申请/专利权人：湖北三环锻造有限公司

申请日：2019-06-18

公开（公告）日：2020-09-15

公开（公告）号：CN110227779B

主分类号：B21J5/00(20060101)

分类号：B21J5/00(20060101);B21K1/76(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.09.15#授权;2019.10.15#实质审查的生效;2019.09.13#公开

摘要：本发明涉及转向节技术领域，尤其涉及一种用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其提供了一种局部小飞边锻造工艺方案，预锻时坯料中部的金属先向下正向流动，随之坯料两端向上反向流动，金属先充满耳部型腔，然后再充满杆部型腔，且分流孔容纳多余金属，使得预锻件没有飞边；终锻时，耳部内侧、盘部中心受凸台约束，使得凸台处没有飞边，仅在两耳部外侧及端部在分模面上形成局部小飞边。本申请将金属先填充满耳部，再填充满杆部，多余金属流入杆部，使得可以在预锻时合理分配金属，减少预留量，从而可以在终锻时进一步近净成形，不仅减少飞边，而且在耳部内端面、盘部中部等位置，直径按最小余量进行设计，使得该位置在后续机加工时加工量小。

主权项：1.用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：将坯料下料、加热、制坯，然后进行预锻、终锻、局部切飞边；其中，预锻时，将坯料放入预锻下凹模，上凹模与下凹模闭合，然后凸模穿过上凹模下行挤压坯料，坯料中部向下正向流动流入杆部型腔，坯料两端向上反向流动流入两个耳部型腔，其中两个耳部型腔的内侧端面的拔模角相同，杆部型腔的端部设置有用于容纳多余金属的分流孔，反向流动先于正向流动结束，两耳部内侧、杆部成型；终锻时，将预锻件翻转90°放入终锻下凹模中，终锻下凹模设置有凸台，该凸台从两个耳部之间穿过，限制杆部、两耳部内侧的金属流动，盘部和耳部在耳部外侧的方向设置有飞边槽，随终锻的进行，金属向外流动，耳部和盘部成型，多余金属流入飞边槽形成两个局部小飞边，然后在局部切飞边时将其切除。

全文数据：用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法技术领域本发明涉及转向节技术领域，特别是涉及一种用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法。背景技术转向节是汽车的主要零件之一，通过多个零件将制动系统、转向系统、悬架系统有效地连接起来，起着转向和承载的双重任务，是汽车底盘重要的安全件。转向节使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向，同时需要承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。转向节一般呈叉形，包括杆部、耳部、盘部，其中耳部包括长耳和短耳，长耳和短耳有安装主销的主销孔。为满足转向节的强度要求，现有的转向节大部分采用锻造加工，我公司目前常用的转向节锻造方法为使用圆钢下料，一端用于形成杆部，另一端局部镦粗后用于形成耳部和盘部，然后进行预锻、终锻，锻造时根据不同产品有立锻、卧锻，对于卧式锻造，锻造后在锻件周围形成一圈飞边，再将飞边切除，使得材料利用率不高，且切除的飞边也需要进行加热，使得能耗较大。为了提高材料利用率，减少后续加工的工作量，我公司对转向节锻造工艺进行不断改进。发明内容本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其采用近净成形，使得终锻后锻件仅在耳部外侧和端面形成局部飞边，使得飞边的体积相比现有技术减少了70%以上，提高了材料利用率。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其将坯料下料、加热、制坯，然后进行预锻、终锻、局部切飞边；其中，预锻时，将坯料放入预锻下凹模，上凹模与下凹模闭合，然后凸模穿过上凹模下行挤压坯料，坯料中部向下正向流动流入杆部型腔，坯料两端向上反向流动流入两个耳部型腔，其中两个耳部型腔的内侧端面的拔模角相同，杆部型腔的端部设置有用于容纳多余金属的分流孔，反向流动先于正向流动结束，两耳部内侧、杆部成型；终锻时，将预锻件翻转90°放入终锻下凹模中，终锻下凹模设置有凸台，该凸台从两个耳部之间穿过，限制杆部、两耳部内侧的金属流动，盘部和耳部在耳部外侧的方向设置有飞边槽，随终锻的进行，金属向外流动，耳部和盘部成型，多余金属流入飞边槽形成两个局部小飞边，然后在局部切飞边时将其切除。优选的，所述杆部型腔的形状为圆锥台。优选的，坯料下料时，坯料体积等于锻件体积与耳部外侧的两个局部飞边体积之和。优选的，制坯时，将坯料压扁制坯或镦粗制坯。优选的，预锻时杆部型腔与终锻时杆部型腔结构相同。优选的，预锻时，两个耳部型腔的内侧端面的拔模角为0～1°。优选的，预锻时耳部高度高于终锻时耳部高度，预锻时耳部厚度小于终锻时耳部厚度。优选的，预锻时，杆部型腔位于下凹模，凸模与上凹模组合形成耳部型腔，凸模、上凹模、下凹模组合形成盘部型腔，锻件的盘部下侧与下凹模抵触，耳部外侧与上凹模抵触，耳部端部与耳部内端面与凸模抵触。优选的，终锻时，分模面位于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面。本发明的有益效果是：其将坯料下料、加热、制坯，然后进行预锻、终锻、局部切飞边，在不改变最终产品结构的前提下，提供了一种局部小飞边锻造工艺方案，该方案相比现有技术，主要进行了如下改进：1、预锻方向为沿耳部至盘部的方向，预锻时坯料中部的金属先向下正向流动，随之坯料两端向上反向流动，由于杆部型腔直径小，且直径从上至下逐渐缩小，而两耳部型腔横截面积大，所以正向流动的阻力远大于反向流动的阻力，使得金属先充满耳部型腔，然后再充满杆部型腔，且分流孔容纳多余金属，使得预锻件没有飞边。2、终锻方向为垂直于垂直于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面，终锻时，由于凸台从两个耳部之间穿过，使得终锻的步骤实际为对耳部的局部镦粗，该局部镦粗既不是自由锻造，也不是模锻，可以认为耳部内侧为模锻，而外部为自由锻造，这样使得该过程中，对杆部、盘部下侧不再挤压或轻微挤压，使得该位置金属流动少，没有飞边；并且耳部内侧、盘部中心受凸台约束，使得凸台处没有飞边，仅在两耳部外侧及端部在分模面上形成局部小飞边。3、为配合上述两点，对杆部结构、预锻时耳部外侧即端面的结构做出简化设计。相比该技术，现有技术中，传统鼓式转向节预锻时锻造方向为垂直于垂直于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面，对坯料的一端劈叉分流使得金属向两耳部流动形成耳部，坯料的另一端形成杆部，而本申请中将金属先填充满耳部，再填充满杆部，多余金属流入杆部，使得可以在预锻时合理分配金属，减少预留量，从而可以在终锻时进一步近净成形，不仅减少飞边，而且在耳部内端面、盘部中部等位置，直径按最小余量进行设计，使得该位置在后续机加工时加工量小。如果按照现有技术的锻造方法，不仅大量飞边造成材料浪费，还需要考虑拔模角以及飞边附近金属的填充程度，使得需要预留较多的加工余量。附图说明图1是本发明加工的转向节锻件的结构示意图。图2是本发明加工的转向节成品的结构示意图。图3是本发明压扁制坯后的坯料与图1中转向节锻件右视图的对照图。图4是本发明的预锻时结构示意图。图5是本发明的终锻下凹模的结构示意图。图6是本发明的终锻上模与下凹模沿图5中A-A平面的剖视图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围限制于此。如图1至图6所示，本实施例的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，将坯料下料、加热、制坯，然后进行预锻、终锻、局部切飞边，得到锻件，然后再进行机加工，本申报相比现有技术，在机加工时需要对根部进行额外加工，包括将锥台状的杆部中加工凹槽、切除杆部末端较长的部分。本实施例加工的转向节为鼓式转向节。下料时使用高速带锯或高速圆盘锯按体积下料，原料为圆钢，坯料体积等于锻件（切飞边后的锻件）体积与耳部外侧的两个局部飞边体积之和。其中长度根据锻件盘部左右尺寸确定，根据体积、长度计算得到坯料的直径。加热时使用中频感应炉加热，加热温度为1200℃至1240℃。制坯时在闭式单点切边压力机或小吨位电动螺旋压力机上压扁制坯。坯料宽度如图3虚线所示，该宽度比转向节耳部厚度小3至5mm,压扁高度由计算机进行有限元模拟分析后确定。预锻时，将坯料放入预锻下凹模，上凹模与下凹模闭合，然后凸模穿过上凹模下行挤压坯料，坯料中部向下正向流动流入杆部型腔，坯料两端向上反向流动流入两个耳部型腔，其中两个耳部型腔的内侧端面的拔模角相同，杆部型腔的端部设置有用于容纳多余金属的分流孔，反向流动先于正向流动结束，两耳部内侧、杆部成型；终锻时，将预锻件翻转90°放入终锻下凹模中，终锻下凹模设置有凸台，该凸台两个耳部之间穿过，限制杆部、两耳部内侧的金属流动，盘部和耳部在耳部外侧的方向设置有飞边槽，随终锻的进行，金属向外流动，耳部和盘部成型，多余金属流入飞边槽形成两个局部小飞边，然后在局部切飞边时将其切除。预锻方向为沿耳部至盘部的方向，预锻时坯料中部的金属先向下正向流动，随之坯料两端向上反向流动，由于杆部型腔直径小，且直径从上至下逐渐缩小，而两耳部型腔横截面积大，所以正向流动的阻力远大于反向流动的阻力，使得金属先充满耳部型腔，然后再充满杆部型腔，且分流孔容纳多余金属，使得预锻件没有飞边。进一步的，所述杆部型腔的形状为圆锥台。对于杆部内轴颈与外轴颈之间设置有凹槽的转向节，在后续机加工过程中加工出该凹槽，而在锻造过程中将其简化为圆锥台，便于成型。进一步的，预锻时杆部型腔与终锻时杆部型腔结构相同，终锻时，杆部结构基本不发生变化。进一步的，预锻时，两个耳部型腔的内侧端面与竖直面的拔模角为0～1°，当该拔模角为0时，两个耳部型腔的内侧端面相互平行，即该位置不留拔模角，成型的尺寸与成品的尺寸接近，减少加工预留量。也可以在该位置设置小于1°的拔模角。进一步的，预锻时耳部高度高于终锻时耳部高度，预锻时耳部厚度小于终锻时耳部厚度，使得终锻主要为耳部的镦粗。预锻时耳部高度高于终锻时耳部高度，预锻时耳部厚度小于终锻时耳部厚度。该高度是指耳部沿垂直于杆部1轴线、主销孔主线所在平面的方向上的厚度，该方向也是终锻时锻造的方向。终锻时，分模面位于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面。在两耳部内侧由于凸台穿过该位置，该位置没有分模面，或者说该位置的分模面为上模与凸台交接处进一步的，预锻时，杆部型腔位于下凹模，凸模与上凹模组合形成耳部型腔，凸模、上凹模、下凹模组合形成盘部型腔，锻件的盘部下侧与下凹模抵触，耳部外侧与上凹模抵触，耳部端部与耳部内端面与凸模抵触进一步的，终锻时，分模面位于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面，在两耳部内侧由于凸台穿过该位置，该位置没有分模面，或者说该位置的分模面为上模与凸台交接处。本实施例终锻方向为垂直于垂直于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面，终锻时，由于凸台从两个耳部型腔之间穿过，使得终锻的步骤实际为对耳部的局部镦粗，该过程中，对杆部、盘部下侧不再挤压或轻微挤压，使得该位置金属流动少，没有飞边；并且耳部内侧、盘部中心受凸台约束，使得凸台处没有飞边，仅在两耳部外侧及端部在分模面上形成局部小飞边，从而提高金属利用率，并实现近净成形，减少后续加工的工作量。另外，在局部切飞边时，采用局部切边模切除两耳外侧及头部的小飞边，为平衡锻件杆部重量，应在切边凹模转向节杆部对应处设置耐高温弹性支撑块。本实施例加工时使用的设备分别为：高速带锯或是高速圆盘锯、中频感应炉、闭式单点切边压力机或是小吨位电动螺旋压力机、伺服或双动液压机——1000T或是1600T电动螺旋压力机、闭式单点切边压力机，这样就使得整个生产过程中，避免现有生产线中大量使用模锻锤带来的设备投资大、生产准备周期长、锻模成本高、寿命较低、工艺灵活性差等缺点。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

权利要求：1.用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：将坯料下料、加热、制坯，然后进行预锻、终锻、局部切飞边；其中，预锻时，将坯料放入预锻下凹模，上凹模与下凹模闭合，然后凸模穿过上凹模下行挤压坯料，坯料中部向下正向流动流入杆部型腔，坯料两端向上反向流动流入两个耳部型腔，其中两个耳部型腔的内侧端面的拔模角相同，杆部型腔的端部设置有用于容纳多余金属的分流孔，反向流动先于正向流动结束，两耳部内侧、杆部成型；终锻时，将预锻件翻转90°放入终锻下凹模中，终锻下凹模设置有凸台，该凸台从两个耳部之间穿过，限制杆部、两耳部内侧的金属流动，盘部和耳部在耳部外侧的方向设置有飞边槽，随终锻的进行，金属向外流动，耳部和盘部成型，多余金属流入飞边槽形成两个局部小飞边，然后在局部切飞边时将其切除。2.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：所述杆部型腔的形状为圆锥台。3.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：坯料下料时，坯料体积等于锻件体积与耳部外侧的两个局部飞边体积之和。4.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：制坯时，将坯料压扁制坯或镦粗制坯。5.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：预锻时杆部型腔与终锻时杆部型腔结构相同。6.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：预锻时，两个耳部型腔的内侧端面的拔模角为0～1°。7.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：预锻时耳部高度高于终锻时耳部高度，预锻时耳部厚度小于终锻时耳部厚度。8.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：预锻时，杆部型腔位于下凹模，凸模与上凹模组合形成耳部型腔，凸模、上凹模、下凹模组合形成盘部型腔，锻件的盘部下侧与下凹模抵触，耳部外侧与上凹模抵触，耳部端部与耳部内端面与凸模抵触。9.根据权利要求1所述的用于转向节局部飞边的近净成形锻造方法，其特征在于：终锻时，分模面位于杆部轴线、主销孔轴线所在的平面。

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