汽車(chē)制動(dòng)板是重型汽車(chē)的車(chē)軸配套關(guān)鍵零件，廣東一家汽車(chē)車(chē)軸生產(chǎn)廠因車(chē)軸產(chǎn)品出口中東而需大量汽車(chē)制動(dòng)板。為滿足該食業(yè)低價(jià)位的配套要求，我們挖掘了，現(xiàn)有鍛造設(shè)備的潛力，組成了生產(chǎn)線，低成本生產(chǎn)了車(chē)制動(dòng)板模鍛件，緩解了廠家的燃眉之急。
由于設(shè)備條件限制，采用750kg空氣錘自由鍛精確制坯、1000t摩擦壓力機(jī)模鍛、300t摩擦壓力機(jī)熱切邊、100t油壓機(jī)熱沖孔、冷校正等組成生產(chǎn)線；在模具的設(shè)計(jì)和制坯鍛造上，采用一些技巧，低成本開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)重型汽車(chē)制動(dòng)板大型復(fù)雜模鍛件的鍛造生產(chǎn)工藝方法。
汽車(chē)制動(dòng)板的材料為20Mn,形狀復(fù)雜，設(shè)計(jì)要求批量模鍛生產(chǎn)，切削加工余量小、強(qiáng)度高。其鍛件形狀、尺寸見(jiàn)圖1。圖1中除2個(gè)Φ60mm、Φ144mm、Φ70mm內(nèi)孔及平面需切削加工外，其他都是黑皮表商鍛件，不再進(jìn)行切削加工。
1．汽車(chē)制動(dòng)板模鍛件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：①殿件形狀復(fù)雜，有三個(gè)分模平面斜面，零件尺寸大。②鍛件在分模面的投影面積大(約650cm2)。③鍛件薄(鍛件厚度9～56.5mm)。④鍛件內(nèi)孔大(內(nèi)孔Φ144mm)。⑤壓凹多，凸臺(tái)筋板多(筋板寬度8mm)。⑥鍛件余量小，單邊加工余量2～2.5mm。
2．汽車(chē)制動(dòng)板模鍛件工藝分析
(1)確定汽車(chē)制動(dòng)板模鍛件投影面積及周長(zhǎng) 鍛件在水平面上的投影面積，按其幾何形狀計(jì)算得到
F=40 403mm2
鍛件周邊長(zhǎng)度可以通過(guò)直接測(cè)量鍛件平面投影的周長(zhǎng)得到：X=1193mm。
(2)設(shè)備噸位的理論計(jì)算按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行核算：
P=(17.5～28)KF總
式中P——摩擦壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力，KN;
K——鋼種系數(shù)，對(duì)20Mn材料，取K=l.1；
F總——鍛件的總變形面積(約650cm2)。
因此，P=20×1.1×650kN=14 300kN。
模鍛設(shè)備通常選用與計(jì)算數(shù)值接近而又稍微偏大的鍛壓設(shè)備。由此可見(jiàn)，重型汽車(chē)制動(dòng)板若使用10 000kN摩擦壓力機(jī)，設(shè)備噸位偏小，需要采取應(yīng)對(duì)措施，小錘干大活，生產(chǎn)制動(dòng)板模鍛件。
(3)確定汽車(chē)制動(dòng)板模鍛件毛邊槽尺寸 毛邊槽的形狀及尺寸對(duì)鍛件的成形影響很大。錘上模鍛時(shí)，金屬流動(dòng)過(guò)程大概分為四個(gè)階段。第一階段，坯料高度減小，徑向尺寸逐漸增大，具有鐓粗變形和局部壓入變形特征。第二階段，金屬流動(dòng)受到模壁的阻礙，有助于金屬流向型槽高度方向，同時(shí)開(kāi)始流入毛邊槽，出現(xiàn)少許毛邊，此時(shí)變形力明顯增大。第三階段，為充滿型槽的過(guò)程，在變形金屬內(nèi)部形成更為強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力的狀態(tài)，型槽內(nèi)各處逐漸得到充滿，毛邊厚度越來(lái)越薄，寬度增加，溫度下降，變形抗力明顯上升。第四階段，為鍛足打靠的最后階段，打擊能量將達(dá)到整個(gè)鍛件成形全過(guò)程所消耗能量的30％～50％；造成足夠大的水平面方向的阻力，促使型槽充滿，容納多余金屬，緩沖錘擊。
毛邊槽寬度尺寸按復(fù)雜程度高的鍛件選用，毛邊槽橋部高
毛邊槽橋部b=14mm，毛邊槽型槽寬b1=38mm，毛邊槽斷面積Sk=278mm2，毛邊槽型槽高h1=5mm，入口處半徑R=2mm。毛邊槽形狀及尺寸見(jiàn)圖2。
圖2
(4)繪制計(jì)算毛坯的截面圖和直徑圖 從制動(dòng)板鍛件上，選取18個(gè)典型斷面，經(jīng)計(jì)算、測(cè)繪得出如附表所示的截面數(shù)據(jù)。為了繪制毛坯的截面圖，把鍛件各斷面總面積換算成高度，進(jìn)而計(jì)算出截面直徑。
制動(dòng)板鍛件的截面圖、直徑圖如圖3所示。
圖3
根據(jù)附表可得，制動(dòng)板鍛件的平均截面積為3170mm2，平均直徑為64mm，最大計(jì)算直徑為85mm。
3．汽車(chē)制動(dòng)板模鍛件工藝
(1)下料 經(jīng)過(guò)上述測(cè)繪計(jì)算確定開(kāi)料重量為12kg，結(jié)合材料市場(chǎng)實(shí)際情況，采用120mm方鋼鍛造，下料尺寸120mm×106mm。采用100t油壓機(jī)冷剪切下料，調(diào)整上下剪刀片的間隙，使剪切斷口整齊正常，過(guò)磅抽查確保坯料重量不小于要求重量，磨順部分?jǐn)嗫谌毕菖髁希_保開(kāi)料質(zhì)量。
(2)加熱 采用燃油加熱爐加熱到1200～1250℃．分段加熱，控制好加熱速度，保證加熱質(zhì)量。兩火鍛造，第一火加熱原材料，進(jìn)行制坯鍛造；第二火對(duì)坯料進(jìn)行加熱，均熱保溫?zé)嵬?，入模鍛造，因鍛件大，錘擊力略顯不足，目測(cè)控制取加熱溫度上限，最大限度地提高塑性，降低變形抗力。
(3)制坯 制坯在750kg空氣錘上自由鍛制坯。工步復(fù)雜，且此工序極為關(guān)鍵，要求分料準(zhǔn)確，制坯胎模模具設(shè)計(jì)精確，不能墨守成規(guī)。經(jīng)過(guò)反復(fù)探索，確定兩套成形胎模和一套沖孔胎模鍛造、沖孔，兩套成形胎模形狀見(jiàn)圖4、圖5。
(4)模鍛 在1000t摩擦壓力機(jī)上模鍛。
螺旋摩擦壓力機(jī)是單模腔封閉力系鍛造，導(dǎo)向性能好，打擊速度慢。鍛好的坯料直接從加熱爐中取出，簡(jiǎn)單清除氧化皮后，人模鍛造，制動(dòng)板的鍛造打擊三次；用紅鐵充分預(yù)熱成鍛模、凹模至200℃。鍛造過(guò)程中，采用重油石墨潤(rùn)滑，以減小摩擦，降低變形抗力，且有助于金屬流動(dòng)成形，方便鍛件出模，并冷卻成形鍛模，使型槽表面溫度≤450℃。
(5)切邊、沖孔 在300t摩擦壓力機(jī)上熱切邊、100t油壓機(jī)上沖孔。在1000t摩擦壓力機(jī)上成形模鍛后，立即在300t摩擦壓力機(jī)上進(jìn)行熱切邊，做好限位，使凸模進(jìn)入凹模10～20mm。切邊后的鍛件坯料立即送入下一個(gè)工位，進(jìn)行簡(jiǎn)單沖孔，切除內(nèi)孔連皮。
(6)正火 在100t油壓機(jī)上冷校正，拋丸清理氧化皮,磨除毛刺。涂底漆。
為了消除制動(dòng)板鍛件的殘余應(yīng)力，改善其組織和力學(xué)、切削加工性能，需要對(duì)鍛件進(jìn)行正火處理。由于制動(dòng)板鍛件具有復(fù)雜、薄、落差大的特點(diǎn)，在后續(xù)工序中，發(fā)生了彎曲、扭轉(zhuǎn)等變形，所以必須對(duì)鍛件進(jìn)行冷校正，使鍛件符合圖樣圖求，并磨除部分鍛件的毛刺，消除表面缺陷，滾筒拋丸清除氧化皮，提高表面質(zhì)量，涂防銹底漆以使制動(dòng)板鍛件加工后可直接安裝于車(chē)軸上。
4．汽車(chē)制動(dòng)板模鍛模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)成形模鍛模傳遞動(dòng)力，迫使金屬毛坯成形，承受反復(fù)瞬時(shí)沖擊載荷和冷熱交變作用，工作條件繁重，產(chǎn)生應(yīng)力大。制動(dòng)板鍛件有三個(gè)分模面及斜面，模鍛過(guò)程中易產(chǎn)生水平分力，引起鍛模錯(cuò)移，使用對(duì)角鎖扣來(lái)平衡水平錯(cuò)移力。按l％的冷縮率設(shè)計(jì)模具，采用螺栓、壓板緊固。模具采用5CrMnMo材料制造，模具熱處理淬火硬度42～46HRC。鑒于制動(dòng)板零件的低價(jià)戰(zhàn)略，模具制造時(shí)，最大限度地采用車(chē)、銑、鉆、刨和磨這些低成本普通機(jī)加工方法和鉗工修磨方法，極少部分采用了電火花加工方法。同時(shí)制造兩套模具，便于維修更換，不影響生產(chǎn)。模具維修也采用氬弧填焊的方法，做好細(xì)節(jié)降低成本。成形模形狀尺寸見(jiàn)圖6、圖7。
(2)沖孔模 采用沖子沖除鍛件孔內(nèi)連皮。沖孔凹模起支撐鍛件的作用，沖子刃口部分的尺寸按沖孔尺寸確定。
(3)切邊模 切邊模刃口尺寸按成形模型尺寸單邊間隙1mm設(shè)計(jì)，凸凹模間隙取單邊間隙2.5mm；邊模平而勺成形下模一致，采用螺栓壓板緊周；切邊模凹模用Cr12MoV材料制作，模具熱處嬋淬火硬度42～46HRC；切邊凸模起傳遞壓力的作用，采用5CrMnMo材料，模具熱處刪淬火硬度42～46HRC。
5．結(jié)語(yǔ)
重型汽車(chē)制動(dòng)板的鍛造，雖然繁雜、工步多，但通過(guò)集思廣益，我們充分利用現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，大批量鍛造生產(chǎn)了重型汽車(chē)制動(dòng)板，滿足了重型汽車(chē)車(chē)軸零部件出口的市場(chǎng)低價(jià)位配套的要求，提升了企業(yè)的模鍛競(jìng)爭(zhēng)力，開(kāi)拓了經(jīng)營(yíng)市場(chǎng)，為企業(yè)贏得了聲譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益。
（轉(zhuǎn)載）
