半轴套管快捷精密挤压成形新工艺.pdf

提出半轴套管快捷精密成形新工艺，工艺过程是将加热到锻造温度的圆棒料在液压机上经过镦粗、冲孔、穿孔及正挤压、镦挤四工序，完成全部成形任务。锻件精度达到或超过国家标准GB12362《钢质模锻件公差及机械加工余量》中的精密级，只用四个工序就完成这种通透中空难成形锻件的生产，实现了半轴套管精密锻件的快捷成形。本发明采用组合凸模结构，把冲孔连皮与正挤压合并成一个工序，实现用正挤压成形中空杆部，克服了反挤压中冲头细长比大，易变形，寿命低的缺点，提高了生产效率和材料利用率，有较为广阔的应用前景。

权利要求书
1.  一种半轴套管锻件快捷精密挤压新工艺，其特征是采用热轧圆棒料加热至锻造温度在液压机上无需单独设立冲连皮工序或切頭工序，精密快捷成形通透内孔和外轮廓，工艺过程是：镦粗-冲孔-穿孔与正挤压-镦挤。

2.  根据权力要求1所述的新工艺，其特征是将穿孔与正挤压合并为一个工步，利用适当长度的芯杆首先去除冲孔连皮，然后用正挤压成形内孔。为实现这一目的，设计组合凸模结构，由环状凸模和芯杆组成，环状凸模施加挤压力，芯杆用于成形内孔。

说明书半轴套管快捷精密挤压成形新工艺
技术领域
本发明属于材料加工工程中金属塑性成形领域。用于成形半轴套管(轴头)及其与此相类似的中空轴类锻件。
背景技术
半轴套管是载货车后桥上承担繁重载荷的重要零件。为节省燃油消耗，要求汽车提高荷重比，因此重量较轻的冲焊桥壳正逐渐替代铸造桥壳，锻造半轴套管因而也正逐渐替代铸造半轴套管，以便把半轴套管与桥壳牢固焊接在一起。这就是近年来锻造半轴套管需求量逐年大幅度上升的原因。这种细长比较大的中空通透锻件成形与提高精度都比较困难。目前采用的锻造工艺主要有两种：一种是采用无缝钢管在平锻机上镦挤，另一种是采用圆棒料镦挤后单独设立冲连皮工序或单独设立切端頭工序去除连皮。这两种工艺均存在某些不足。无缝钢管镦挤法无法成形端部带较大法兰的锻件，加之材料价格较高，生产成本较高，应用范围正在萎缩。另一种工艺主要存在两个问题：其一是成形内孔采用反挤压法，挤压冲頭长度较长(不小于锻件高度)，细长比较大，工作中易变形，服役寿命低，生产中需要经常更换冲頭，这已成为制约生产率提高的主要因素；其二是在挤压工序后商需设立单独工序去除反挤压留下的连皮，有时还需设立切端頭工序，不但工序长，材料利用率也较低。
发明内容
本发明提出半轴套管快捷精密成形新工艺，工艺过程是将加热到锻造温度的圆棒料在液压机上经过镦粗、冲孔、穿孔及正挤压、镦挤四工序，完成全部成形任务。锻件精度达到或超过国家标准GB12362《钢质模锻件公差及机械加工余量》中的精密级，只用四个工序就完成这种通透中空难成形锻件的生产，实现了半轴套管精密锻件的快捷成形。
本发明的特征之一是采用正挤压法成形半轴套管中空杆部，正挤压凸模由环形冲頭和被环形冲頭包围的芯杆组成，环形冲頭施加挤压力，芯杆与凹模内壁控制金属流动，保证杆部内孔和外壁的尺寸精度。与反挤压成形杆部相比，本发明大大改善了挤压凸模的受力状态，将大细长比反挤压冲頭改变为高度尺寸小于直径尺寸的环形冲頭，冲頭服役寿命提高10倍以上，尺寸与反挤压冲頭直径相近的芯杆长度也缩短到反挤压冲頭的一半左右，并且不再施加挤压力，因而磨损大大减轻，寿命大大提高，保证内孔成形精度，提高了生产率。本发明的另一个特征是将冲连皮工序与正挤压工序合并为一个穿孔及正挤压复合工序，缩短了工艺流程，免除单独设立的冲连皮工序或切端頭工序，提高劳动生产率，提高材料利用率，同时也可减少生产设备，节省投资。
附图说明
附图1为一种半轴套管锻件图。
附图2为本发明的一种半轴套管成形工序流程图。
其中1)-镦粗，  2)-冲孔，  3)-穿孔及正挤压，  4)-镦挤
附图3为穿孔及正挤压复合工序模具及模架图。
具体实施方式
下面举例说明本发明实施过程，也进一步说明本发明的技术特征。
图1为一种半轴套管锻件图。精度等级为GB12362《钢质模锻件公差及机械加工余量》中地精密级。锻件高度380mm，头部带有法兰盤。采用挤压成形，压力机的工作行程至少应达到工件高度的2倍。这是因为除了挤压需要的行程外，还要考虑工件从凹模中顶出后取走所需要的行程。加上模具系统高度，压力机的开起高度应大于工件高度的4倍。一般机械压力机不能满足这一要求，而液压机较容易达到这一要求，因此选用液压机比较合理。成形锻件的四个工序可布置在三台液压机上，模具分别安装在导向精度良好的三套模架上。其中镦粗与冲孔共用一台设备，穿孔及正挤压复合工序和镦挤工序各用一台设备。圆棒料镦粗为冲孔工序提供尺寸合适的坯料，同时去除加热产生的氧化皮。采用闭式冲孔，保证坯料在下道工序中定位准确，为杆部成形提供良好条件。穿孔及正挤压复合工序工作时，组合凸模中的芯杆先将冲孔连皮去除，连皮落在凹模底部并被压缩空气吹走，然后环形冲頭接触坯料并施加挤压力，通过正挤压成形全部通透杆部内孔与外轮廓。最后经过镦挤成形头部法兰盤。图2是工序流程，图3是穿孔及正挤压复合工序模具及模架图。本发明的技术特征集中体现在穿孔及正挤压复合工序中。图3清楚表明了这一工序的工作原理，环形冲頭施加挤压力，芯杆担负冲连皮与控制金属流动双重任务。与反挤压冲頭相比，芯杆的长度短得多，不承担挤压力，在工作中主要承担由于摩擦所产生的拉应力，因此精度损失较慢，服役寿命较长。
采用1250吨液压机为主机，配以两台吨位较小的液压机组成生产线，可生产法兰盤直径300毫米，杆部外径110毫米，杆部内孔60毫米，锻件高度400毫米及其以下尺寸的半轴套管。生产节拍30秒，班产可达800件，锻件平均重量20公斤，班产锻件16吨。锻件材料利用率97％以上，锻件精度达到国家标准精密级。本发明是锻造半轴套管的先进实用技术，应用前景十分广阔。