前軸校正模的改進

劉元偉

(山東恒泰車橋有限公司,山東新泰271200)

前軸校正模的改進

劉元偉

(山東恒泰車橋有限公司,山東新泰271200)

前軸是汽車鍛造件中最長的部件,也是汽車重要的承載件之一,其質量直接影響到汽車傳動系統的穩定性和負荷運行時的安全性。前軸的形狀特點是:外形窄長、截面尺寸多變且復雜,并且截面形狀沿鍛件的縱向中心線左右對稱。

在當前嚴峻的市場形勢下,節能、降成本、提高質量是前軸行業的主要發展方向。目前,鍛造前軸用的生產線一般是熱模鍛生產線或摩擦壓力機生產線,由于熱模鍛壓力機昂貴,所以摩擦壓力機生產線就成為了一般企業的首選。我公司就是采用的摩擦壓力機生產線,其生產工藝流程是:下料→中頻感應加熱→輥鍛→彎曲→終鍛→切邊→校正,其中彎曲、終鍛、切邊和校正工序都是用摩擦壓力機來完成的,也有些企業是用液壓機如水壓機和油壓機用作前軸校正工序的。

前軸鍛件切邊工序后的工序是校正工序,因切邊后前軸存在扭曲、側彎等現象,校正工序作用是保證前軸的扭曲量、側彎量和高度差等達到圖紙尺寸要求,保證前軸的尺寸、質量和外觀一致性等。

1 前軸校正時存在的問題

校正上下模各有一個斜鐵鍥緊在模座上,以保證模具不左右移動。上下模座中間各有一個定位塊和模具裝配,保證模具不前后移動。為了平衡鍛造過程中出現的錯移力,減少鍛件錯移,提高鍛件精度和便于模具安裝、調整,我公司前軸校正模模座原采用了導柱導套式導向裝置,這種導向裝置為一般模具常用的一級導向機構。分別裝配在摩擦壓力機的上下模座上,用來保證前軸的校正精度(見圖1)。由于摩擦壓力機在長時間工作或者設備老舊后,會出現導柱和導套磨損,配合間隙過大,在生產中斜鐵和緊固模座的螺栓松動,模具裝配時型腔對正困難,調試麻煩,上下模型腔并不能完全吻合等問題,導致設備打擊能力下降的同時,設備的打擊精度也有所下降,模具的橫向尺寸大,模具本身的成本較高,對模具的加工要求高,造成了校正時校正模具錯模,無法準確地校正前軸,從而導致生產出的前軸鍛件出現扭曲、側彎、高度差偏差過大等,不符合圖紙尺寸的要求,影響了前軸鍛件的質量。

圖1 前軸校正模

2 設計改進

為了解決前軸校正模具錯模的問題,在校正模具上加上鎖扣導向機構(見圖2),增加了3個鎖扣(鎖扣的形狀和大小見圖3),進行二級導向。這3個鎖扣結構與我公司前軸終鍛模鎖扣導向結構類似。定位塊凸起在下模,定位孔在上模,這樣設計是因為如果定位孔在下模,有可能落進氧化皮或者流入石墨乳,長時間工作后有可能導致校正工作時上下模分模面不接觸。鎖扣結構的配合間隙與我公司前軸終鍛模鎖扣結構間隙相同,橫向和縱向均為0.05～0.3 mm,文中取0.25 mm。校正下模的導向部位凸起高35 mm,與其相配的上模定位孔深38 mm,模具合模后懸空3 mm,和終鍛模鎖扣的懸空距離一樣,保證模具合模校正工作后只是校正模具的鏡面受力,不讓定位塊和定位孔受力。

前軸校正模具鎖扣導向機構3個鎖扣(圖3中鎖扣A,B,C)截面相同,均為梯形。梯形上底和下底的長度尺寸分別為14094 mm,寬65 mm,截面積為7605 mm2;3個鎖扣的總截面積為22 815 mm2。前軸校正模定位孔的截面積比我廠前軸終鍛模鎖扣截面積略小。我公司前軸終鍛模鎖扣孔的總截面積為129 600 mm2,其中前軸外側2個角部鎖扣總面積為57 600 mm2,前軸內側2個靠近中心的鎖扣總面積為72 000 mm2。

與我公司前軸終鍛模鎖扣的區別還有,在圖3中定位塊頂端高度尺寸15 mm的斜面設置7°的拔模,定位塊頂端以下高度尺寸20 mm的直面是垂直于分模面的,7°拔模斜度設計的目的是起到導向作用,先讓定位塊進入到定位孔里,直至上下模完全合模后由20 mm的垂直面保證模具的完全吻合,從而完成校正工作。

在設計鎖扣導向機構中鎖扣在模具上的位置時,考慮到公司前軸種類多,校正模具的外形尺寸不統一。為了方便模具管理和在大修時的焊接以及保證后續的模具加工,規范了鎖扣導向機構中鎖扣的位置(見圖3):3個鎖扣的尺寸完全一樣,兩側的鎖扣(鎖扣A和B)以模具型腔中心對稱,由于裝取料機夾鉗的關系,鎖扣C設置于模具的右側。

和終鍛模不一樣的是終鍛模的兩側的鎖扣是在終鍛模的邊角上,因而終鍛模鎖扣的位置并不規范化,不都是以模具型腔中心對稱,在維修堆焊加工模具時,遇到了模具外形尺寸不一致的困難,如:在堆焊修復后加工不到或者加工量過大,特別是一個型號的前軸有多套終鍛模具的情況下,在模具堆焊修復后加工時更容易混淆。校正模具采用二級導向加上鎖扣導向機構后,通過生產使用,完全克服了校正模校正時的錯模現象,使前軸鍛件整體質量有了很大的提高。公司新設計的校正模具都設計了如圖3所示的二級導向鎖扣導向機構。

圖2 前軸終鍛模

圖3 新設計的前軸校正模