轿车变速箱轴类件冷精锻成形方法及其模具.pdf

轿车变速箱轴类件冷精锻成形方法及其模具，属于金属材料塑性成形方法及模具，解决现有工艺材料利用率、尺寸精度、表面质量低以及强度不能满足要求的问题。本发明方法包括备料、确定工艺、毛坯处理和逐次成形步骤；本发明模具包括上、下模座，上、下顶出装置，5对模具单元及其紧固装置，各对模具单元均包括上、下模具，上模具由上套筒、上垫板、上支撑筒、上垫套、上凹模、上压圈组成；下模具由下套筒、下垫板、下支撑筒、下垫套、下凹模、下压圈组成。本发明工艺流程合理、稳定、生产效率高；模具制造、安装、使用和维修方便，工作可靠，使用寿命长；所生产的轴类件尺寸精度、表面光洁度和强度提高。

1.  一种轿车变速箱轴类件冷精锻成形方法，包括：
一.备料步骤：
冷精锻毛坯选用圆棒料，毛坯的长度L＝4V₀/πd₀²，毛坯直径d₀为采用缩径挤压中外径最大的台阶直径d_max，毛坯体积V₀＝V_p+V_x，其中，V_p为轿车变速箱轴类件的锻件体积，修边余量体积V_x为：在轴两端各加长2～4mm、在轴肩的自由镦粗法兰面径向加1～3mm所增加的体积；
二.确定工艺步骤：
通过修改轿车变速箱轴类零件图得到对应的锻件图，从成品开始向前推算，得出各道工序的工步图；
锻件中高径比大于1为台阶部分，采用缩径挤压成形；一次缩径挤压成形只能挤出一个台阶；采用上下凹模同时缩径挤压从上下两端挤出两个台阶；当相邻台阶直径比大于0.85时一次挤压成形；当相邻台阶直径比小于0.85时，增加缩径挤压工序，直至每次挤压相邻台阶直径比均大于0.85；在各道工序中，不变形区域外直径依次减小0.1mm；由此确定工序数和各道工序加工尺寸；
锻件中高径比小于等于1为头部或中部法兰，采用镦粗成形；当变形部分的高径比h/d≤3时，一次镦粗成形；变形部分的高径比h/d>3时，增加镦粗工序，直至每次镦粗变形部分的高径比h/d≤3；在各道工序中，不变形区域外直径依次减小0.1mm；由此确定工序数和各道工序加工尺寸；
三.毛坯处理步骤：
将毛坯退火至硬度为130～150HBS，并进行磷化和皂化处理；
四.逐次成形步骤：
将毛坯置于第一对模具单元中完成第1道精锻成形，紧接着在第二对模具单元～第五对模具单元中逐次完成第2、3、4和5道精锻成形，得到所需形状和尺寸的变速箱轴类锻件。
当缩径挤压工序数与镦粗成形工序数总和不超过5次时，采用本发明提供的五工序模具完成；当工序数总和超过5次时，超出部分通过另外的模具与设备完成。

2.  一种用于权利要求1所述成形方法的冷精锻模具，包括上、下模座，上、下顶出装置，模具单元及其紧固装置，其特征在于：
所述上模座由上底板(6)、上模板垫板(5)、面板(10)、调节螺杆(11)、楔块(12)、上模板(4)组成；上底板(6)、上模板垫板(5)、上模板(4)依次通过螺钉连接，上模板垫板(5)内置有5个楔块(12)，上模板垫板(5)表面装有带刻度的面板(10)，调节螺杆(11)穿过面板与楔块螺纹连接，上模板(4)上具有5个均匀分布的上模穴；
所述下模座由通过螺钉连接的下模板(3)和下底板(2)组成，下模板(3)上具有5个均匀分布的下模穴；
所述模具单元有5对，各对模具单元均包括上模具和下模具，上模具由上垫板(13)、上套筒(14)、上支撑筒(15)、上垫套(16)、上凹模(17)、上压圈(18)组成，上套筒(14)内从上而下顺序装有上垫板(13)、上支撑筒(15)、上垫套(16)、上凹模(17)，并由上压圈(18)固定，上套筒(14)穿过压板(30)通过紧固装置(35)固定在上模穴内；下模具由下垫板(24)、下套筒(23)、下支撑筒(22)、下垫套(21)、下凹模(20)、下压圈(19)组成，下套筒(23)内从下而上顺序装有下支撑筒(22)、下垫套(21)、下凹模(20)，下压圈(19)和下垫板(24)从下套筒(23)上下两端进行固定，下套筒(23)穿过压板(30)通过紧固装置(35)固定在下模穴内；
所述模具单元的紧固装置(35)共有10对，其中5对固定在上模板(4)下面对应于5个上模具的前后位置，另外5对固定在下模板(3)上面对应于5个下模具的前后位置，各紧固装置(35)均由连接销(31)、压钳(32)、顶出缸(33)、支架(34)组成，支架(34)底部固定在上模板或下模板的T型槽内，压钳(32)通过连接销(31)固定在支架(34)上，顶出缸(33)穿过支架(34)顶住压钳(32)，使压钳(32)紧压在卡住上套筒或下套筒的压板(30)上；
上顶出装置有5个，各自包括上顶杆(8)和上顶出器(9)，上顶出器(9)由直径较大的圆柱部分和直径较小的圆杆部分组成，圆柱部分位于所述上支撑筒(15)内，圆杆部分穿过上垫套(16)；上顶杆(8)穿过上底板(6)、楔块(12)、上垫板(13)顶在上顶出器的圆柱部分；
下顶出装置有5个，各自包括下顶杆(25)和下顶出器(26)，下顶出器(26)由直径较大的圆柱部分和直径较小的圆杆部分组成，圆柱部分位于所述下支撑筒(22)内，圆杆部分穿过下垫套(21)；下顶杆(25)穿过下底板(2)和下垫板(24)，顶在下顶出器的圆柱部分。

3.  如权利要求2所述的冷精锻模具，其特征在于：
所述5对模具单元中，用于锻件各段台阶的缩径挤压成形的模具单元，当用于一端挤压成形另一端不参与变形的工艺时，挤压成形的上凹模或下凹模为组合凹模，不参与变形的下凹模或上凹模为料筒(27)，料筒(27)内壁直径比毛坯外径大0.1～0.2mm，料筒(27)对应的上顶出器或下顶出器充当挤压凸模，推动毛坯完成挤压；当用于上下两端同时挤压成形工艺时，上、下凹模均为组合凹模，上凹模推动毛坯完成挤压；所述组合凹模由凹模预紧圈(28)和紧嵌在其内的凹模镶块(29)构成；
用于锻件头部或中部法兰的镦粗成形的模具单元，上、下凹模模膛中不参与变形的部分内径比毛坯外径大0.1～0.2mm。

4.  如权利要求2或3所述的冷精锻模具，其特征在于：
模具的整体闭合高度按各道成形工序中锻件最大轴向尺寸确定，以确保各道成形工序能正确成形；各对模具单元的分模面为同一水平面，以便于使用机械手；相邻模具单元中心线间的距离及精度相同，且其精度大于等于机械手的水平位移精度。

5.  如权利要求4所述的冷精锻模具，其特征在于：
所述下底板(2)的下端面装有四个均匀分布的滚轮；所述下底板(2)与下模板(3)相接的表面、上模板(4)与上模板垫板(5)以及上模板垫板(5)与上底板(6)相接的表面均有两个均匀分布的销钉定位孔。

轿车变速箱轴类件冷精锻成形方法及其模具
技术领域
本发明属于金属材料塑性成形方法及模具，用于轿车变速箱轴类件的生产。
背景技术
近年来，国内对于载重汽车变速箱轴类件的模锻件采用热模锻工艺生产，其工艺路线为毛坯加热→压扁(或辊锻)→预锻→终锻→切边，见文献：《锻模设计手册》(第2版)，机械工业出版社，2006：301，308-309；其工艺系普通热模锻工艺，工序多，材料利用率一般为75％～80％，锻件余量大，直径公差为1.0～1.5mm，表面为自由面。梁继才、刘化民所提出的汽车变速箱阶梯轴锻件的生产方法是楔横轧工艺，其工艺路线为毛坯加热→楔横轧成形，见文献：《楔横轧工艺成形汽车变速箱阶梯轴》，汽车工艺与材料，2000(6)：15～17；其工艺属于一种少无切削加工工艺，材料利用率可达85％，直径公差为0.5～1.0mm，表面较为光洁，但仍为自由面，且因是热塑性成形，收缩率达1.5％，尺寸精度难以进一步提高。
轿车变速箱轴类件品种多，数量大，对零件强度要求高，其结构特点是细而长且台阶多。采用上述加工工艺，所生产的轴类零件材料利用率低，尺寸精度和表面质量不高，强度不能满足轿车变速箱轴类件要求。
发明人在《轿车变速箱轴类件多工位冷精锻工艺及模具研究》一文中(锻压技术，2007(4)：33～36)，通过与传统加工方法对比，突出轿车变速箱轴类件冷精锻方法的优势，就一次成形范围一个方面提出了减径挤压工艺的设计原则，并以输入轴为例给出了成形力的计算方法与所设计的工步图，使用数值模拟的方法验证所设计的工艺，最后提出模具设计的若干要点。但该文献侧重于以一种输入轴锻件为例通过理论计算与数值模拟，验证作者在与本发明相关领域的前期研究，公开的内容十分有限。
发明内容
本发明提供一种轿车变速箱轴类件冷精锻成形方法，并提供用于该工艺的模具，解决现有普通模锻工艺和楔横轧成形工艺材料利用率低、尺寸精度低、表面质量不高、强度不能满足要求的问题。
本发明的一种轿车变速箱轴类件冷精锻成形方法，包括：
一.备料步骤：
冷精锻毛坯选用圆棒料，毛坯的长度L＝4V₀/πd₀²，毛坯直径d₀为采用缩径挤压中外径最大的台阶直径d_max，毛坯体积V₀＝V_p+V_x，其中，V_p为轿车变速箱轴类件的锻件体积，修边余量体积V_x为：在轴两端各加长2～4mm、在轴肩的自由镦粗法兰面径向加1～3mm所增加的体积；
二.确定工艺步骤：
通过修改轿车变速箱轴类零件图得到对应的锻件图，从成品开始向前推算，得出各道工序的工步图；
锻件中高径比大于1为台阶部分，采用缩径挤压成形；一次缩径挤压成形只能挤出一个台阶；采用上下凹模同时缩径挤压从上下两端挤出两个台阶；当相邻台阶直径比大于0.85时一次挤压成形；当相邻台阶直径比小于0.85时，增加缩径挤压工序，直至每次挤压相邻台阶直径比均大于0.85；在各道工序中，不变形区域外直径依次减小0.1mm；由此确定工序数和各道工序加工尺寸；
锻件中高径比小于等于1为头部或中部法兰，采用镦粗成形；当变形部分的高径比h/d≤3时，一次镦粗成形；变形部分的高径比h/d>3时，增加镦粗工序，直至每次镦粗变形部分的高径比h/d≤3；在各道工序中，不变形区域外直径依次减小0.1mm；由此确定工序数和各道工序加工尺寸；
三.毛坯处理步骤：
将毛坯退火至硬度为130～150HBS，并进行磷化和皂化处理；
四.逐次成形步骤：
将毛坯置于第一对模具单元中完成第1道精锻成形，紧接着在第二对模具单元～第五对模具单元中逐次完成第2、3、4和5道精锻成形，得到所需形状和尺寸的变速箱轴类锻件。
当缩径挤压工序数与镦粗成形工序数总和不超过5次时，采用本发明提供的五工序模具完成；当工序数总和超过5次时，超出部分通过另外的模具与设备完成。
用于本发明所述冷精锻成形方法的一种冷精锻模具，包括上、下模座，上、下顶出装置，模具单元及其紧固装置，其特征在于：
所述上模座由上底板、上模板垫板、面板、调节螺杆、楔块、上模板组成；上底板、上模板垫板、上模板依次通过螺钉连接，上模板垫板内置有5个楔块，上模板垫板表面装有带刻度的面板，调节螺杆穿过面板与楔块螺纹连接，上模板上具有5个均匀分布的上模穴；
所述下模座由通过螺钉连接的下模板和下底板组成，下模板上具有5个均匀分布的下模穴；
所述模具单元有5对，各对模具单元均包括上模具和下模具，上模具由上垫板、上套筒、上支撑筒、上垫套、上凹模、上压圈组成，上套筒内从上而下顺序装有上垫板、上支撑筒、上垫套、上凹模，并由上压圈固定，上套筒穿过压板通过紧固装置固定在上模穴内；下模具由下垫板、下套筒、下支撑筒、下垫套、下凹模、下压圈组成，下套筒内从下而上顺序装有下支撑筒、下垫套、下凹模，下压圈和下垫板从下套筒上下两端进行固定，下套筒穿过压板通过紧固装置固定在下模穴内；
所述模具单元的紧固装置共有10对，其中5对固定在上模板下面对应于5个上模具的前后位置，另外5对固定在下模板上面对应于5个下模具的前后位置，各紧固装置均由连接销、压钳、顶出缸、支架组成，支架底部固定在上模板或下模板的T型槽内，压钳通过连接销固定在支架上，顶出缸穿过支架顶住压钳，使压钳紧压在卡住上套筒或下套筒的压板上；
上顶出装置有5个，各自包括上顶杆和上顶出器，上顶出器由直径较大的圆柱部分和直径较小的圆杆部分组成，圆柱部分位于所述上支撑筒内，圆杆部分穿过上垫套；上顶杆穿过上底板、楔块、上垫板顶在上顶出器的圆柱部分；
下顶出装置有5个，各自包括下顶杆和下顶出器，下顶出器由直径较大的圆柱部分和直径较小的圆杆部分组成，圆柱部分位于所述下支撑筒内，圆杆部分穿过下垫套；下顶杆穿过下底板和下垫板，顶在下顶出器的圆柱部分。
所述的冷精锻模具，其特征在于：
所述5对模具单元中，用于锻件各段台阶的缩径挤压成形的模具单元，当用于一端挤压成形另一端不参与变形的工艺时，挤压成形的上凹模或下凹模为组合凹模，不参与变形的下凹模或上凹模为料筒，料筒内壁直径比毛坯外径大0.1～0.2mm，料筒对应的上顶出器或下顶出器充当挤压凸模，推动毛坯完成挤压；当用于上下两端同时挤压成形工艺时，上、下凹模均为组合凹模，上凹模推动毛坯完成挤压；所述组合凹模由凹模预紧圈和紧嵌在其内的凹模镶块构成；
用于锻件头部或中部法兰的镦粗成形的模具单元，上、下凹模模膛中不参与变形的部分内径比毛坯外径大0.1～0.2mm；
取终锻件最大横截面为分模面，以分模面为界，质量较大的部分由下模具成形，质量较小的部分由上模具成形，锻件在传送过程中，不发生上下翻转。
所述的冷精锻模具，其特征在于：
模具的整体闭合高度按各道成形工序中锻件最大轴向尺寸确定，以确保各道成形工序能正确成形；各对模具单元的分模面为同一水平面，以便于使用机械手；相邻模具单元中心线间的距离及精度相同，且其精度大于等于机械手的水平位移精度。
所述的冷精锻模具，其特征在于：
所述下底板的下端面装有四个均匀分布的滚轮；所述下底板与下模板相接的表面、上模板与上模板垫板以及上模板垫板与上底板相接的表面均有两个均匀分布的销钉定位孔。
本发明工作时，由模架锁紧装置将上、下底板分别固定在液压机的上、下工作台上；拆卸模具时，模架锁紧装置松开，上底板与上工作台脱离，然后下底板和下工作台松开，通过固定在下底板内的滚轮即可方便地推出。
紧固装置中的顶出缸顶住压钳，使压钳通过压紧压板把模具单元固定在上或下模穴内；拆卸模具单元时，顶出缸排油复位，松开压钳，取出压板，即可方便取出各个模具单元。
通过旋动面板上的调节螺杆，带动楔块前后移动，使上垫板能在±2mm范围内进行上下微调，指针随调节螺杆转动并在面板表面上指示上垫板的上下位移。
滑块推动5个上模具通过导柱导套导向，从上而下运动使上、下模具闭合，工件在上、下凹模中完成的冷精锻成形；通过调节液压机滑块行程，使滑块到达下死点时，上下凹模不发生碰撞，减小模具受冲击力，延长模具使用寿命，保证锻件尺寸精度。
本发明模具结构设计合理，5对模具单元仅各自的上、下凹模与上、下顶出装置不同，其余零件的形状与尺寸完全相同，制造、安装、使用及维修方便，工作可靠，使用寿命长；模具安装在1600吨五工序液压机上工作，将经过退火和表面润滑处理的棒料毛坯通过本发明五工序模具，逐道冷精锻成形，得到所需形状与尺寸的变速箱轴类锻件，锻件尺寸精度高，表面光洁，力学性能好，采用五工序步进式机械手操作，生产效率高。
本发明所生产的轴类件，其直径公差为±0.25mm，中间不同直径的阶梯段对两端基准圆柱面的径向跳动公差为0.25mm，轴向长度方向的弯曲度不大于0.3mm，表面粗糙度为Ra0.16～0.32μm，材料利用率达95％，完全满足国内外轿车变速箱轴类件的质量要求。
附图说明
图1为冷精锻模具实施例主剖视图；
图2为冷精锻模具实施例的阶梯剖右视图；
图3为模具单元的紧固状态示意图；
图4为紧固装置结构示意图；
图5为轿车变速箱输出轴毛坯示意图；
图6为第1道冷精锻(挤压)工件示意图；
图7为第2道冷精锻(挤压)工件示意图；
图8为第3道冷精锻(挤压)工件示意图；
图9为第4道冷精锻(镦粗)工件示意图；
图10为第5道冷精锻(镦粗)工件即锻件示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明的一个实施例，用于轿车变速箱输出轴的生产，包括上、下模座，上、下顶出装置，模具单元及其紧固装置；
图2为冷精锻模具在第四对模具单元IV和第五对模具单元V的对称面上的阶梯剖右视图；中轴线左侧为第四对模具单元IV剖视，右侧为第五对模具单元V剖视；
上模座由上底板6、上模板垫板5、面板10、调节螺杆11、楔块12、上模板4组成；上底板6、上模板垫板5、上模板4依次通过螺钉连接，上模板垫板5内置有5个楔块12，上模板垫板5表面装有带刻度的面板10，调节螺杆11穿过面板与楔块螺纹连接，上模板4上具有5个均匀分布的上模穴；
所述下模座由通过螺钉连接的下模板3和下底板2组成，下模板3上具有5个均匀分布的下模穴；
所述模具单元有5对：第一对模具单元I、第二对模具单元II、第三对模具单元III、第四对模具单元IV和第五对模具单元V；各对模具单元均包括上模具和下模具，上模具由上垫板13、上套筒14、上支撑筒15、上垫套16、上凹模17、上压圈18组成，上套筒14内从上而下顺序装有上垫板13、上支撑筒15、上垫套16、上凹模17，并由上压圈18固定，上套筒14穿过压板30通过紧固装置35固定在上模穴内；下模具由下垫板24、下套筒23、下支撑筒22、下垫套21、下凹模20、下压圈19组成，下套筒23内从下而上顺序装有下支撑筒22、下垫套21、下凹模20，下压圈19和下垫板24从下套筒23上下两端进行固定，下套筒23穿过压板30通过紧固装置35固定在下模穴内；
所述模具单元的紧固装置35共有10对，其中5对固定在上模板4下面对应于5个上模具的前后位置，另外5对固定在下模板3上面对应于5个下模具的前后位置，各紧固装置35均由连接销31、压钳32、顶出缸33、支架34组成，支架34底部固定在上模板或下模板的T型槽内，压钳32通过连接销31固定在支架34上，顶出缸33穿过支架34顶住压钳32，使压钳32紧压在卡住上套筒或下套筒的压板30上；
上顶出装置有5个，各自包括上顶杆8和上顶出器9，上顶出器9由直径较大的圆柱部分和直径较小的圆杆部分组成，圆柱部分位于所述上支撑筒15内，圆杆部分穿过上垫套16；上顶杆8穿过上底板6、楔块12、上垫板13顶在上顶出器的圆柱部分；
下顶出装置有5个，各自包括下顶杆25和下顶出器26，下顶出器26由直径较大的圆柱部分和直径较小的圆杆部分组成，圆柱部分位于所述下支撑筒22内，圆杆部分穿过下垫套21；下顶杆25穿过下底板2和下垫板24，顶在下顶出器的圆柱部分。
作为一个实施例，5对模具单元中，第一～第三对模具单元用于锻件各段台阶一端缩径挤压成形另一端不参与变形的的挤压工艺，各对模具单元中用于缩径挤压成形的下凹模为由凹模预紧圈28和紧嵌在其内的凹模镶块29构成的组合凹模，各对模具单元的上凹模不参与变形，为料筒，料筒内壁直径比比毛坯外径大0.1mm，而且上顶出器充当挤压凸模推动毛坯完成挤压；第四对、第五对模具单元用于锻件头部法兰的镦粗成形，上、下凹模模膛不参与变形的部分内径比毛坯外径大0.1mm。
模具单元的紧固装置35共有10对，其中5对固定在上模板4下面对应于5个上模具的前后位置，另外5对固定在下模板3上面对应于5个下模具的前后位置。
图3所示为本发明工作时1对模具单元的紧固状态，上压圈18和下压圈19分别把上凹模17和下凹模封装在上套筒14和下套筒23内，上套筒14和下套筒23穿过各自的压板30通过紧固装置固定在上模穴内；紧固装置35中的压钳通过压紧各自的压板30分别把上套筒14和下套筒23固定在上或下模穴内；
如图4所示，紧固装置35由压钳32、顶出缸33、支架34、连接销31组成，支架34底部固定在上或下模板的T型槽内，压钳32通过连接销31固定在支架34上，顶出缸33穿过支架34顶住压钳32，使压钳32紧压在卡住上或下套筒的压板30上；本发明工作时，紧固装置35中的顶出缸33顶住压钳32，使压钳32通过压紧压板30把模具单元固定在上或下模穴内；拆卸模具单元时，顶出缸33排油复位，松开压钳32，取出压板30，即可方便取出各个模具单元。
本发明工作时，由模架锁紧装置36将上底板6、下底板2分别固定在液压机的上工作台7、下工作台1上；拆卸模架时，模架锁紧装置36松开，上底板6与上工作台7脱离，然后下底板2和下工作台1松开，通过固定在下底板2内的滚轮可以方便地推出。
通过旋动面板10上的调节螺杆11，带动楔块12前后移动，使上垫板13能在±2mm范围内进行上下微调。
本发明工作时，滑块推动5个上模具通过导柱、导套导向，从上而下下运动使上、下模具闭合，工件在上、下凹模中完成的冷精锻成形；通过调节液压机滑块行程，使滑块到达下死点时，上下凹模不发生碰撞，减小模具受冲击力，延长模具使用寿命，保证锻件尺寸精度。
模具工作过程及轴类件精锻成形过程为：
5对模具单元处于张开状态时，5个上模具中的上顶杆8和5个下模具中的下顶杆25均处于下限位置，由步进式机械手中的第1个夹钳将图5所示毛坯置于第一对模具单元I的凹模镶块29中，第一对模具单元I的上凹模17下行直至与凹模镶块29闭合，完成第1道精锻工序，所得工件如图6所示；
第二对模具单元II的上凹模17上行至上限位置，上顶杆8和下顶杆25同时动作，上顶杆8将工件从上凹模17中顶出，而下顶杆25将工件顶至上限位置，步进式机械手中的第2个夹钳将工件从第一对模具单元I的凹模镶块29中取出，向右移动放进第二对模具单元II的凹模镶块29中，第二对模具单元II的上凹模17下行至与其凹模镶块29闭合，完成第2道精锻工序，所得工件如图7所示；
第三对模具单元III的上凹模17上行至上限位置，上顶杆8和下顶杆25同时动作，上顶杆8将工件从上凹模17中顶出，而下顶杆25将工件顶至上限位置，步进式机械手中的第3个夹钳将工件从第二对模具单元II的凹模镶块29中取出，向右移动放进第三对模具单元III的凹模镶块29中，第三对模具单元III的上凹模17下行至与其凹模镶块29闭合，完成第3道精锻工序，所得工件如图8所示；
第四对模具单元IV的上凹模17上行至上限位置，上顶杆8和下顶杆25同时动作，上顶杆8将工件从上凹模17中顶出，而下顶杆25将工件顶至上限位置，步进式机械手中的第4个夹钳将工件从第三对模具单元III的凹模镶块29中取出，向右移动放进下凹模20中，第四对模具单元IV的上凹模17下行至与其下凹模20闭合，完成第4道精锻工序，所得工件如图9所示；
第五对模具单元V的上凹模17上行至上限位置，上顶杆8和下顶杆25同时动作，上顶杆8将工件从上凹模17中顶出，而下顶杆25将工件顶至上限位置，步进式机械手中的第5个夹钳将工件从第四对模具单元IV的下凹模20中取出，向右移动放进第五对模具单元V的下凹模20中，第五对模具单元V的上凹模17下行至与其下凹模20闭合，完成第5道精锻工序，所得工件如图10所示；
采用步进式机械手操作，是毛坯→第1道精锻工序→第2道精锻工序→第3道精锻工序→第4道精锻工序→第5道精锻工序连续进行，当第1个锻件完成第5道精锻工序时，第2、第3、第4和第5个锻件同时分别完成第4、第3、第2和第1道精锻工序，五对模具单元满载荷运行，因而工艺稳定，精密锻件一致性好，生产效率高。
图5为待加工的输出轴毛坯示例，直径为44.5mm，长度为255mm；
图6为第1道冷精锻工件示例，自左向右，其直径依次为44.6mm、38.1mm，其长度依次为137mm、72.5(209.5-137)mm，台阶过渡区半锥角为15°；
图7为第2道冷精锻工件示例，自左向右，其直径依次为44.7mm、38.2mm、35.2mm，其长度依次为137mm、52(189-137)mm、119(308-189)mm，各段台阶过渡区半锥角均为15°；
图8为第3道冷精锻工件示例，自左向右，其直径依次为44.8mm、38.3mm、35.3mm、30.3mm，其长度依次为137mm、52(189-137)mm、72(261-189)mm、62(323-261)mm，各段台阶过渡区半锥角均为15°；
图9为第4道冷精锻工件示例，自左向右，其直径依次为33mm、52mm、44.9mm、38.4mm、35.4mm、30.4mm，其长度依次为70.5(85.5-15)mm、15mm、53mm、52(105-53)mm、72(177-105)mm、62(239-177)mm，除头部上下直径分别为33mm、52mm的圆台形镦粗法兰与右侧相邻台阶过渡区为直角外，各段台阶过渡区半锥角均为15°；
图10为第5道冷精锻工件即所需输出轴精密锻件示例，自左向右，其直径依次为33mm、63mm、60mm、45mm、38.5mm、35.5mm、30.5mm，其长度依次为23(60-37)mm、8mm、25(37-8)mm、53mm、52(105-53)mm、72(177-105)mm、62(239-177)mm，除头部圆台与镦粗法兰为圆角过渡以及镦粗法兰与右侧相邻台阶过渡区为直角外，各段台阶过渡区半锥角均为30°。