汽車法蘭盤閉式鍛造技術

文/李養娟，高陽軍·陜西法士特齒輪有限責任公司

汽車法蘭盤閉式鍛造技術

文/李養娟，高陽軍·陜西法士特齒輪有限責任公司

通過Deform-3d模擬軟件，對汽車法蘭盤閉式鍛造工藝進行計算機仿真，結果表明所采用的鍛造技術是合理的。采用該閉式鍛造技術既提高了汽車法蘭盤的質量，也降低了材料損耗和廢品率，還簡化了后續機加工序。

汽車法蘭盤在使用過程中起著很重要的作用。它既承受汽車的重力，又對齒轂的傳動提供精確的導向。其外形結構復雜，軸承孔位較深，對鍛件質量和精度要求都較高。所以采用先進的鍛造技術，對于汽車法蘭盤的制造有著至關重要的意義。閉式鍛造既能節省原材料，又省去了切邊工序，同時提高了工作效率，可有效的降低生產成本。Deform-3d模擬技術的應用，既能有效避免設計及生產過程中工藝及模具設計的缺陷，同時能縮短制模周期，在實際生產過程中有很大的實用價值。

鍛件毛坯圖的設計

法蘭盤結構的鍛件毛坯圖的設計和其他圓餅件鍛件設計是一樣的，其鍛件毛坯拔模角取1.5°～2°，直徑方向上單邊余量取2～2.5mm，由于鍛造型腔較深，容易產生氧化皮墊傷，厚度方向上取單邊余量2.5～3mm。

圖1 法蘭盤零件圖及鍛件圖

鍛造工步圖

閉式鍛造常采用剪切下料，而剪切下料存在端面壓扁、斷面不圓及斷面傾角等問題，對于深型腔法蘭盤閉式鍛造而言，下料的高徑比一般在2.0～2.5之間，所以選擇采用平砧鐓粗。此次設計在下鐓粗臺上刻有一個深23mm的槽，這樣既能去除坯料側面的氧化皮，又能有效的在鐓粗時對棒料進行定位，有助于預鍛型腔的填充。

終鍛工步的設計是根據鍛件圖考慮其熱脹量后設計的。預鍛工步設計應使預鍛時的法蘭小而厚，要保證形槽底部與終鍛處形狀近似相同，多余的金屬保留在上法蘭部分。終鍛成形時，通過對上法蘭的鐓粗，金屬快速的流向深軸型腔部分。圖2為閉式深型腔法蘭盤鍛造工步圖。

鍛造模具設計

由于熱模鍛壓力機設備的整體剛性好，并采用“象鼻形”的滑塊，所以鍛件的尺寸精度及鍛模壽命與模鍛錘相比有較大的提高。且熱模鍛壓力機有自動頂料裝置、滑塊行程次數高，易實現高質量、高精度和高效率的現代工藝要求。

圖2 閉式深型腔法蘭盤鍛造工步圖

模具結構設計采用分體式結構，其優點是能有效的節省模具材料，并能簡化模具加工工藝，同時由于上模、下模固定圈在鍛造過程中很少受到沖擊和磨損，所以其使用壽命可達到10萬件，遠遠高于上模、下模的壽命。同時在設計時，讓上模進入下模鑲塊5～10mm，采用小間隙配合，對鍛造錯差有很好的抑制效果。

由于法蘭盤凸緣部分比軸桿部分的直徑大很多，而且軸桿部分比較長，法蘭盤內孔偏小，如果采用反擠壓成形很難保證凸緣部分充滿，且上模芯的磨損也會很嚴重，而常規的正擠成形的方法又很難使坯料很好的填充軸桿端部。考慮到上面兩種情況，采用一種半自由成形閉式鍛造的方法來有效的避免充不滿現象的發生，同時又改善了上模內芯磨損嚴重的情況。模具設計圖如圖3所示。

圖3 熱模鍛壓力機模具總裝圖

Deform-3d成形模擬及生產實踐驗證

利用Deform-3d對模具及工藝制定進行了模擬驗證，模擬結果如圖4所示。從圖4中可以看出鐓粗下模型槽的設計對于預鍛定位有很大幫助，而且從預鍛到終鍛，只是法蘭盤凸緣部分的鐓粗成形，坯料對終鍛上模模芯摩擦也不大，可以有效提高上模的壽命。

圖4 Deform-3d模擬結果

按照以上模具及工藝設計，采用剪切的棒料進行實際鍛打，并測量生產的工件。結果顯示，工件尺寸符合鍛件毛坯圖設計要求。同時，上模和下模的模具壽命約為4000件，模具使用狀況良好。

結論

采用Deform-3d軟件進行模擬驗證的汽車法蘭盤閉式鍛造工藝及模具的設計，與傳統生產方式比較，具有如下優勢：

⑴通過Deform-3d模擬技術的應用，對實際生產有很大的指導作用。同時實際生產也證明了此鍛造技術的可行性。

⑵通過采用閉式鍛造技術，工藝用料比開式鍛造每工件節省了2.04kg，同時省去了切邊工序，生產效率大大提高。

⑶閉式鍛造上模和下模的模具壽命為4000件，比之前用模鍛錘鍛造模具壽命提高了2倍。

隨著鍛造技術的迅速發展及節能降耗需求的增加，鍛造工藝的要求會越來越高，閉式鍛造技術在鍛造中的應用會越來越廣泛，而Deform-3d模擬技術的應用，對閉式鍛造工藝的制定有著十分重要的指導作用。