軸毛坯的楔橫軋生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
汽車半軸是汽車的重要傳力零件，它不僅要傳遞來自汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，還要承受車輪上作用的垂直力、側(cè)向力以及牽引力和制動(dòng)力所形成的縱向力。所以，汽車半軸是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中重要的承載件，也是汽車上的易損部件之一。
楔橫軋可直接軋制生產(chǎn)軸類零件，還可以為模鍛或其它成形工藝制坯，尤其是軸向體積分布變化大的鍛件，可用楔橫軋完成體積精確分配。其優(yōu)點(diǎn)為1)能夠保證毛坯的重量公差，實(shí)現(xiàn)桿部近凈成形，提高材料利用率；2)產(chǎn)品尺寸精度高，桿部軋后不需再加工，減少機(jī)加工工序；3)產(chǎn)品桿部經(jīng)塑性變形后疲勞強(qiáng)度提高。
由上述可知，軋鍛復(fù)合工藝最顯著的特點(diǎn)是能夠節(jié)省材料，減少生產(chǎn)工序，提高產(chǎn)品質(zhì)量。汽車半軸采用楔橫軋制坯后，后續(xù)的加工工序減少，法蘭盤部分只需擺輾或者預(yù)鍛、終鍛即可完成。產(chǎn)品的桿部經(jīng)塑性變形后疲勞強(qiáng)度提高，因而楔橫軋工藝最適合汽車半軸的制坯。由于楔橫軋工藝具有顯著的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，國內(nèi)外逐漸開始采用楔橫軋工藝生產(chǎn)汽車半軸毛坯。
但是，由于汽車半軸屬于大型長軸類零件，采用楔橫軋工藝生產(chǎn)如圖1所示汽車半軸毛坯，模具直徑需要1400mm以上，需要大型楔橫軋?jiān)O(shè)備，設(shè)備投資大、模具成本高。
采用兩圈或多圈成形楔橫軋技術(shù)，可以大幅度減小楔橫軋模具(軋輥)直徑，可以降至φ1000mm，設(shè)備重量可以降低到常規(guī)楔橫軋技術(shù)的一半，模具重量可以減少40％以上，設(shè)備投資和生產(chǎn)成本可以顯著降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了楔橫軋兩圈軋制成形汽車半軸毛坯方法，利用較小型設(shè)備和模具，高效率、低能耗、經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)汽車半軸毛坯。
本發(fā)明的構(gòu)成為將圓形坯料加熱到950～1200℃，通過軸向進(jìn)出料裝置將其送入兩個(gè)模具之間，模具至少有一對(duì)內(nèi)楔和一對(duì)外楔。圓形棒料在帶有楔型的模具作用下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，模具旋轉(zhuǎn)第一圈時(shí)只有內(nèi)楔參與軋制成形，當(dāng)模具旋轉(zhuǎn)第二圈時(shí)外楔參與軋制成形，每?jī)扇堉瞥尚我粋€(gè)汽車半軸毛坯。坯料由軸向進(jìn)出料裝置送入兩個(gè)模具之間，完成成形的汽車半軸毛坯由軸向進(jìn)出料裝置從兩個(gè)模具之間推出。汽車半軸毛坯兩圈軋制成形過程在一臺(tái)楔橫軋機(jī)、一副模具上連續(xù)完成。
本發(fā)明兩圈成形的基本條件是模具至少由一對(duì)內(nèi)楔和一對(duì)外楔構(gòu)成，內(nèi)楔和外楔結(jié)構(gòu)如圖2、圖7所示；兩個(gè)外楔開始處距離(l8)須大于坯料長度(l9)10～600mm，小于兩個(gè)內(nèi)楔結(jié)束處距離(l7)0～60mm；模具下輥接料段的頂面為圓弧面，其圓弧長度與模具孔型圓弧長度之和l4等于360°；模具參數(shù)成形角取α＝18～40°、展寬角取β＝2～12°。
本發(fā)明所述的汽車半軸毛坯的楔橫軋兩圈成形方法適用于二輥式楔橫軋和三輥式楔橫軋。所述的汽車半軸毛坯包含其形狀相似或類似的各種汽車半軸毛坯。
兩圈軋制或多圈軋制成形的原理是在模具旋轉(zhuǎn)第1圈時(shí)，模具內(nèi)楔1、內(nèi)楔2參與軋制成形。由于外楔3、外楔4在坯料5的外側(cè)，故坯料與外楔不接觸，不參與軋制成形。而當(dāng)?shù)?圈軋制完成后，坯料5被軋制成形為零件6，軋制過程進(jìn)行到第2圈時(shí)，外楔3、外楔4開始起作用，將零件6軋制成形為汽車半軸毛坯7，最終完成汽車半軸毛坯的軋制成形。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了兩圈連續(xù)軋制成形。即軋輥旋轉(zhuǎn)第1圈和第2圈之間無需停頓，坯料或工件也無需人工或輔助設(shè)備進(jìn)行操作干預(yù)，成形過程中第1圈和第2圈連續(xù)進(jìn)行。
為實(shí)現(xiàn)兩圈連續(xù)軋制成形，模具下輥接料段的頂面為圓弧面，其圓弧長度與模具孔型圓弧長度之和l4應(yīng)等于360°。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于與傳統(tǒng)楔橫軋生產(chǎn)汽車半軸毛坯方法相比較，具有顯著節(jié)省模具輥面、減小模具直徑、減輕設(shè)備重量、降低設(shè)備造價(jià)和和模具成本等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)使用較小型裝備經(jīng)濟(jì)化生產(chǎn)汽車半軸生產(chǎn)。與楔橫軋多楔軋制工藝相比具有模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性好、軋制力(矩)小等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明汽車半軸楔橫軋毛坯圖。
圖2為本發(fā)明模具三維圖示。
圖3為坯料圖。
圖4為第1圈軋制完成后成形的零件圖。
圖5為第2圈軋制完成后成形的零件圖。
圖6為本發(fā)明汽車半軸毛坯圖。圖中D0＝100mm，D1＝69mm，D2＝52.5mm，D3＝69mm，L0＝1169mm，L1＝47mm，L2＝852mm，L3＝150mm。
圖7為本發(fā)明模具孔型展開圖。模具孔型基本參數(shù)如下β1＝7.5°；β2＝6°；l0＝3141.6mm；l1＝596mm l2＝410mm；l3＝215mm；l4＝150mml5＝240mm；l6＝409mm；l7＝630.5mm；l8＝630.0mm；l9＝468.5mm。
圖8為圖7模具A-A剖面圖。圖中α1＝26.5°；α2＝20°；α3＝30°；h1＝25.5mm；h2＝17mm；圖9為圖7模具B-B剖面圖。圖中w1＝1067mm；w2＝47.8mm；圖10為圖7模具C-C剖面圖。圖中w3＝625.7mm；w4＝45mm；t＝2.5mm具體實(shí)施方式
圖2、圖7是楔橫軋兩圈軋制成形汽車半軸毛坯一個(gè)實(shí)施實(shí)例模具圖。圖3為坯料Φ100×468.5mm。將坯料溫度加熱至950℃～1200℃，通過軸向進(jìn)料裝置送入兩個(gè)同向旋轉(zhuǎn)的模具之間進(jìn)行軋制，模具頂圓直徑為φ1000mm。圖4、圖5分別為第1圈、第2圈軋制完成后成形的零件圖。
權(quán)利要求
1.一種汽車半軸毛坯楔橫軋兩圈軋制成形方法，其特征在于將圓形坯料加熱到950～1200℃，通過軸向進(jìn)出料裝置將其送入兩個(gè)模具之間，模具至少有一對(duì)內(nèi)楔和一對(duì)外楔；圓形棒料在帶有楔型的模具作用下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，圓形棒料在帶有楔型的模具作用下進(jìn)行軋制，模具旋轉(zhuǎn)第一圈時(shí)只有內(nèi)楔參與軋制成形，當(dāng)模具旋轉(zhuǎn)第二圈時(shí)外楔參與軋制成形，每?jī)扇堉瞥尚瓮瓿梢粋€(gè)楔橫軋汽車半軸毛坯的生產(chǎn)；坯料由軸向進(jìn)出料裝置送入兩個(gè)模具之間，完成成形的汽車半軸毛坯由軸向進(jìn)出料裝置從兩個(gè)模具之間推出；模具楔成形角取值α＝18～40°，模具楔展寬角取值β＝2～12°
2.按照權(quán)利1所述的方法，其特征在于汽車半軸毛坯兩圈軋制成形過程在一臺(tái)楔橫軋機(jī)、一副模具上連續(xù)完成。
3.按照權(quán)利1、權(quán)利2所述的方法，其特征在于模具至少由一對(duì)內(nèi)楔和一對(duì)外楔構(gòu)成，兩個(gè)外楔開始處距離(l8)須大于坯料長度(l9)10～600mm，小于兩個(gè)內(nèi)楔結(jié)束處距離(l7)0～60mm。
4.按照權(quán)利1、權(quán)利2所述的方法，其特征在于模具下輥接料段的頂面為圓弧面，其圓弧長度與模具孔型圓弧長度之和l4等于360°。
5.按照權(quán)利1、權(quán)利2所述的方法，其特征在于所述的汽車半軸毛坯的楔橫軋兩圈成形方法適用于二輥式楔橫軋和三輥式楔橫軋。
全文摘要
一種楔橫軋兩圈軋制成形汽車半軸毛坯方法，屬于金屬塑性成形技術(shù)領(lǐng)域。成形方法為將圓形坯料加熱到950～1200℃，通過軸向進(jìn)料裝置將其送入兩個(gè)模具之間，模具至少有一對(duì)內(nèi)楔和一對(duì)外楔，圓形棒料在帶有楔型的模具作用下進(jìn)行軋制。模具旋轉(zhuǎn)第一圈時(shí)只有內(nèi)楔參與軋制成形，當(dāng)模具旋轉(zhuǎn)第二圈時(shí)外楔參與軋制成形，每?jī)扇堉瞥尚瓮瓿梢粋€(gè)汽車半軸毛坯的生產(chǎn)。優(yōu)點(diǎn)在于與傳統(tǒng)楔橫軋生產(chǎn)汽車半軸毛坯方法相比，能顯著節(jié)省模具輥面、減小模具直徑、減輕設(shè)備重量、降低設(shè)備造價(jià)和模具成本；實(shí)現(xiàn)使用較小型裝備經(jīng)濟(jì)化生產(chǎn)汽車半軸生產(chǎn)。與楔橫軋多楔軋制工藝相比，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性好、軋制力矩小。
文檔編號(hào)B21B27/02GK1947883SQ20061014411
公開日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2006年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月27日
發(fā)明者王寶雨, 胡正寰, 劉晉平, 楊翠蘋 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)