文/李養(yǎng)娟·陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司

本文針對某種復(fù)雜齒輪類鍛件，提出了閉式預(yù)鍛+小飛邊開式終鍛復(fù)合成形工藝方案，有效地解決了此類齒輪鍛件局部充滿性差的問題，并降低了折疊缺陷產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也降低了打擊能量，對提高模具壽命有極大的幫助。

齒輪作為汽車傳動系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種零件，隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，其種類、復(fù)雜程度及質(zhì)量要求也越來越高。傳統(tǒng)鍛造工藝常采用開式鍛造或閉式鍛造成形，本文針對一種復(fù)雜齒輪類鍛件，提出了復(fù)合成形工藝，即閉式預(yù)鍛+開式小飛邊終鍛工藝。圖1為某汽車齒輪零件圖，其中花形面為非加工面。

圖1 某汽車齒輪零件圖

傳統(tǒng)閉式成形工藝和Deform-3D模擬分析

此零件最大外徑為φ256mm，內(nèi)孔尺寸為φ97 mm，單邊余量取1.5mm，確定鍛件毛坯圖，具體尺寸如圖2所示。

圖2 某汽車齒輪鍛件圖

成形設(shè)備選擇6300t熱模鍛壓力機(jī)，通過鐓粗、預(yù)鍛、終鍛三個(gè)工步成形，預(yù)終鍛工步圖如圖3、圖4所示。為保證終鍛的充滿性，且零件孔偏大，所以采用帶倉連皮設(shè)計(jì)，每個(gè)工步是通過外圓實(shí)現(xiàn)定位的。通過Deform-3D模擬，可以看出對于預(yù)鍛，其下模花形處充滿性差，具體可見圖5。終鍛在出毛刺瞬間，在花形處仍有局部充不滿現(xiàn)象。具體可見圖6，整個(gè)模擬過程是在較理想的狀態(tài)下成形的，但鍛件充滿性不太好。所以此方案不是最優(yōu)方案。

圖3 閉式預(yù)鍛件圖

圖4 閉式終鍛件圖

圖5 傳統(tǒng)閉式成形工藝預(yù)鍛Deform-3D模擬圖

圖6 傳統(tǒng)閉式成形工藝終鍛Deform-3D模擬圖

復(fù)合成形工藝和Deform-3D模擬分析

針對充滿性不穩(wěn)定的問題，本文提出了預(yù)鍛閉式+終鍛小飛邊開式鍛造成形工藝。預(yù)鍛設(shè)計(jì)與常規(guī)閉式設(shè)計(jì)相同，預(yù)鍛起分料的作用，保證預(yù)鍛到終鍛定位良好，不易產(chǎn)生折疊。通過模擬可確定，R24mm的圓弧可實(shí)現(xiàn)預(yù)鍛到終鍛的定位，無需單獨(dú)增加定位設(shè)計(jì)。圖7為復(fù)合成形工藝預(yù)、終鍛工步圖。對此方案進(jìn)行Deform-3D模擬，從圖8可看出終鍛在剛出飛邊的瞬間，花形處就已經(jīng)完全充滿。這樣就能實(shí)現(xiàn)在小飛邊狀態(tài)下，鍛件充滿穩(wěn)定。通過和之前的傳統(tǒng)閉式工藝相比，此成形工藝鍛件充滿性穩(wěn)定，且不易產(chǎn)生折疊。最終我們選擇預(yù)鍛閉式+終鍛小飛邊開式成形工藝作為最終成形方案。

圖7 復(fù)合成形工藝預(yù)、終鍛工步圖

圖8 復(fù)合成形工藝終鍛Deform-3D模擬圖

生產(chǎn)現(xiàn)場驗(yàn)證

選定方案后 ，我們在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行了檢驗(yàn)，將坯料加熱到1200℃左右，進(jìn)行鍛打。圖9為預(yù)鍛件鍛坯，花形處充滿不太好，與模擬一致。圖10為終鍛件鍛坯，鍛坯充滿性良好，飛邊尺寸寬約12mm厚5mm，飛邊較均勻，花形處無折疊。本批生產(chǎn)過程穩(wěn)定，鍛件尺寸和精度符合設(shè)計(jì)要求，無折疊缺陷。圖11為沖孔切邊后的冷鍛件實(shí)物圖。

圖9 預(yù)鍛鍛坯

圖10 終鍛鍛坯

圖11 冷鍛件實(shí)物圖

傲骨指數(shù)： ★★★☆☆

傲骨精髓： 山不在高，有仙則名；水不在深，有龍則靈

史海遺珠： 《劉夢得文集》、《劉賓客文集》

上榜理由： 滿滿正能量的詩豪。敢言不畏懼、不妥協(xié)， 堅(jiān)持真理，守望夢想

結(jié)束語

通過對此類鍛件成形工藝進(jìn)行Deform-3D模擬分析，并進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn)驗(yàn)證，證明了閉式預(yù)鍛+開式小飛邊終鍛復(fù)合成形工藝是可行的。生產(chǎn)過程穩(wěn)定，鍛件質(zhì)量良好，為類似鍛件生產(chǎn)提供了一定的借鑒作用。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)盡可能的保證預(yù)鍛到終鍛定位穩(wěn)定性，既能有效避免折疊缺陷，也能保證小飛邊時(shí)終鍛充滿性良好。