CVT 輸入壓板反擠壓精鍛工藝研發(fā)應(yīng)用

文／王子孝，吳江，楊象勇·浙江萬里揚精密制造有限公司

本文主要介紹一種CVT 輸入壓板反擠壓精鍛工藝的研發(fā)應(yīng)用，原常規(guī)正擠壓鍛造工藝存在諸多問題，無法批量生產(chǎn)，通過對原工藝存在的問題進行深入剖析，提出一種反擠壓精鍛新工藝。通過對反擠壓工藝分析研究后，制定實施了反擠壓精鍛模具和工藝設(shè)計關(guān)鍵點控制方案，經(jīng)過反擠壓精鍛工藝驗證表明，該反擠壓精鍛工藝解決了原工藝存在的所有問題，實現(xiàn)了批量自動化生產(chǎn)應(yīng)用，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

CVT 是一種汽車用無級變速器，輸入壓板是CVT 變速器的重要核心零件之一。

本文主要對一種CVT 輸入壓板反擠壓精鍛工藝進行研發(fā)應(yīng)用。原常規(guī)正擠壓鍛造工藝存在諸多問題，且無法批量生產(chǎn)，此次主要是研發(fā)一種反擠壓精鍛新工藝，包括原常規(guī)正擠壓工藝存在的問題剖析、反擠壓精鍛工藝分析、反擠壓精鍛模具和工藝設(shè)計要點、反擠壓精鍛工藝試驗，力求解決原工藝存在的所有問題，實現(xiàn)批量自動化生產(chǎn)應(yīng)用。

原常規(guī)正擠壓工藝存在的問題

原常規(guī)正擠壓工藝產(chǎn)品和模具圖見圖1，本研究中的CVT 輸入壓板按常規(guī)鍛造工藝設(shè)計，碗口朝下，鍛造時該部位在下模，型腔A/B 中的金屬由上往下正擠壓填充(金屬流動方向與上模運動方向一致為正擠壓)。該產(chǎn)品材質(zhì)為20CrMnTiH2，最大外徑φ168mm，高度為67mm，下料重量為5.5kg。工藝流程：加熱(1200℃)→預(yù)鍛→精鍛(螺旋壓機)→沖孔。實際生產(chǎn)中存在的主要問題如下：

圖1 原常規(guī)正擠壓工藝產(chǎn)品和模具圖

⑴產(chǎn)品飛邊大。主要原因是將預(yù)鍛坯料放于下模型腔之后，還有一半高出下模面，當上模往下運動時，高出的部分金屬溢出下模型腔，在C 部位擠滿了縱向飛邊，甚至在下模面上產(chǎn)生較大的橫向飛邊。

⑵產(chǎn)品粘上模。由于較大的縱向橫向飛邊緊緊包裹在上模凸出部位所導致。

⑶產(chǎn)品頂出變形。縱向橫向飛邊冷卻快粘性大，緊緊粘在下模型腔壁，中間頂桿用力頂出時，兩邊卡滯，導致產(chǎn)品變形。

⑷產(chǎn)品填充不足。填充不足的部位主要是下模型腔最深處的D/E 位置，容易形成R(5 ～10)mm 的大圓角，導致產(chǎn)品報廢。主要原因是部分金屬外溢導致坯料不足，同時有氧化皮和脫模劑等殘渣堆積在該深腔處。

⑸成品率低。由于粘模和變形，以及填充不足的產(chǎn)品較多，廢品率達10%。

⑹生產(chǎn)效率低。主要由于粘模導致反復(fù)拆裝模具，班產(chǎn)量不足500 件。

⑺不能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。工藝不成熟，無法實現(xiàn)機械手搬運，需5 人操作。

反擠壓精鍛工藝分析

通過上述分析，發(fā)現(xiàn)其根源在于預(yù)鍛后的坯料高出下模面，過早溢出下模型腔導致飛邊大、粘上模、頂出變形等一系列問題。經(jīng)過逆向思考，提出將產(chǎn)品倒過來，碗口朝上鍛造，相比于原產(chǎn)品，除了形狀倒過來以外，還在F 處做出一個小臺階，節(jié)省部分原材料。

如圖2 所示，該反擠壓精鍛工藝成形正好和原工藝相反，也就是型腔H/J 里面的金屬從下往上反擠壓填充(金屬流動方向與上模運動方向相反為反擠壓)。

圖2 反擠壓新工藝產(chǎn)品和模具圖

該反擠壓工藝優(yōu)點在于：⑴預(yù)鍛后的坯料放在下模型腔中就完全在型腔里面，不會過早溢出到模具型腔之外，從根源上杜絕原工藝一系列問題的產(chǎn)生。⑵較深的型腔H/J 位于上模，不存在氧化皮和脫模劑殘渣堆積的問題。

反擠壓模具和工藝設(shè)計要點

模具設(shè)計要點

⑴型腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了徹底改變，下模型腔變深，具有深腔的部分被設(shè)計到上模。

⑵該反擠壓模具型腔側(cè)面接觸熱鍛件的面積，上下模比值為1.2：1(原正擠壓僅為1：10)，如按常規(guī)設(shè)計，大概率粘上模，需將拔模斜度中的上模適當放大，下模適當減小，這是該模具設(shè)計的關(guān)鍵核心，既要保證產(chǎn)品不粘上模，又要保證產(chǎn)品留在下模，頂出不變形。

工藝設(shè)計要點

⑴模具噴淋需要做特殊調(diào)整，上模多噴下模少噴，調(diào)整好劑量。

⑵選用合適的脫模劑，保證產(chǎn)品不粘模具。

⑶調(diào)整設(shè)備合適的打擊能量，保證產(chǎn)品正好能成形即可。

反擠壓精鍛工藝試驗

經(jīng)過現(xiàn)場工藝驗證，該產(chǎn)品通過反擠壓精鍛工藝獲得成功，反擠壓產(chǎn)品3D 造型圖和產(chǎn)品實物見圖3。試驗結(jié)果如下：

圖3 反擠壓產(chǎn)品3D 造型圖和產(chǎn)品實物

⑴下料重量由5.5kg下降到5.3kg，價值1元以上；每年可節(jié)材上百萬元。

⑵解決了原工藝存在的產(chǎn)品飛邊大、粘上模、頂出變形、填充不足等問題。

⑶經(jīng)過數(shù)萬件批量生產(chǎn)統(tǒng)計，廢品率由原來的10%下降到0.2%。

⑷班產(chǎn)量由原500 件提升到1500 件。

⑸實現(xiàn)了機械手自動化生產(chǎn)，單班節(jié)省操作工4名。

結(jié)論

⑴CVT 輸入壓板反擠壓精鍛工藝，通過模具和工藝設(shè)計控制是完全可行的。

⑵CVT 輸入壓板反擠壓精鍛工藝，經(jīng)過批量驗證是穩(wěn)定可靠的，經(jīng)濟效益可觀，在類似產(chǎn)品中具備推廣應(yīng)用價值。