左殼-差速器系列鍛件工藝改進

一汽集團發展部鍛造發展規劃室主任　白景富一汽鍛造（吉林）有限公司技術部　　王洪興，桂安朋

左殼-差速器系列鍛件工藝改進

一汽集團發展部鍛造發展規劃室主任白景富
一汽鍛造（吉林）有限公司技術部王洪興，桂安朋

因載重汽車噸位的增加，對差速器殼性能要求也越來越高。部分差速器殼已由鑄件改為鍛件，調質后有較高抗疲勞極限和抗多次沖擊能力，低溫沖擊韌度好。以左殼-差速器為例，論述由模鍛錘工藝改為機鍛工藝的改進過程。

差速器由差速器殼、行星齒輪、行星齒輪軸及半軸齒輪等零件組成。差速器殼將差速齒輪和半軸齒輪及十字軸等骨架組合在一起，其外部與從動錐齒輪或外齒環相連接。差速器殼兩端裝有滾錐止推軸承。差速器殼是差速器的主體，作用為：①安置十字軸或一字橫軸。②可保持差速器與后橋驅動車輪的傳動軸線不變。③力矩通過差速器傳動。

1. 現狀

左殼-差速器系列鍛件是汽車后橋差速器上的零件，改進前為傳統的鍛造工藝，3噸和5噸蒸汽錘聯合鍛造，工藝如圖1所示：下料→加熱→鐓粗→預鍛→終鍛→熱切邊→調質→清理→加工內孔→入庫。模鍛錘的特點是無頂出機構，導軌精度低，不適于采用閉式模鍛生產精密鍛件及深模膛鍛件，一般采用開式模鍛生產普通模鍛件，因此存在以下問題：①鍛件有飛邊，材料利用率低。②路線長，工人勞動強度大，人工成本高。③使用天然氣加熱，蒸汽錘鍛打，能源消耗高。④工藝原因，無法實現沖孔，需要后續加工內孔，費用高，鍛件周轉周期長。⑤坯料加熱時間長，氧化嚴重，表面缺陷大，加工余量大。⑥由于模鍛錘的導向精度差，鍛件錯差在生產中不宜保證。⑦模具采用整體模塊，模具材料為5CrNiMo，模具先期投入大。

2. 解決措施

按照左殼-差速器系列鍛件的最大直徑，如果按傳統經驗公式進行計算鍛造壓力P（t）

P=（6.4～7.3）KF

式中F——包括飛邊橋部在內的鍛件投影面積；

K——鋼種系數。

經計算最大噸位超過42MN，不符合鍛壓機的使用原則。可見鍛造所需鍛造力是由投影面積大小決定的。

為解決這一問題，決定采用閉式鍛造。鑒于模擬的指導原則是終鍛先充滿后出毛刺，這樣就大幅降低了模具的承壓力，可提高模具壽命，降低設備打擊力。先用鍛造模擬技術進行模擬，用

數據說話，經過模擬，設備打擊力為33MN，所以選擇在40MN鍛壓機生產，符合設備使用原則。

改進后在40 M N鍛壓機生產，工藝如圖2所示：下料→加熱→成形鐓粗→預鍛→終鍛→熱沖孔→調質→清理→入庫。解決了以下問題：①實現無飛邊鍛造，提高材料利用率。②不用聯合鍛造，降低人工成本。③使用中頻感應電加熱，降低能源消耗。④鍛件直接沖孔，減少了加工內孔費用，縮短了生產周期。⑤減小加工余量，提高了機加工效率，降低了刀具消耗，減少了客戶抱怨。⑥模具采用鑲塊組合式結構，模具材料為H13，模具投入小。

3. 工藝對比

（1）材料利用率精密鍛造工藝是坯料金屬在模具封閉模膛內成形，無飛邊或出現較小飛刺，材料利用率和鍛件精度均比傳統模鍛件高，材料利用率比原來鍛件提高7%。

（2）模具由于精密鍛造工藝沒有橋和倉部，所以模塊采取小型化、標準化，用標準鑲塊座、壓套或壓環，模具僅為小型的回轉體，加工費用、模具材料成本都大幅降低，生產時裝配簡單、快捷，且還可以根據需要和加工能力采取鑲塊式結構，對終鍛上模采取肢解鑲塊式，大幅降低了由于模具局部損壞造成的模具消耗，而傳統工藝模塊大，更換不方便。

（3）防止錯差原來鍛造工藝沒有防止錯差的鎖口，而精密鍛造導程封料間隙僅0.2～ 0.4mm，既起到封料作用，還防止了鍛件錯差，避免因傳統工藝因調整錯差引起的停工臺時，提高了生產效率。

（4）切邊與沖孔原來鍛造工藝如采用切邊沖孔復合模，一種鍛件一套復合模，每套復合模（見圖3）價格在1萬元以上，而且在生產過程中要求操作者具有較高調整技能，故障發生點較多，經常需要停工更換或修復模具，嚴重影響生產效率。在切邊時鍛件法蘭容易變形。精密鍛造工藝采用簡單沖孔模（見圖4），多種鍛件共用一套沖孔模體，一臺設備僅需一套沖孔模體，鍛件換品種僅需更換沖頭、沖孔座，模具價格在2000元內，且模具故障率大幅降低。由于不需要切邊，不存在法蘭切邊變形問題。

傳統工藝更換鍛件品種必須更換復合模，調整復雜，常需要1h以上，且模具結構復雜，設計及加工成本較高。精密鍛造工藝更換鍛件品種時只需更換沖頭、沖頭座，操作簡單僅需10min，且模具結構簡單，通用性好，設計及加工成本都很低。

圖1

圖2

圖3

圖4

4. 結語

該件工藝改進提高了材料利用率，降低了人工成本，減少了能源消耗，縮短了鍛件的周轉周期，減小了加工余量，降低了刀具消耗，推進了模具材料在鍛壓機上的廣泛應用，為類似件或投影面積相同的件在4000t鍛壓機上生產提供了依據，對今后開發與改進具有重要意義。