一、前言
由于半軸管承受汽車后橋的全部載荷，因此對該零件的機(jī)械強(qiáng)度有嚴(yán)格的要求。半軸管是焊裝在汽車后橋兩端用來連接車輪和制動鼓的零件。后橋半軸管零件的鍛件圖如圖1所示，通常該零件的鍛造工藝采用制坯、預(yù)鍛和終鍛，用兩火鍛出。由于我廠采用16000kN摩擦壓力機(jī)進(jìn)行模鍛，設(shè)備噸位大，為了提高生產(chǎn)率和降低消耗，我們采用制坯、終鍛一火鍛出的鍛造工藝。制坯采用750kg空氣錘，制坯工步如圖2所示。實(shí)踐證明，采用這種工藝能夠鍛出合格的鍛件。
圖1鍛件圖
本文對半軸管零件的鍛模設(shè)計(jì)、鍛造生產(chǎn)中出現(xiàn)的質(zhì)量問題以及后來采取的改進(jìn)措施，論述如下。
圖2制坯工步圖
(a)下料(b)壓肩(c)拔摔桿部
二、鍛造生產(chǎn)中的質(zhì)量問題
根據(jù)鍛造生產(chǎn)的常規(guī)理論，我們開始設(shè)計(jì)的鍛模如圖3所示。該鍛模鍛造出來的鍛件出現(xiàn)了如下質(zhì)量問題，如圖4所示。
圖3原設(shè)計(jì)的鍛模圖
圖4原設(shè)計(jì)鍛模生產(chǎn)的鍛件
(1)鍛件頭部凹坑(φ88)與外緣(φ118)不同軸，偏差達(dá)2～5mm，鍛模使用時(shí)間越長，偏差越大；
(2)在凹坑內(nèi)m處出現(xiàn)了折疊，其深度1～5mm，折疊分布在凹坑圓周上，其長度從半圓到整圓不等。
由于鍛造缺陷的產(chǎn)生，嚴(yán)重削弱了鍛件的機(jī)械強(qiáng)度，使鍛件成為廢品。
三、鍛造缺陷的原因分析及鍛模設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施
1.原因分析
(1)由圖4知，鍛件中的凹坑(φ88)與外緣(φ118)都是在上模中成形的。在鍛模加工時(shí)，二者的同軸度是可以保證的。凹坑偏心是由于成形凹坑的模芯在鍛造中出現(xiàn)變形、偏斜所造成的。而引起模芯偏斜的原因又是因?yàn)殄懩ｆi扣有3°斜角，故在鍛造開始時(shí)，模具不能對鍛件的錯(cuò)移起矯正作用，因?yàn)殒i扣之間有一個(gè)較大的間隙Δα，見圖3右半部。
當(dāng)模芯進(jìn)入下模腔中，要矯正模芯在鍛件中的錯(cuò)移就很難了。此時(shí)變形金屬受到了下模腔的制約，模芯要克服很大的金屬變形抗力才能矯正自身的錯(cuò)移。由于模芯較長(96mm)，在上模中橫向呈懸臂結(jié)構(gòu)，而且模芯的四周及底部都被熱金屬所包圍，受熱情況嚴(yán)重，有時(shí)過熱到呈暗紅色，其強(qiáng)度大大下降，在矯正錯(cuò)移的過程中，模芯自身會產(chǎn)生屈服變形和軸向偏斜。使鍛件出現(xiàn)了凹坑偏心現(xiàn)象。
(2)圖4中m處出現(xiàn)的折疊是因?yàn)?/SPAN>a、b兩處金屬大量急速地向外流動，帶動著m處附近的金屬一起向外流動，使該處已被氧化的表面金屬相匯合而形成的。
2.改進(jìn)措施
為了消除鍛件凹坑偏心的缺陷，我們?nèi)∠随i扣(如圖3所示)的3°斜角，制成直桶狀鎖扣，同時(shí)為了便于鎖扣的導(dǎo)入，在入口處設(shè)有20mm×15°的喇叭口，改進(jìn)后的鎖扣如圖5所示。
圖5改進(jìn)后的鍛模鎖扣圖
由于鍛模在使用中上、下模的溫度不一致，會使上、下模熱脹程度不同，上、下模須留一定的間隙Δ。間隙Δ可按下式計(jì)算：
Δ=Δ0+Δl/2
式中Δ0——模具在常溫下的間隙值，一般取Δ0＝0.3mm
Δl——模具在使用溫度時(shí)增大的雙邊間隙值
Δl＝l(α下T下-α上T上)
l——鍛模鎖扣的直徑
T上和T下——上模和下模的溫度
α上和α下——上模和下模的熱膨脹系數(shù)
取l＝300mm，T上＝200℃，T下＝350℃；查文獻(xiàn)［1］得：α上＝12.2×10-6，α下＝12.8×10-6。將具體數(shù)據(jù)代入上面的公式得：Δ＝0.61mm。
(2)為了消除m處的折疊我們將c處的R5改為R15，d處的R10改為14×45°。改進(jìn)前后的鍛模型腔輪廓如圖6所示。其目的是減緩a、b兩處金屬的流動速度。
鍛模作上述改進(jìn)后，已經(jīng)批量生產(chǎn)，證實(shí)再也沒有發(fā)現(xiàn)上述鍛造質(zhì)量問題。
圖6鍛模的型腔改進(jìn)圖
(a)改進(jìn)前的型腔；(b)改進(jìn)后的型腔
（轉(zhuǎn)載）
