一體式長(zhǎng)柄內(nèi)球籠溫態(tài)正擠入模角度對(duì)產(chǎn)品的影響

1、    一體式長(zhǎng)柄內(nèi)球籠溫態(tài)正擠入模角度對(duì)產(chǎn)品的影響    沈建華摘   要：一體式的長(zhǎng)柄內(nèi)球籠相對(duì)于焊接式長(zhǎng)柄內(nèi)球籠有很大的成本、效率、環(huán)境友好優(yōu)勢(shì)，一般現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)的一體式長(zhǎng)柄內(nèi)球籠多采用溫鍛鐓粗、反擠加多次冷減徑拔長(zhǎng)的工藝路線，輔助的工序也較多，工序繁雜且存在致命的風(fēng)險(xiǎn)隱患，本文提出的溫態(tài)正擠長(zhǎng)柄內(nèi)球籠在溫鍛后只需一次冷減徑拔長(zhǎng)，不需要額外的工序輔助，效率提升、產(chǎn)品質(zhì)量也更有保證。為避免正擠工序帶來(lái)的負(fù)面影響，在設(shè)計(jì)中，正擠入模角對(duì)產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量尤其重要。關(guān)鍵詞：一體式長(zhǎng)柄內(nèi)球籠  溫態(tài)正擠  正擠入模角：u4

2、63.3                                ：a                        ：1674-098x（2019）09（c）-0081-02當(dāng)前隨著制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，節(jié)能、精磨、高效已成為制造業(yè)重點(diǎn)研究的發(fā)展方向之一。特別是汽車行業(yè)，汽車已經(jīng)過(guò)了高速增長(zhǎng)期進(jìn)入振蕩發(fā)展期，各大主

3、機(jī)廠和供應(yīng)商為爭(zhēng)奪這塊蛋糕，紛紛采用優(yōu)質(zhì)、價(jià)廉的零部件。零件生產(chǎn)過(guò)程中的高精度、高性能、高效率、低成本、低能耗，已經(jīng)成為提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的最主要途徑。1  一體式長(zhǎng)柄內(nèi)球籠溫態(tài)正擠的優(yōu)勢(shì)本項(xiàng)目長(zhǎng)柄內(nèi)球籠市場(chǎng)上大多采用摩擦焊或無(wú)正擠式的溫鍛加多次冷減徑拔長(zhǎng)這兩種工藝。摩擦焊式的長(zhǎng)柄后道工序繁雜，需要投入的設(shè)備成本巨大，生產(chǎn)效率低，且對(duì)環(huán)境污染大;多次冷減徑的長(zhǎng)柄內(nèi)球籠再每次減徑前都需要進(jìn)行去應(yīng)力退火以消除減徑累計(jì)應(yīng)力，防止產(chǎn)品出現(xiàn)人字形的中心爆裂，去應(yīng)力退火后就必須拋丸和對(duì)產(chǎn)品做潤(rùn)滑處理，減徑后的清角柄部很容易破壞拋丸機(jī)履帶，所以多次減徑的產(chǎn)品不僅工序長(zhǎng)，還對(duì)設(shè)備有很大的傷害。本項(xiàng)目避免

4、上述兩種方案對(duì)環(huán)境、效率和設(shè)備上的負(fù)面影響，增加的溫態(tài)正擠工序在原有的加熱后，對(duì)能耗增加有限，但是也需要考慮和避開(kāi)溫態(tài)正擠帶來(lái)的缺陷風(fēng)險(xiǎn)。2  一體式長(zhǎng)柄內(nèi)球籠溫態(tài)正擠對(duì)產(chǎn)品流線的影響常規(guī)工藝的長(zhǎng)柄內(nèi)球籠鍛造，金屬流線主要和反擠壓底厚處圓角、底厚處角度、底厚厚度、沖頭頭部結(jié)構(gòu)和沖頭進(jìn)入角度有關(guān)，有溫態(tài)正擠工序的長(zhǎng)柄內(nèi)球籠還和過(guò)程中各道工序的柄長(zhǎng)、以及正擠入模角度有關(guān)，正擠、鐓粗、反擠這幾道工序的柄部長(zhǎng)度控制的原則是保證下道工序柄部的重量略重于上道工序的重量，保證金屬材料往沖頭作用力方向運(yùn)動(dòng)相同，防止金屬材料交匯流動(dòng)產(chǎn)生折疊缺陷，也不能將上道工序的柄部重量設(shè)計(jì)過(guò)輕，這樣鐓粗后的金屬流線

5、纖維流動(dòng)死區(qū)下移，精車后可能使得連續(xù)的金屬纖維車斷，影響產(chǎn)品整體的強(qiáng)度和壽命。如圖1，左側(cè)圖為120°正擠入模角所做產(chǎn)品的金屬流線，右側(cè)為60°正擠入模角所做產(chǎn)品的金屬流線，很明顯的，120°入模角的相對(duì)于60°入模角產(chǎn)品流線，死區(qū)更貼近內(nèi)腔底部，精車后有更多的完整流線得到保留。而60°入模角的工藝，其工件在正擠后經(jīng)鐓粗工序，60°拐角處的流線被下壓在靠近底厚側(cè)，流線紊亂區(qū)靠下，120°入模角的外徑拐角處變形小，接近毛坯角度，主要死區(qū)形成為鐓粗時(shí)形成的括號(hào)形彌合狀。3  一體式長(zhǎng)柄內(nèi)球籠溫態(tài)正擠對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響一體

6、式長(zhǎng)柄內(nèi)球籠溫態(tài)正擠工藝主要新增的缺陷表現(xiàn)為產(chǎn)品折疊，折疊分兩種，一種是產(chǎn)品一周外表面淺層折疊，對(duì)于圓形產(chǎn)品的內(nèi)球籠幾乎沒(méi)有影響，可以通過(guò)后道工序的精車車除缺陷，但是對(duì)于外圓非圓形的三柱槽殼而言，筒形凹面?zhèn)鹊脑卵佬握郫B就必須避免，這種折疊是因?yàn)檎龜D入模角起始端處卷邊或有毛刺所致，可以通過(guò)將正擠模具入模角處加工成r弧過(guò)渡即能有效避免;第二種是因?yàn)槿肽＝嵌冗x擇不合適，上述所述，較大的正擠入模角能夠使得工件鍛后獲得較好的金屬流線纖維結(jié)構(gòu)，但是當(dāng)棒料選擇較大、接近筒形成形后凹面切圓直徑時(shí)，倘若正擠入模角過(guò)大，工件頭部鐓粗時(shí)下端很快通過(guò)擠壓貼合模具筒形部分的凸面（即產(chǎn)品的凹面），使得靠近已經(jīng)貼合凹面的大

7、外圓處金屬不易往外圓流動(dòng)，貼合處附近兩側(cè)的外圓飽滿時(shí)在通過(guò)下行壓實(shí)，造成很大的折疊缺陷。下圖2為某型號(hào)長(zhǎng)軸溫態(tài)正擠入模角120°角工件，經(jīng)鐓粗后產(chǎn)生折疊的過(guò)程，可以明顯的看到鐓粗過(guò)程中筒形外圓側(cè)中下段有凹進(jìn)，和圖2最右側(cè)實(shí)物照片相符。4  驗(yàn)證和結(jié)論經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，正擠缺陷和正擠后筒形部分的直徑與鐓粗后凹面最小切圓的直徑差有關(guān)，也和正擠壓入模角度有關(guān)，兩者可以通過(guò)協(xié)調(diào)調(diào)整避免缺陷的產(chǎn)生。相對(duì)于短軸一般可以擠壓出23個(gè)臺(tái)階，長(zhǎng)軸的溫態(tài)正擠因?yàn)榘袅陷^長(zhǎng)，正擠初期正擠力較大，一般正擠臺(tái)階12個(gè)，另外受溫鍛設(shè)備開(kāi)模距離有限的影響，一般情況下都采用正擠稍微粗一點(diǎn)的柄徑，然后通過(guò)冷減徑拔長(zhǎng)，

8、且正擠變形直徑比不小于50%（雙臺(tái)階正擠直徑比不小于60%）。溫態(tài)正擠的長(zhǎng)軸入模角度越大，對(duì)金屬流線約好，但是需要考慮鐓粗時(shí)候凹面與正擠頭部的直徑差，保證正擠后的入模角度拐角處在鐓粗時(shí)能夠貼到鐓粗最小直徑切圓上，若拐角上面部分先貼合則會(huì)產(chǎn)生折疊缺陷。我們將正擠后棒料部分直徑設(shè)為d1，擠壓后第一個(gè)臺(tái)階的直徑設(shè)為d2，入模角雙邊設(shè)為，后道工序鐓粗工序外圓最小切圓直徑d，這有斜面長(zhǎng)度l=（d1-d2）/2/sin（/2）>（d-d2）/2，即需要入模角度雙邊參考文獻(xiàn)1 中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì).汽車典型鍛件生產(chǎn)m.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009.2 徐祥龍.等速萬(wàn)向節(jié)內(nèi)球籠外套的精密成形技術(shù)開(kāi)發(fā)j.機(jī)械工人（熱加工），2003（6）：17-18，21.3 于浩，柏云，杜金星，等.基于流線分析的長(zhǎng)軸三柱槽殼擠壓成形工藝研究j.機(jī)械制造，2016，54（8）：23-25.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)2019年27期科技創(chuàng)新