一種半軸套管的楔橫軋精密成形方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種汽車半軸套管楔橫軋精密成形方法，技術(shù)方案為將一端帶圓臺的圓形空心坯料加熱到軋制溫度，穿入芯棒，通過軸向推料裝置將其送入兩個模具之間。模具根據(jù)近無料頭軋制的原則，采用不對稱楔和變展寬角、成形角設(shè)計,并且在近端頭位置設(shè)計反向臺階控制軋件的軸向竄動。軋件在模具的作用下軋制成形，每圈完成一個汽車空心半軸套管毛坯的生產(chǎn)，本發(fā)明的技術(shù)方案生產(chǎn)效率和材料利用率高，機加工余量小，壁厚偏差小，廢品率低，生產(chǎn)環(huán)境好。
【專利說明】一種半軸套管的楔橫軋精密成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬塑性成形【技術(shù)領(lǐng)域】，特別提供了一種楔橫軋帶芯棒精密成形直徑單向減小的空心半軸套管毛坯的方法，適用于楔橫軋半軸套管毛坯或帶法蘭盤、凸緣類半軸套管預(yù)制還的生產(chǎn)。
技術(shù)背景
[0002]半軸套管是汽車后橋上的重要零件之一，在汽車的行駛時，要承受整個車身及貨物的重量和復(fù)雜的交變應(yīng)力，半軸套管的質(zhì)量，直接影響著車輛的行駛安全。因而要求其生產(chǎn)工藝能保證零件流線分布合理，內(nèi)部組織致密，有很高的疲勞強度。
[0003]國內(nèi)外載重汽車的半軸套管基本上都是用鍛造工藝生產(chǎn)。楔橫軋是軸類零件成形的先進(jìn)工藝，以其高效、節(jié)材，生產(chǎn)環(huán)境好等優(yōu)點在軋制實心軸上得到了廣泛的應(yīng)用，近年來也成功地應(yīng)用于載重汽車后橋插入式空心軸頭上，這種空心軸頭的特點是臺階直徑由中間向兩側(cè)逐漸減小，楔橫軋成形也由中間向兩側(cè)逐漸展寬。而有的半軸套管或帶法蘭盤、凸緣類半軸套管的法蘭和凸緣外側(cè)是直徑單向逐漸減小的空心臺階軸，如圖1所示，采用楔橫軋工藝成形這種半軸套管毛坯或預(yù)制坯，軋件顯著不對稱，而且有料頭部分的材料損失。為了充分發(fā)揮楔橫軋高效，節(jié)材的優(yōu)勢，希望楔橫軋成形半軸套管軋件料頭盡量小，甚至接近無料頭軋制。但不對稱近無料頭軋制直徑單向減小的空心零件，軋件很容易發(fā)生嚴(yán)重的端頭壓扁和軸向竄動，實現(xiàn)楔橫軋半軸套管的經(jīng)濟軋制有很大的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種省料的汽車半軸套管毛坯或預(yù)制坯的楔橫軋精確成形方法。
[0005]該方法包括:
[0006]步驟一、將一端為圓臺狀的圓形空心鋼坯加熱到900?1150°C，所述圓臺錐角Θ =25 ?35。；
[0007]步驟二、將所述鋼坯穿入芯棒，通過軸向推料裝置將其送入上下兩個具有變成形角和變展寬角的模具之間；
[0008]步驟三、鋼坯在所述兩個模具作用下做回轉(zhuǎn)運動，軋制成軋件；
[0009]步驟四、所述軋件由所述軸向推料裝置從所述兩個模具之間推出，頂出芯棒，得到空心半軸套管毛坯。
[0010]優(yōu)選地，步驟二中使用的所述兩個具有變成形角和變展寬角的模具中，
[0011]模具前段的成形角Q1取值范圍是30?45°，展寬角P1取值范圍是4?7°，模具后段的成形角Q2取值范圍是40?55°，展寬角β2取值范圍是1.5?4°。
[0012]優(yōu)選地，步驟二中使用的所述兩個具有變成形角和變展寬角的模具均為楔不對稱模具。
[0013]優(yōu)選地，步驟三中軋制的所述軋件具有反向臺階，所述反向臺階直徑比所述軋件的最小直徑大10%，寬度為鋼坯直徑的20%左右。
[0014]本發(fā)明是一種楔橫軋帶芯棒成形直徑單向減小的汽車半軸套管毛坯的方法，因為軋件具有不對稱性，臺階直徑單向減小并希望實現(xiàn)近無料頭軋制，其實現(xiàn)原理如下:
[0015]1.軋件小直徑側(cè)軋制到接近軋件端頭時，隨著料頭的減小，軸向力越來越小，為了保證軸向力的平衡，本發(fā)明的模具采用不對稱設(shè)計，其左右兩側(cè)的楔不對稱，在軋制過程中，兩側(cè)的楔結(jié)束時間不一樣，軋件大直徑側(cè)先完成成形。
[0016]2.軋件小直徑側(cè)軋制區(qū)接近端頭時會出現(xiàn)壓扁失穩(wěn)，展寬角越大，成形角越小壓扁失穩(wěn)越嚴(yán)重，所以在盡量減少模具輥面的前提下保證成形，要采用變展寬角，變成形角設(shè)計，在接近端頭的位置宜采用較小的展寬角，較大的成形角。模具楔成形角Q1取值Ci1 = 30?45°，展寬角P1取值P1 = 4?7°，成形角α2取值Ci2 = 40?55°，展寬角β2取值β2 = 1.5?4°。
[0017]3.軋件的壓下量越大，壓扁變形越大，將軋件坯料小直徑側(cè)預(yù)成形為圓臺狀，其中該圓臺中母線與高的夾角Θ =25?35° (在后稱為錐角)，使軋件在接近端部軋制時壓下量逐漸減小，可以有效的避免壓扁失穩(wěn)。
[0018]4.對于直徑單向逐漸減小的空心臺階軸，隨著端頭的減小和壓扁，軋件向大端側(cè)軸向竄動嚴(yán)重，使軋件存在橢圓和表面螺旋痕的缺陷。在軋件小端(小直徑側(cè))端部設(shè)計一個寬度為軋件原始直徑(即坯料外徑Sci)的20%或20%左右，直徑比軋件的最小直徑(即成形軋件中外徑最小部分的直徑仍Λ)大10%或10%左右的反向臺階Τ，可以控制軋件的軸向竄動，保證成形質(zhì)量。雖然在此部分直徑上增加了較少的材料損失，但實現(xiàn)了接近無料頭車L制，顯著的節(jié)約了材料。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)方案適用于板式和兩輥楔橫軋帶芯棒軋制直徑單向減小的不對稱空心軸類零件，如半軸空心套管或帶法蘭盤、凸緣類半軸套管預(yù)制坯的近無料頭經(jīng)濟化生產(chǎn)。采用這種楔橫軋工藝生產(chǎn)半軸套管毛坯和預(yù)制坯，獲得的軋件能得到精確的臺階形狀與尺寸，帶芯棒軋制又能保證其組織致密，滿足性能要求。近無料頭軋制的楔橫軋成形方法與傳統(tǒng)的鍛造方法比較，優(yōu)點為:生產(chǎn)效率高、材料利用率高、機加工余量小、壁厚偏差小、廢品率低、生產(chǎn)環(huán)境好等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為汽車半軸套管圖和剖面圖。
[0021]圖2為本發(fā)明汽車半軸套管楔橫軋原始坯料。
[0022]圖3為本發(fā)明楔橫軋模具和軋件的三維圖；其中I是上輥，2是下輥，3是軋件，4是芯棒。
[0023]圖4為本發(fā)明楔橫軋模具展開圖。
[0024]圖5為本發(fā)明楔橫軋模具槽形圖。
[0025]圖6為本發(fā)明楔橫軋成形的接近無料頭軋件。
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明是利用楔橫軋工藝與設(shè)備，實現(xiàn)汽車半軸套管毛坯的經(jīng)濟化生產(chǎn)。
[0027]實施例1[0028]采用楔橫軋成形工藝完成汽車半軸空心套管的軋制。將一端帶30°錐角圓臺的坯料(如圖2)加熱到1000°C，穿入芯棒，芯棒4的直徑與坯料內(nèi)徑之差為1mm左右，通過軸向推料裝置將其送入兩個模具——上輥和下輥之間。帶芯棒的坯料在模具作用下做回轉(zhuǎn)運動，軋件3被軋制成形，如圖3所示。成形結(jié)束后，軋件3由軸向推料裝置從兩個模具之間推出，頂出芯棒4，得到圖6所示的空心半軸套管毛坯，整個過程在一臺楔橫軋機、一副模具上完成 。
[0029]圖4、圖5是楔橫軋成形汽車半軸套管毛坯實施實例的模具展開圖和槽形圖。模具頂圓直徑R為1400mm，該模具采用變成形角、變展寬角設(shè)計，前段B的成形角和展寬角為α 1; β丨,后段F的成形角和展寬角為α 2，β 2。本實施例中，成形角a i = 40°，Ct2 = 50°，展寬角1^ = 6° , β 2 = 3.5°:壞料外徑δ。為160mm,內(nèi)徑δ ^為60mm。軋件最小直徑lPmin為102mm ;反向臺階T直徑11為112mm,寬度M為32mm。
[0030]實施例2
[0031]采用楔橫軋成形工藝完成汽車半軸空心套管(如圖1)的軋制。將一端帶25°錐角圓臺的坯料(如圖2)加熱到900°C，穿入芯棒，芯棒直徑與坯料內(nèi)徑之差為1mm左右，通過軸向推料裝置將其送入兩個模具之間。帶芯棒的坯料在模具作用下做回轉(zhuǎn)運動，軋件被軋制成形，如圖3所示。成形結(jié)束后，軋件由軸向推料裝置從兩個模具之間推出，頂出芯棒，得到圖6所示的空心半軸套管毛坯。
[0032]圖4、圖5是楔橫軋成形汽車半軸套管毛坯實施實例的模具展開圖和槽形圖。模具頂圓直徑為Φ 1200mm,成形角a j = 45° , α 2 = 55° ,展寬角P1 = V7P2 = H ;還料外徑δ ^為IlOmm,內(nèi)徑δ ^為55mm ;軋件最小直徑爐―為82mm ;反向臺階T直徑Pstep為9Ctam,寬度M為22臟。
[0033]實施例3
[0034]采用楔橫軋成形工藝完成汽車半軸空心套管(如圖1)的軋制。將一端帶35°錐角圓臺的坯料(如圖2)加熱到1150°C，穿入芯棒，芯棒直徑與坯料內(nèi)徑之差為1mm左右，通過軸向推料裝置將其送入兩個模具之間。帶芯棒的坯料在模具作用下做回轉(zhuǎn)運動，軋件被軋制成形，如圖3所示。成形結(jié)束后，軋件由軸向推料裝置從兩個模具之間推出，頂出芯棒，得到圖6所示的空心半軸套管毛坯。
[0035]圖4、圖5是楔橫軋成形汽車半軸套管毛坯實施實例的模具展開圖和槽形圖。模具頂圓直徑為Φ 1000mm,成形角α ι = 30° , α 2 = 40° ,展寬角β ι = 7° , β 2 = 4°。還料外徑δ。為90mm,內(nèi)徑δ ^為30mm ；軋件最小直徑Pmin為60mm ;反向臺階T直徑Pstep為65.5mm,寬度 M 為 18mm。
[0036]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車半軸套管楔橫軋精密成形方法，其特征在于: 步驟一、將一端為圓臺狀的圓形空心鋼坯加熱到900?1150°C，所述圓臺錐角Θ =25?35。； 步驟二、將所述鋼坯穿入芯棒，通過軸向推料裝置將其送入上下兩個具有變成形角和變展寬角的模具之間； 步驟三、鋼坯在所述兩個模具作用下做回轉(zhuǎn)運動，軋制成軋件； 步驟四、所述軋件由所述軸向推料裝置從所述兩個模具之間推出，頂出芯棒，得到空心半軸套管毛坯。
2.按照權(quán)利I所述的汽車半軸套管楔橫軋精密成形方法，其特征在于，步驟二中使用的所述兩個具有變成形角和變展寬角的模具中， 模具前段的成形角Q1取值范圍是30?45°，展寬角P1取值范圍是4?7°，模具后段的成形角Q2取值范圍是40?55°，展寬角β2取值范圍是1.5?4°。
3.按照權(quán)利I所述的汽車半軸套管楔橫軋精密成形方法，其特征在于，步驟二中使用的所述兩個具有變成形角和變展寬角的模具均為楔不對稱模具。
4.按照權(quán)利I所述的汽車半軸套管楔橫軋精密成形方法，其特征在于:步驟三中軋制的所述軋件具有反向臺階，所述反向臺階直徑比所述軋件的最小直徑大10%，寬度為鋼坯直徑的20%左右。
【文檔編號】B21B19/12GK103521522SQ201310479314
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】楊翠蘋, 胡正寰, 鄭振華, 張康生, 劉晉平, 孫星 申請人:北京科技大學(xué)