[发明专利]自动变速箱飞轮托盘温拉深镦锻成形工艺及其模具

说明书

技术领域：

本发明属于金属材料塑性成形方法及其模具，用于轿车自动变速箱飞轮托盘锻件的生产。

背景技术：

自动变速箱飞轮托盘总成是神龙汽车有限公司最新引进的一款2L16气门新型发动机配套的关键零部件，它由飞轮与齿圈压配并焊接为一体。飞轮为直径超过270mm、轮缘壁厚大于辐板厚度、且轮缘与辐板过渡圆角小的大而浅的盘形件。对于这种盘形件，若采用传统的加工工艺，必将导致材料利用率低、加工工序多、周期长。

近年来，针对与飞轮类似形状零件的加工，除发明人发表的“板冲锻成形新工艺及其在飞轮盘加工中的应用(塑性工程学报，2008(4)：180-184)”与本发明相关外，国内外也逐渐有人研究板锻成形新工艺，即以金属板料为毛坯，通过冲压与锻造相结合的工艺方法来实现其成形加工。H.-C.Wu，T.Altan针对具有圆形底部和前后、左右对称分布且为波浪形侧壁的离合器飞轮，研究了厚度为0.25in(6.35mm)，牌号为1010低碳钢板冲裁毛坯，通过弯曲→镦锻复合成形工艺，即采用弯曲方法来成形四段侧壁，然后通过对四段侧壁的镦锻使侧壁与盘底过渡圆角半径由弯曲时的0.15in(3.81mm)变为0.062in(1.57mm)，见文献[1]：Processoptimization in stamping-a case study for flanging a clutch hub from steelplate，Journal of Materials Processing Technology，146(2004)：8-19)；李雪松、陈军等针对内孔边缘厚度比底部厚约1mm的汽车离合器衬套，所提出的冲锻复合成形工艺是：将厚度为2.6mm，牌号为ST14的圆形板坯置于下凹模与下凸模组成的拉深凹模上→由上凸模与上凹模组成的拉深凸模对板坯进行拉深成形→拉深结束时上凹模静止不动，上凸模继续下行，对已拉深成形的盘形工件的底部冲出Φ40mm的中心孔，因下凹模直径与上凸模直径相等且上端自中心向边缘呈3°的圆锥形，从而使得冲孔时通过金属的径向流动而使得冲出的Φ40mm孔边缘厚度由2.6mm增加至3.5mm，见文献[2]：汽车离合器衬套冲锻复合工艺研究及其数值模拟，锻压装备及制造技术，2000(1)：49～51；李建平、车路长针对材料相当于08AL、中间为通孔的环形盲槽、槽底厚4.5mm而内、外筒壁均为2.5mm的罩体零件，提出的冷冲锻成形工艺是：厚度为4.5mm的环形板坯→平面应力变形+三向应力体积成形→得到冷冲锻件，其变形实质是环形板坯通过内翻孔、外翻边与挤压得到底厚为4.5mm而内、外筒壁均为2.5mm的环形盲槽构件。其模具结构分为凸模部分和凹模部分：凸模部分主要由对中套和环形凸模组成；凹模部分主要由芯轴、凹模和环形顶出器组成；环形凸模下段壁厚与罩体零件环形槽内、外壁间的距离相等，其上段至凸模座之间为15°斜度，下段内壁至芯轴之间的距离与罩体零件环形槽外径相等，见文献[3]：冲压冷锻成形工艺的模具设计及坯料计算方法的研究，锻压技术，2007(4)：52-56。

上述三个文献成形的均为低碳钢板，且板厚最厚的为6.35mm(0.25in×25.4)，最薄的为2.6mm，只需采用冷成形工艺即可；文献[1]报导的成形工艺是先弯曲，后镦锻，分别在两道工序中进行，且镦锻仅使四段侧壁与盘底过渡圆角变小；文献[2]报导的工艺是拉深与冲孔复合成形，冲孔时使工件底部内孔侧壁通过径向挤压的方式变厚，工艺方法比较简单；文献[3]报导的工艺是环形板坯在一道工序中完成内翻孔、外翻边得到中心为通孔的环形盲槽工件，在进一步的挤压中使内、外筒壁变薄。

发明内容：

本发明提出一种自动变速箱飞轮托盘温拉深镦锻成形工艺及其模具，解决现有冷冲锻成形工艺及其模具只能成形强度低、塑性好的低碳薄钢板为坯料的小型盘类件，而不能成形强度高、塑性较差的45号中碳厚钢板为坯料的大型盘类件的工艺与模具问题。

本发明的一种自动变速箱飞轮托盘温拉深镦锻成形工艺，包括：

(1)加热步骤：将厚度为10mm的45号碳素结构钢圆形坯料加热至800℃～850℃；

(2)成形步骤：将坯料置于成形模具中，拉深成侧壁与底部厚度相等且底部内过渡圆角半径为R20的盘形工件，紧接着在成形模具中将盘形工件侧壁镦粗至11～12mm，同时盘形工件底部内圆角半径变小至R5，外圆角半径变小至R2.5，成形为所需尺寸的飞轮托盘锻件。

所述的自动变速箱飞轮托盘温拉深镦锻成形工艺，其特征在于：