本發(fā)明涉及爪極加工制造領(lǐng)域，具體為一種加工爪極毛坯的四工步熱模鍛方法。

背景技術(shù)：

爪極是汽車交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子總成中的核心零件，其主要作用是將轉(zhuǎn)子中勵磁線圈產(chǎn)生軸向磁場轉(zhuǎn)化為徑向磁場，從而使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時獲得沿空間三維分布的交變磁場，該交變磁場相對定子運動產(chǎn)生交流電，因而汽車發(fā)電機爪極有時也被稱作汽車發(fā)電機磁極。

由于爪極零件的制造工藝分為很多種，但爪極結(jié)構(gòu)復(fù)雜且關(guān)鍵裝配部位尺寸的精度要求很高，為了減少后續(xù)精加工或者半精加工的余量，目前絕大部分爪極零件的制造工藝都會包括預(yù)制坯處理的步驟，以降低制造成本，適應(yīng)于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。如江蘇龍城精鍛有限公司在中國專利文獻中公開了一種汽車發(fā)電機用爪極及其制造工藝[公開號：CN1772413]，其工藝步驟為a.下料；b.加熱；c.鐓粗；d.預(yù)鍛；e.精鍛；f.切邊；g.磁性退火；h.冷整形；武漢理工大學在在中國專利文獻中公開了一種發(fā)電機磁極精鍛成形的方法[公開號：CN1935408A]，其步驟為a.原材料下料；b.預(yù)鍛；c.精鍛；d.切邊；e.機械加工；西安交通大學在中國專利文獻中公開了一種汽車用發(fā)電機爪極成形工藝[公開號：CN102179464A]，其步驟為a.下料；b.加熱；c.徑向鐓擠；d.反擠；e.機加工；臺州職業(yè)技術(shù)學院在中國專利文獻中公開了一種汽車發(fā)電機爪極及其制造工藝，其步驟為a.毛坯成型；b.熱處理；c.整形；d.磷皂化；e.冷整形一；f.冷整形二；g.精加工。

在上述爪極零件的制坯工藝中多采用熱模鍛預(yù)制坯，變形工步為一步或多步。與本發(fā)明最接近的實現(xiàn)方案為中國專利文獻中一種汽車發(fā)電機用爪極及其制造工藝[公開號CN1772413]公開的技術(shù)方案，具體工藝步驟為a.下料；b.加熱；c.鐓粗；d.預(yù)鍛；e.精鍛；f.切邊；g.磁性退火；h.冷整形，該專利公開的工藝步驟中制坯的變形工步實際也為四工步，包括墩粗、預(yù)鍛、精鍛、切邊。

現(xiàn)有的爪極四工步熱模鍛方法，在批量制坯生產(chǎn)時墩粗、預(yù)鍛、精鍛和切邊四個工步采用兩臺設(shè)備實現(xiàn)，其中墩粗、預(yù)鍛、精鍛這三個工步采用一臺熱模鍛機完成，精鍛完成后的工件通過傳輸帶轉(zhuǎn)移至一臺曲柄壓力機上完成切邊，這種加工方法具有很大的缺陷：1)工件轉(zhuǎn)移的過程會增加工件加工的周期時間，浪費不必要的資源；2)工件在精鍛完成后再轉(zhuǎn)移另外一套設(shè)備進行切邊，導致生產(chǎn)效率低下，等同于增加了加工成本；3)在批量制坯生產(chǎn)時由于關(guān)鍵工藝參數(shù)條件設(shè)計不合理，經(jīng)常引起模具和設(shè)備異常失效，進一步導致產(chǎn)品尺寸波動大，質(zhì)量穩(wěn)定性極低。

因此，為了解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)岢隽艘环N加工爪極毛坯的四工步熱模鍛方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種加工爪極毛坯的四工步熱模鍛方法，極大提高了爪極四工步熱模鍛批量制坯時的生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種加工爪極毛坯的四工步熱模鍛方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)加工工藝及模具設(shè)計：根據(jù)所要獲得的爪極毛坯要求，設(shè)計出一種適用于經(jīng)過一次加熱后能夠在一臺模鍛機上連續(xù)完成墩坯、預(yù)鍛、精鍛和切邊四個工步的爪極毛坯成形工藝以及相配套使用的成形模具；

2)步驟1)中的成形模具的加工制造：加工完成爪極毛坯成形模具的關(guān)鍵組件，包括配套模架和模塊的加工制造；

3)產(chǎn)品試制：將步驟2)中制造完成的成形模具安裝至一臺安裝好的四工位熱模鍛機上并通過調(diào)節(jié)模鍛機參數(shù)試制出至少1件爪極毛坯樣件；步驟3)完成的三個判定條件為：a、爪極毛坯樣件形狀尺寸符合所要獲得的爪極毛坯要求；b、預(yù)鍛工步和精鍛工步的模鍛噸位差值不超過100噸；c、預(yù)鍛工步和精鍛工步模鍛噸位中的較大值不超過熱模鍛機公稱壓力的80％；若上述三個判定條件未同時滿足則返回步驟1)，按照先后順序重新進行步驟2)和步驟3)；當三個判定條件同時滿足后方可進入下一加工步驟；

4)爪極毛坯的批量生產(chǎn)：將加熱好的若干個爪極坯料采用人工或者自動化方式按順序轉(zhuǎn)移到步驟3)中所述的四工位熱模鍛機上，連續(xù)完成墩坯、預(yù)鍛、精鍛和切邊四個工步，冷卻后即可獲得所需的若干個合格的爪極毛坯；

其中，在所述步驟1)中需要控制的工藝參數(shù)包括原材料規(guī)格、下料方法、鍛前加熱方法、鍛造時間、潤滑方法、模鍛機規(guī)格以及變形工步尺寸，模具設(shè)計包括成形模具的結(jié)構(gòu)；所述鍛前加熱方法為中頻感應(yīng)加熱，加熱溫度為1200±50℃；鍛造時間為從墩坯開始到切邊結(jié)束的全部時間，時長為4-8s；潤滑方法采用潤滑劑噴淋裝置進行人工或自動潤滑，潤滑頻率為每1-2s潤滑1次。

進一步，所述原材料為直徑40-70mm且含碳量低于0.1％的超低碳棒料體。

進一步，所述下料方法為采用斷料機剪切下料，下料重量為所需爪極毛坯重量的1.02-1.05倍；所述變形工步尺寸包括墩坯工步尺寸、預(yù)鍛工步尺寸、精鍛工步尺寸和切邊工步尺寸。

進一步，所述成形模具包括上模架、下模架、墩坯上模塊、墩坯下模塊、預(yù)鍛上模塊、預(yù)鍛下模塊、精鍛上模塊、精鍛下模塊、切邊上模塊和切邊下模塊；所述成形模具裝配后的結(jié)構(gòu)為：上模架安裝在熱模鍛機的工作臺的上方，下模架安裝在熱模鍛機的工作臺的下方，上模架和下模架上下對應(yīng)；墩坯上模塊、預(yù)鍛上模塊、精鍛上模塊和切邊上模塊從左往右依次安裝在上模架上，且墩坯上模塊、預(yù)鍛上模塊、精鍛上模塊和切邊上模塊分別固定在熱模鍛機上的墩坯工位、預(yù)鍛工位、精鍛工位和切邊工位上，墩坯下模塊、預(yù)鍛下模塊、精鍛下模塊和切邊下模塊從左往右依次安裝在下模架上，且墩坯上模塊、預(yù)鍛上模塊、精鍛上模塊和切邊上模塊分別和墩坯下模塊、預(yù)鍛下模塊、精鍛下模塊和切邊下模塊一一上下對應(yīng)。

更進一步，所述預(yù)鍛上模塊和預(yù)鍛下模塊合模后高度與精鍛上模塊和精鍛下模塊合模后高度的差值不超過2mm。

更進一步，所述的預(yù)鍛上模塊、預(yù)鍛下模塊、精鍛上模塊和精鍛下模塊的飛邊流道均為花形結(jié)構(gòu)，飛邊橋部長度為3.5-7mm，臺階高度為3-7mm。

本發(fā)明還提供一種爪極毛坯，該爪極毛坯為經(jīng)上述加工方法后產(chǎn)生的爪極毛坯。

進一步，所述爪極毛坯為一體化結(jié)構(gòu)，包括凸臺、底座和爪部，凸臺安裝在底座上，爪部安裝在底座的邊緣上，所述爪部由若干個尖爪組成且尖爪均勻分布在底座的邊緣圓周方向上；所述底座上表面和下表面的平行度不超過0.25，所述爪部的外圓面和凸臺的外圓面同軸度不超過0.4。

更進一步，所述爪部由6個尖爪組成。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過優(yōu)化傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝以及模具的改進，確定了一組適用于爪極四工步熱模鍛制坯的工藝及模具結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，包括原材料規(guī)格、下料方法、鍛前加熱方法、鍛造時間、潤滑方法、模鍛機規(guī)格、變形工步尺寸以及成形模具的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明實現(xiàn)了通過一臺熱模鍛機上連續(xù)完成墩坯、預(yù)鍛、精鍛和切邊四個工步完成爪極毛坯的高效、批量穩(wěn)定生產(chǎn)。一方面，在切邊時無需額外的曲柄壓力機，且無需通過傳送帶傳送工件，極大的提高了生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)周期且節(jié)約有限的資源，省略了傳統(tǒng)鍛造工藝中切邊使用的曲柄壓力機，節(jié)省了設(shè)備上的成本，消除了生產(chǎn)過程中因曲柄壓力機出現(xiàn)故障中斷生產(chǎn)的缺陷；另一方面，在產(chǎn)品試制過程中采用上述關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)并對其嚴格控制，可以減少后續(xù)工藝及模具測試的次數(shù)，極大的降低了產(chǎn)品試制的成本，使得本發(fā)明能夠提高模具和設(shè)備的使用壽命，進而提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。在本發(fā)明中確定了爪極四工步熱模鍛制坯能否實現(xiàn)穩(wěn)定批量生產(chǎn)的3個關(guān)鍵判定條件，通過這3個關(guān)鍵條件的判斷能夠避免盲目的批量生產(chǎn)，提高了爪極四工步熱模鍛批量制坯時生產(chǎn)的穩(wěn)定性，間接提高了模具使用壽命及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明：

圖1是本發(fā)明的方法流程示意圖；

圖2是本發(fā)明中成形模具的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中飛邊流道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中爪極毛坯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實施例2中原材料的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是實施例2中下料完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是實施例2中墩坯至切邊四個變形工步的流程圖；

圖中：11.上模架；12.下模架；13.墩坯上模塊；14.墩坯下模塊；15.預(yù)鍛上模塊；16.預(yù)鍛下模塊；17.精鍛上模塊；18.精鍛下模塊；19.切邊上模塊；110.切邊下模塊；2.凸臺；3.底座；4.爪部；41.尖爪。

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

實施例1：如圖1所示，一種加工爪極毛坯的四工步熱模鍛方法，包括以下步驟：

1)加工工藝及模具設(shè)計：根據(jù)所要獲得的爪極毛坯要求，設(shè)計出一種適用于經(jīng)過一次加熱后能夠在一臺模鍛機上連續(xù)完成墩坯、預(yù)鍛、精鍛和切邊四個工步的爪極毛坯成形工藝以及相配套使用的成形模具；

2)步驟1)中的成形模具的加工制造：加工完成爪極毛坯成形模具的關(guān)鍵組件，包括配套模架和模塊的加工制造；

3)產(chǎn)品試制：將步驟2)中制造完成的成形模具安裝至一臺安裝好的四工位熱模鍛機上并通過調(diào)節(jié)模鍛機參數(shù)試制出至少1件爪極毛坯樣件；步驟3)完成的三個判定條件為：a、爪極毛坯樣件形狀尺寸符合所要獲得的爪極毛坯要求；b、預(yù)鍛工步和精鍛工步的模鍛噸位差值不超過100噸；c、預(yù)鍛工步和精鍛工步模鍛噸位中的較大值不超過熱模鍛機公稱壓力的80％；若上述三個判定條件未同時滿足則返回步驟1)，按照先后順序重新進行步驟2)和步驟3)；當三個判定條件同時滿足后方可進入下一加工步驟；

4)爪極毛坯的批量生產(chǎn)：將加熱好的若干個爪極坯料采用人工或者自動化方式按順序轉(zhuǎn)移到步驟3)中所述的四工位熱模鍛機上，連續(xù)完成墩坯、預(yù)鍛、精鍛和切邊四個工步，冷卻后即可獲得所需的若干個合格的爪極毛坯；

其中，在所述步驟1)中需要控制的幾個關(guān)鍵工藝參數(shù)包括原材料規(guī)格、下料方法、鍛前加熱方法、鍛造時間、潤滑方法、模鍛機規(guī)格以及變形工步尺寸，模具的設(shè)計主要是設(shè)計成形模具的結(jié)構(gòu)；所述原材料為直徑40-70mm且含碳量低于0.1％的超低碳棒料體；所述下料方法為采用斷料機剪切下料，下料重量為所需爪極毛坯重量的1.02-1.05倍；所述鍛前加熱方法為中頻感應(yīng)加熱，加熱溫度為1200±50℃；鍛造時間為從墩坯開始到切邊結(jié)束的全部時間，時長為4-8s；潤滑方法采用潤滑劑噴淋裝置進行人工或自動潤滑，潤滑頻率為每1-2s潤滑1次；所述模鍛機規(guī)格為有足夠空間依次安裝四個工位包括墩坯工位、預(yù)鍛工位、精鍛工位和切邊工位的普通熱模鍛機，公稱壓力為800-3000t；所述變形工步尺寸包括墩坯工步尺寸、預(yù)鍛工步尺寸、終鍛工步尺寸和切邊工步尺寸四個尺寸，嚴格按照工藝文件上制定的尺寸進行控制。

如圖2所示，和上述工藝方法配套的成形模具包括上模架11、下模架12、墩坯上模塊13、墩坯下模塊14、預(yù)鍛上模塊15、預(yù)鍛下模塊16、精鍛上模塊17、精鍛下模塊18、切邊上模塊19和切邊下模塊110，裝配后，上模架11安裝在熱模鍛機的工作臺的上方，下模架12安裝在熱模鍛機的工作臺的下方，上模架11和下模架12上下對應(yīng)，上模架11和下模架12的長寬高均相同；墩坯上模塊13、預(yù)鍛上模塊15、精鍛上模塊17和切邊上模塊19從左往右依次安裝在上模架11上，且墩坯上模塊13、預(yù)鍛上模塊15、精鍛上模塊17和切邊上模塊19分別固定在熱模鍛機上的墩坯工位、預(yù)鍛工位、精鍛工位和切邊工位上，墩坯下模塊14、預(yù)鍛下模塊16、精鍛下模塊18和切邊下模塊110從左往右依次安裝在下模架12上，且墩坯上模塊13、預(yù)鍛上模塊15、精鍛上模塊17和切邊上模塊19分別和墩坯下模塊14、預(yù)鍛下模塊16、精鍛下模塊18和切邊下模塊110一一上下對應(yīng)，即墩坯下模塊14位于墩坯上模塊13的正下方，其余模塊依次類推；在爪極毛坯的生產(chǎn)過程中，由安裝在一臺熱模鍛機上的四副配套的模具即可依次實現(xiàn)墩坯、預(yù)鍛、精鍛和切邊四個工藝步驟；

其中，所述預(yù)鍛上模塊15和預(yù)鍛下模塊16在合模后高度與精鍛上模塊17和精鍛下模塊18合模后高度的差值不超過2mm；如圖3所示，所述的預(yù)鍛上模塊15、預(yù)鍛下模塊16、精鍛上模塊17和精鍛下模塊18的飛邊流道均為花形結(jié)構(gòu)，飛邊橋部長度為3.5-7mm，臺階高度為3-7mm。。

本發(fā)明還涉及一種爪極毛坯，該爪極毛坯為經(jīng)上述四工步熱模鍛方法加工的爪極毛坯。如圖4所示，所述爪極毛坯包括凸臺2、底座3和爪部4，凸臺2安裝在底座3上，爪部4安裝在底座3的邊緣上，所述爪部4由若干個尖爪41組成且尖爪41均勻分布在底座3的邊緣圓周方向上；所述爪部4由4-11個尖爪41組成。所述的爪極毛坯底座3的上表面和下表面的平行度不超過0.25，爪部4的外圓面和凸臺2的外圓面同軸度不超過0.4，爪部4的上表面有出氣孔印記，無毛刺、折疊、沖不滿等模鍛缺陷。

實施例2：如圖5所示，本實施例中以原材料為08鋼，直徑為50mm的長棒料為例說明；下料方法采用斷料機剪切下料，下料重量為1020g-1050g，下好的坯料形狀如圖6所示；鍛前加熱采用中頻爐感應(yīng)爐加熱，加熱溫度為1200℃±50℃；潤滑方法采用自動噴淋裝置自動噴淋水基石墨潤滑劑，潤滑的頻率為1s潤滑1次；熱模鍛機采用最大公稱壓力為1300t的多工位熱模鍛機，模鍛機工作臺長1000mm，寬600mm，足夠布置4個工位；從墩坯開始到切邊結(jié)束的時長為6s；墩坯至切邊四個變形工步的流程圖如圖7所示。以上為加工工藝中的關(guān)鍵工藝參數(shù)的設(shè)定。

成形模具制造：完成爪極毛坯成形模具的關(guān)鍵組件，配套模架和各個模塊的制造，簡單裝配后獲得一套完整的爪極毛坯成形模具。其中所述的預(yù)鍛上模塊15、預(yù)鍛下模塊16、精鍛上模塊17和精鍛下模塊18的飛邊流道均為花形結(jié)構(gòu)，飛邊橋部長度為3.5mm，臺階高度為4mm，其中預(yù)鍛上模塊15和預(yù)鍛下模塊16合模后高度為220mm，精鍛上模塊17和精鍛下模塊18合模后高度為220mm，二者差值為0。

產(chǎn)品試制：將制造完成的成形模具安裝至前述的一臺安裝好的四工位熱模鍛機上并通過調(diào)節(jié)模鍛機自身的參數(shù)試制出至少1件爪極毛坯樣件。試制成功的3個判定條件為：a、爪極毛坯樣件形狀尺寸符合要求；b、預(yù)鍛工步和終鍛工步的模鍛噸位差值不超過100t；c、預(yù)鍛工步和終鍛工步模鍛噸位中的較大值不超過熱模鍛機公稱壓力的80％；若3個判定條件未同時滿足則返回最初狀態(tài)，再按照先后順序重新進行模具制造和產(chǎn)品試制，3個判定條件同時滿足后方可進入批量生產(chǎn)階段。通過熱模鍛機上的力傳感器顯示面板獲得的預(yù)鍛噸位980t,精鍛噸位950t，預(yù)鍛工步和精鍛工步的模鍛噸位差值為30t，符合預(yù)鍛工步和精鍛工步的模鍛噸位差值不超過100t的要求；預(yù)鍛工步和精鍛工步模鍛噸位中的較大值不超過熱模鍛機公稱壓力的80％為1040t，980t小于1040t，符合預(yù)鍛工步和精鍛工步模鍛噸位中的較大值不超過熱模鍛機公稱壓力的80％的要求；本實施例中試模時同時滿足3個判定條件，因此可以直接進入批量生產(chǎn)階段。

爪極毛坯的批量生產(chǎn)：將加熱好的若干坯料采用人工或者自動化裝置按順序轉(zhuǎn)移到四工位熱模鍛機上，連續(xù)完成墩坯、預(yù)鍛、精鍛和切邊四個工步，冷卻后逐一傳輸至料框即可獲得所需的合格爪極毛坯。

一種通過上述的四工步熱模鍛方法生產(chǎn)出來的爪極毛坯，所述毛坯為一體化結(jié)構(gòu)，包含凸臺2、底座3和爪部4三部分結(jié)構(gòu)特征，所述爪部4由沿著底座邊緣均勻分布的尖爪41構(gòu)成，尖爪41的數(shù)量為6個，爪極毛坯底座3的上表面和下表面的平行度不超過0.25，爪部4的外圓面和凸臺2的外圓面同軸度不超過0.4。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。