汽车半轴摆辗工艺设计范文

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1工艺优化设计

1.1摆辗毛坯设计对于该汽车半轴零件，法兰盘部分和杆部直径尺寸相差较大，摆动辗压成形过程中，合理的毛坯尺寸和形状是决定摆辗能否成形及摆辗零件精度的关键性因素之一。在工艺计算和多次试验的基础上，设计出如图2所示的毛坯形状。在制坯过程中，高径比达到4，大于自由镦粗的极限高径比，因此在镦粗过程中容易造成坯料失稳导致镦粗无法进行，且镦粗成形后的零件，鼓形部分出现在毛坯的中间位置，该毛坯件在摆辗成形过程中不利于材料的填充和流动，因此设计出的摆辗毛坯件，使鼓形部位出现在毛坯件的中间靠下部位，利用模锻成形方法一次成形，达到所要求的毛坯尺寸和形状。在摆辗前，利用高频炉对直径为42mm的毛坯杆件的端部进行局部加热，加热温度为850～900℃。

1.2模具设计摆辗成形过程是连续局部的塑性成形过程，在成形过程的每一瞬间，凹模局部的区域承受较大的载荷和应力。和模锻成形方法相比，摆辗成形凹模承受的载荷和应力远大于模锻模具所受到的应力。因此，在成形过程中，摆辗凹模容易产生应力集中，容易磨损，模具寿命较低。为了降低产品制造成本，提高模具寿命，设计如图3所示的组合凹模结构。摆辗成形过程中，坯料变形是局部不均匀的，因而凹模的受力也是局部不均匀的。虽然成形过程中，摆辗力小于普通压力成形。但是和常规成形相比，材料受力面积更小，因而摆动辗压成形局部区域所受到的平均压应力比常规成形要大很多。凹模所受到的压应力比普通锻模所受到的应力要大。

2模具失效分析

和普通锻造方法相比，摆辗成形过程中，毛坯在模具中停留的时间较长，且在热摆辗时，热应力较大，模具受到交变应力作用，热疲劳现象较为严重，毛坯和模具的磨损较大，因而导致模具寿命较低。常见的热摆辗模具失效形式有断裂、磨损、疲劳失效等。影响模具寿命的主要因素有模具结构、模具材料、润滑条件及加工工艺等。图3为某汽车半轴的组合式凹模。从图可以看出，该模具台阶过渡圆角位置磨损较为严重，特别是在法兰盘和杆部的过渡位置，模具磨损极为严重，严重影响摆辗件的质量和精度。造成凹模磨损的主要原因在于摆辗成形过程中，毛坯材料在凹模内部的变形方式主要为切向流动而填充型腔，毛坯和模具之间产生强烈的摩擦作用，造成模具表面磨损严重。在模具台阶过渡圆角位置，由于摆辗过程中，毛坯在凸模的作用力下填充凹模，材料有凹模中心位置逐渐向周围流动，在中心位置材料流动速度较大，因而磨损较为严重。

3提高模具寿命的途径

模具的磨损直接导致零件质量下降，造成模具寿命降低。为了减小磨损，提高模具寿命，正确地设计和制造模具、合理地使用和维护模具可以有效地提高模具寿命。在模具设计过程中，特别是凹模型腔设计和制造过程中，由于热摆辗过程中坯料应力较为集中，且毛坯流动过程中材料和凹模产生较大的切向流动，在直角、尖棱处易产生应力集中，且磨损严重。因而在设计和制造模具过程中，在凸凹处采用过渡圆角，在不影响零件质量的条件下，采用较大的圆角可以有效减少磨损，提高模具寿命。在模具使用过程中，应对凸凹模进行预热，将模具加热至180~230℃后进行摆辗成形，可以有效减小模具的冷热交变应力，提高模具寿命。

4结论

将毛坯设计成鼓形，可以有效保证热摆辗成形过程中凹模型腔的填充。在对组合式凹模磨损失效分析基础上，提出了合理的模具设计、制造及使用方法，将模具寿命从2600件提高到5500件，大幅度提高了模具寿命，降低了产品成本，提高了生产效率。

作者：龚小涛 单位：西安航空职业技术学院