汽車萬向節C/V外環擠壓模具的結構改進

文/陳強民，井振海，時立國，楊妍·葫蘆島錦華精密鍛造有限公司

汽車萬向節C/V外環擠壓模具的結構改進

文/陳強民，井振海，時立國，楊妍·葫蘆島錦華精密鍛造有限公司

陳強民，總經理，從事汽車零部件鍛造毛坯及相關行業的設計開發二十余年。

針對葫蘆島錦華精密鍛造有限公司（以下簡稱錦華鍛造）生產的C/V外環加工成形中存在的難點，分析目前所使用的擠壓模具結構中存在的模具加工困難、模具壽命低等問題，提出了模具改進措施。改進后的模具將凹模的結構形式由原來的整體式結構改變為分體式結構。通過試模證明，該模具生產出來的產品滿足顧客要求，模具壽命也由原來約2400件增加到現在約3600件。

錦華鍛造從1999年開始生產轎車類等速萬向節C/V外環產品鍛件毛坯，如圖1所示。C/V外環產品是轎車驅動軸總成的一個重要零件，受工藝水平和公司生產條件的影響，此類產品在原來設計時，凹模模具采用整體式設計，其內型腔不易加工，且由于凹模局部磨損造成整體模具都報廢。

改進模具結構

結構改進后，將凹模的結構形式由原來的整體式結構改變為分體式結構，即將容易磨損的凹模頭部與凹模桿部分開，不僅能節約模具用料，還能縮短模具制造周期，提高模具的質量和使用壽命，而且還降低了產品成本、提高了產品市場競爭力，為新產品迅速占領市場打下了堅實的技術基礎。圖2所示的為C/V外環鍛件外形工步圖。

圖1 等速萬向節C/V外環產品鍛件毛坯

圖2 鍛件外形工步圖

原模具結構分析

原凹模模具如圖3所示，型腔較深、凹模頭部臺階較多時，機加工非常困難，并且凹模內腔的表面粗糙度也難以保證，在生產鍛造過程中，局部磨損會造成模具整體報廢，降低模具使用壽命，浪費模具材料，增加產品生產成本。

優化后模具結構分析

改進后模具如圖4、5所示，優化了模具結構。將易于磨損的頭部與不易磨損的桿部分成2部分，如圖4a和圖4b所示的擠壓凹模的上、下模塊，又將上下模塊分成模套和模芯2部分，如圖4中1、2、3、4所示，當更換模具時，不需要更換上模套和下模套，只需要更換模芯即可，達到降低模具制造成本的目的。通過將整體結構的模塊設計成由模套和模芯嵌套的分體式結構，使位于外側的模套既保留了高的抗熱裂性、耐熱疲勞抗力和抗高溫磨損能力，在經受激冷、激熱時不易形成裂紋，以及形成的裂紋不易擴展，避免模具失效。位于模套內的模芯具有高的抗熱軟化能力和較高的耐沖擊力，保證模塊整體強度和耐壓性，提高了模塊的使用壽命。

圖3 原凹模模具及裝配圖

圖4 改進后的凹模

圖5 分體式模具裝配圖

小批試制

優化模具結構后，于2011年5月12～20日在800t生產線上試制了35M-17的分體模具，共生產產品9050件。5月20～27日試制了36M-20分體模具，共生產產品9214件。

模具裝配

此兩種產品凹模上模塊（圖4a）和下模塊（圖4b）的組裝需要在500t油壓機上進行，凹模模具與外模套的組裝在1t模鍛錘上完成，分體模具使用狀態見表1。

整體模具35M-17和36M-20的凹模壽命約3000件，生產約9200件左右需要用3套凹模，而用分體模具僅使用一套模具即可滿足生產要求。由于模具壽命的提高，減少了工人更換模具的時間，提高了生產效率。

改進后的模套和模芯為過渡配合，配合精度高，模具的加工選用精度好的數控車床進行加工，既保證了模具配合精度，又提高了模具加工質量，降低了產品廢品率，縮短了模具制造周期。

改進效果

材料成本方面

模具材料費用有了明顯的下降，起到了節約成本的目的，具體材料費用的減少金額見表2。

2012年1～11月共計生產產品636859件，整體模具按照壽命為3000件計算，需要共計212套模具，而改進成分體模具后，按照壽命為3500件計算，共計需要181套，累計節約模具材料費用268060元。

模具壽命方面

從2012年開始，錦華鍛造對C/V外環類產品全部采用分體式工裝進行生產。2012年上半年，模具壽命由2011年的預成形凹模由原來的2200件，提高到3100多件；終成形凹模由原來的2700件，提高到3800多件。經過統計，2012年1～11月共計生產C/V外環類產品636859件，共計節約成本222900.65元。具體模具壽命的提高數據見表3。

■ 表1 分體模具的使用狀態

■ 表2 材料費用的減少金額

■ 表3 模具壽命提高數據

產品質量

2011年，錦華鍛造采用整體式模具生產C/V外環類產品的數量為730087件，其中廢品的數量為1464件，廢品率為0.20%；2012年1～11月，采用分體式模具生產C/V外環類產品的數量為636859件，廢品數量為1132件，廢品率為0.183%。由此可以看出，廢品率降低了0.017%，如圖6所示。

圖6 2011年與2012年1～11月廢品率對比圖

生產效率

由于模具壽命的提高，減少了更換模具的時間，生產效率有了很大提高，班產量由1400件提高到了1800件左右。C/V外環擠壓模具結構改成分體式以后，產品質量完全可以滿足顧客要求，模具材料費用降低，模具的使用壽命有所提高，降低了產品成本，節省了更換模具的時間，在模具的拆裝和搬運過程中，也降低了工人的勞動強度。

結束語

2012年1～11月共計生產C/V外環類產品636859件，共計節約成本222900.65元，廢品率從0.2%降低到0.183%，產品質量有了提高，工作效率提高了28%。隨著近兩年來，C/V外環產品訂單數量逐漸增多，分體模具結構的工藝改進，使公司在模具消耗、產品成本、供貨周期等方面更有競爭力，更有利于公司爭取更多的市場份額，迅速發展壯大。