李海峰

摘 要：文章首先針對(duì)汽車前軸從結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)和主要的生產(chǎn)制作工藝進(jìn)行了介紹，進(jìn)而針對(duì)機(jī)械壓力機(jī)模鍛這種應(yīng)用最為廣泛的生產(chǎn)工藝，結(jié)合現(xiàn)存的問(wèn)題，對(duì)其工藝的具體改進(jìn)措施進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：汽車；前軸；鍛造；工藝；改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TG316 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）11-0011-02

隨著人們生活水平的提升，越來(lái)越多的家庭都購(gòu)置了汽車，這在很大程度上帶動(dòng)了汽車零部件行業(yè)的發(fā)展，作為零件中非常關(guān)鍵的前軸生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)的工廠都是采用機(jī)械壓力機(jī)模鍛這一工藝，但這種工藝在生產(chǎn)過(guò)程中仍存在許多問(wèn)題需要改進(jìn)，本文就針對(duì)這種工藝的具體改進(jìn)方法進(jìn)行如下的研究。

1 汽車前軸

汽車的前軸是整個(gè)汽車底盤結(jié)構(gòu)中最重要的安全零件之一，現(xiàn)如今，絕大多數(shù)的廠家在制造和生產(chǎn)汽車的前軸零件時(shí)主要采用的工藝是熱模鍛，近些年來(lái)經(jīng)過(guò)在模具設(shè)計(jì)和加工余量的方面的改進(jìn)，使得生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率得到了明顯的提升，對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)成本也得到了有效的降低，同時(shí)生產(chǎn)的鍛造件質(zhì)量也更加穩(wěn)定。

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

汽車的前軸具有以下幾大特點(diǎn)：①前軸相比于其它部位的鍛造件在形狀上更加復(fù)雜，尤其是彈簧座的工字型和限位塊的鍛造件形狀呈現(xiàn)出的一種又深又窄的溝槽，這對(duì)于任何一種模鍛成形工藝來(lái)講，在進(jìn)行金屬填充時(shí)都具有很大的操作難度；②在高度部分呈現(xiàn)出一種對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，在寬度截面角度呈現(xiàn)出一種非常明顯的不對(duì)稱性；③汽車整體結(jié)構(gòu)中各種鍛造件中長(zhǎng)度最長(zhǎng)、重量最大的軸類鍛造件；④在縱向的截面有著比較大的起伏，尤其是某些特定部位有著較大高度落差，這就使得一些前軸鍛造件在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)采用雙級(jí)落差這種設(shè)計(jì)方法。

1.2 常見(jiàn)的前軸生產(chǎn)工藝

1.2.1 錘上模鍛

這種生產(chǎn)工藝主要是采用模鍛錘進(jìn)行鍛造生產(chǎn)，模鍛錘的質(zhì)量規(guī)格可以分別達(dá)到5 t、10 t和16 t。采用這種工藝進(jìn)行汽車的前軸生產(chǎn)所采用的模具壽命相對(duì)較低，同時(shí)鍛造件表面存在很大的公差、余量和質(zhì)量差，同時(shí)會(huì)消耗大量的能量，生產(chǎn)的環(huán)境也比較差，因此，這種方法更多地是被一些生產(chǎn)規(guī)模比較小的工廠采用，總體投入資金大約在1 000萬(wàn)元左右，建設(shè)周期為1～2 a。

1.2.2 機(jī)械壓力機(jī)模鍛

這種生產(chǎn)工藝的最大技術(shù)特點(diǎn)是整體模鍛和輥鍛制坯，主要應(yīng)用的設(shè)備有12.5萬(wàn) kN的機(jī)械壓力機(jī)和φ30 mm的輥鍛機(jī)。采用這種生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出的鍛造件質(zhì)量更好，同樣會(huì)消耗非常多的能量，但是生產(chǎn)的環(huán)境比較好，由于需要大量的投資金額，所以更適合于一些大批量的生產(chǎn)?？傮w投入資金大約在1.5～2億元左右，建設(shè)周期為3 a左右。

1.2.3 其他工藝

除了上述兩種工藝之外，汽車前軸的生產(chǎn)工藝還包括精密輥鍛的整體模鍛工藝和成形輥鍛工藝。

對(duì)于一些從事汽車前軸生產(chǎn)的大型工廠來(lái)說(shuō)，最為常用的就是采用機(jī)械壓力機(jī)的鍛造自動(dòng)線生產(chǎn)。這種生產(chǎn)方式需要在生產(chǎn)前期投入非常大的資金成本，同時(shí)能耗大、建設(shè)的周期比較長(zhǎng)，設(shè)備的維修費(fèi)用也相對(duì)較高，這就為企業(yè)帶來(lái)了更大的生產(chǎn)壓力。對(duì)此，絕大多數(shù)的企業(yè)都在尋求一種新的改進(jìn)措施，希望能夠使材料的利用效率不斷提升、停機(jī)時(shí)間更少、模具的使用壽命更長(zhǎng)、生產(chǎn)出的鍛造件質(zhì)量更加穩(wěn)定，從總體上維持整個(gè)生產(chǎn)擁有一個(gè)比較理想的產(chǎn)出量。

2 機(jī)械壓力機(jī)模鍛的工藝改進(jìn)

2.1 鍛造件圖紙的設(shè)計(jì)改進(jìn)

2.1.1 頭部尺寸

在進(jìn)行頭部的尺寸設(shè)計(jì)時(shí)需要明確注意產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖紙中對(duì)于拳頭部分形狀和尺寸的具體要求，一般情況下，圖紙會(huì)用虛線來(lái)標(biāo)出拳頭外部輪廓最大尺寸，這主要是因?yàn)榍拜S與轉(zhuǎn)向節(jié)要經(jīng)過(guò)主銷來(lái)進(jìn)行連接，這樣，汽車在進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，前軸的頭部就會(huì)在轉(zhuǎn)向節(jié)的兩耳中進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)如果鍛造件的外部輪廓尺寸超出了圖紙中的遲訓(xùn)，就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)向受阻的干涉現(xiàn)象，因此，在進(jìn)行頭部尺寸的設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行詳細(xì)的考慮。

2.1.2 彈簧座

作為整個(gè)鍛造件型槽深度最大的一個(gè)部分，彈簧座的最大槽深可以達(dá)到80 mm左右，采用鍛壓機(jī)進(jìn)行汽車前軸的生產(chǎn)時(shí)，要保證彈簧座的外拔模角度為3 ？觷，內(nèi)拔模的角度為5 ？觷，這種角度非常利于金屬充滿整個(gè)型槽。

2.2 其他技術(shù)條件的改進(jìn)——落差

在進(jìn)行前軸鍛造件圖紙的設(shè)計(jì)時(shí)，明顯標(biāo)定出了頭部至彈簧座上表面之間的距離，同時(shí)還標(biāo)注出了具體的公差，但是這種標(biāo)注方法對(duì)于控制鍛造件的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)非常不利，這是因?yàn)樵谶M(jìn)行自動(dòng)化的生產(chǎn)工作中，鍛造件在經(jīng)過(guò)壓平后，會(huì)因?yàn)槟＞吣p和溫度變化等多種因素的影響使其生產(chǎn)的實(shí)際厚度發(fā)生變化，而產(chǎn)品圖紙所采用的標(biāo)注方法包括厚度公差，這就與機(jī)加工的第一工序定位面不能夠保持一致，不利于整個(gè)生產(chǎn)操作的控制和檢驗(yàn)。這時(shí)就需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，將落差計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)由彈簧座上表面改成彈簧座下表面。

2.3 模具的設(shè)計(jì)改進(jìn)

2.3.1 壓彎模

在進(jìn)行汽車前軸的生產(chǎn)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鍛造件的彈簧座填充物不滿的問(wèn)題，出現(xiàn)這種問(wèn)題主要是因?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程不夠穩(wěn)定，同時(shí)還有設(shè)計(jì)的因素，具體是壓彎模設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的。通過(guò)詳細(xì)的觀察可以發(fā)現(xiàn)，預(yù)鍛件的飛邊非常大，這說(shuō)明填充的金屬量是足夠的，只不過(guò)是因?yàn)闆](méi)有填充進(jìn)型槽，因此需要對(duì)制坯的形狀進(jìn)行改進(jìn)，使坯料能夠覆蓋到型槽上。對(duì)此，可以對(duì)壓彎模進(jìn)行改進(jìn)，增加坯料的高度，這樣做，一方面能夠使模具提前和填充金屬相互接觸，在飛邊真正形成前，會(huì)有一部分的金屬先填充滿整個(gè)型槽，另一方面坯料被向右移動(dòng)，會(huì)改變坯料的擺放位置，不會(huì)使金屬流出型槽，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬填充物的有效填充，具體的改進(jìn)圖如圖1所示。

2.3.2 預(yù)鍛模

根據(jù)汽車前軸的具體特點(diǎn)，為了確保彈簧座和頭部的充滿，在進(jìn)行與鍛件型槽深度的設(shè)計(jì)時(shí)，一般要比規(guī)范中的要求大1～2 mm，經(jīng)過(guò)對(duì)模具進(jìn)行調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)：①預(yù)鍛件的飛邊比較下，這會(huì)使頂桿頂不到；②終鍛件的頭部尺寸會(huì)超過(guò)正公差。因此，對(duì)預(yù)鍛件的型槽深度進(jìn)行一系類的實(shí)驗(yàn)摸索之后，對(duì)預(yù)鍛件中的終鍛模尺寸進(jìn)行改進(jìn)，具體的改進(jìn)圖紙如圖2所示。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，隨著近些年來(lái)汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展，我國(guó)采用機(jī)械壓力機(jī)進(jìn)行汽車前軸鍛造的自動(dòng)化生產(chǎn)線數(shù)量越來(lái)越多，但傳統(tǒng)的產(chǎn)生工藝或多或少地存在一定的缺陷，需要對(duì)其進(jìn)行工藝上的改進(jìn)，本文從多個(gè)方面進(jìn)行了論述，希望能為該領(lǐng)域的生產(chǎn)企業(yè)提供一定的借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李曉東，馮史勛，張海.防止汽車前軸早期斷裂的工藝措施[J].熱加工工藝，2003，（6）.

[2] 曾琦，蔣鵬.前軸垂直整形工藝模擬與模具開(kāi)發(fā)[J].鍛壓技術(shù)，2013，（2）.

[3] 鄭明玉，喻建軍，陳文琳，等.前軸精密輥鍛成形過(guò)程的數(shù)值分析[J].熱加工工藝，2012，（13）.