[发明专利]一种汽车前轴预成形辊锻工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车前轴预成形辊锻工艺。尤其是应用于锻造领域的、使汽车前轴锻件在弯曲、终锻成形前，除辊锻料头外其余截面形状已接近最终锻件要求的汽车前轴辊锻工艺。

背景技术

汽车前轴属于长轴类大锻件，中重卡前轴一般在100Kg以上，而且形状复杂，弹簧座部分有深而窄的截面，在锻造中属于难成形锻件。辊锻属于回转压缩成形，多用于延伸变形为主的锻造过程，被辊锻的毛坯截面积减小，长度增加。辊锻是利用局部变形逐步积累来完成整体变形，所以变形抗力大大降低，可以使用多道次变形叠加成大变形。因此辊锻对于汽车前轴锻造非常适用。

近年来，辊锻工艺在汽车前轴锻造工艺中的应用不断增加。目前，辊锻工艺在汽车前轴锻造工艺中的应用主要有以下两方面。

第一种是制坯辊锻工艺。图11是第一道辊锻后的锻件图，图中截面41对应终锻件弹簧座部分，辊锻时无变形；截面40对应弯臂部分，截面42对应工字梁部分，这些位置在辊锻第一道时压扁成椭圆。图12是第二道辊锻后的锻件图，图中截面44对应终锻件弹簧座部分，无变形；截面43对应弯臂部分，截面45对应工字梁部分，这些位置在第一道辊锻完成后旋转90°，在第二道辊锻时辊成圆形。通过两道次的辊锻，将圆形棒料辊锻成不等截面积的坯料，截面形状仍为圆形，截面积大小分配依据锻件的截面积变化。锻件的形状由压力机上模锻来完成，后续的模锻工步是整体变形。这种工艺在模锻时需要万吨以上热模锻压力机或者10吨以上模锻锤，投资大，建设周期长，锻件材料利用率在75％-85％。

第二种是精密辊锻工艺。通过三或四道次的辊锻，将除两端拳头部分以外的部分成形到位，其中包括弹簧座、工字梁、弯臂等大变形区域，图1是汽车前轴终锻件示意图，其中2是弯臂，3是弹簧座，4是工字梁。图13是精密辊锻后的辊锻件图，可以看出图中46、47表示的弯臂部分、48表示的弹簧座部分及49、50表示的工字梁部分均已成形。这种工艺通过辊锻完成了整个锻件的90％以上的变形，后续的模锻在锻件的绝大部分均无变形。因此，这种工艺在模锻时仅需要2500吨摩擦压力机，且材料利用率在90％以上，。这种工艺的特点是设备投资小，建设周期短，具有很明显的经济效益，并且在节约成本上更具优势。但是，辊锻成形的复杂性使得锻件的充满程度不如第一种工艺，在模具调试时所遇到的不确定因素较多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在上述汽车前轴辊锻工艺的基础上提供一种适用于主要锻造设备采用辊锻机与10吨以上模锻锤相结合的汽车前轴预成形辊锻工艺，通过该辊锻工艺完成预成形的锻件在除料头外的部分都经过了变形，即图1中的2、3、4，并且形状接近终锻件要求，后续模锻中是整体变形。图14是弹簧座部分截面，52是辊锻成形形状，53是终锻成形形状；图15是工字梁部分截面，54是辊锻成形形状，55是终锻成形形状；图16是弯臂部分截面，56是辊锻成形形状，57是终锻成形形状；

本发明的目的是这样实现的。汽车前轴预成形辊锻通过两个道次的辊锻变形来完成。其工艺过程是：加热到可锻温度的圆形截面棒料一头被ZGD1000自动辊锻机的机械手夹持，送入第一道辊锻模进行第一道辊锻，完成变形后旋转90°，再送入第二道辊锻模进行第二道辊锻。两道次辊锻完成后即完成预成形辊锻全过程。

采用本发明的辊锻工艺，在后续模锻时的变形小，因此所需打击能量明显小于制坯辊锻工艺，就模锻锤击打次数而言，可减少一半。而材料利用率大于制坯辊锻工艺，可达到90％以上，不仅降低能耗又节约材料。与精密辊锻工艺相比，锻件的饱满程度明显提高，工艺调试周期大大缩短；由于辊锻道次减少，坯料直径选取值也相应减小，从而减小了料头部分模锻时的打击力。

附图说明

图1是汽车前轴变形部位特征说明；

图2是两道辊锻模安装在ZGD1000辊锻机上的示意图，双点划线时辊锻机的机体部分；

图3是第一道辊锻模示意图；

图4是第一道辊锻模典型截面图；

图5是第一道辊锻完成后的锻件设计图；

图6是第二道辊锻模示意图；

图7是第二道辊锻模典型截面图；

图8是第二道辊锻完成后的锻件设计图；

图9是终锻件图；

图10是终锻件弹簧座截面图；

图11是制坯辊锻第一道辊锻件图；

图12是制坯辊锻第二道辊锻件图；

图13是精密辊锻后的辊锻件图；

图14是弹簧座截面辊锻成形形状与终锻成形形状示意图；

图15是工字梁截面辊锻成形形状与终锻成形形状示意图；