汽车半轴成形技术研究现状及展望.doc

1、汽车半轴成形技术研究现状及展望.txt11生命是盛开的花朵，它绽放得美丽，舒展，绚丽多资；生命是精美的小诗，清新流畅，意蕴悠长；生命是优美的乐曲，音律和谐，宛转悠扬；生命是流淌的江河，奔流不息，滚滚向前 本文由暴民贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 Total No 1148 December 2004 冶 金 设 备 METALLURGIC EQUIPMENT AL 总第 148 期 2004 年 12 月第 6 期 #专题论述# 汽车半轴成形技术研究现状及展望 o 1 赵静 ( 1: 山东理工大学轻工学院 1、 2 束学道2 胡正寰2

2、 王占华3 北京 100083; 吉林 132301) 山东济南 255049; 2: 北京科技大学机械工程学院 3: 吉林市建龙钢铁有限责任公司带钢厂 摘要 汽车半轴是汽车的重要零件之一, 研 究其精密成形技 术具有重 要的应用价 值。对目 前国内 外汽 车半 轴成形几种主要技术的研究现状进行较详细论述, 并 比较了它们各自的优缺点, 指出多楔楔横轧精 密成 形技术生产汽车半轴将是今后汽车半轴成形的主要趋势。 关键词 汽车半轴 多楔楔横轧 精密成形 文献标识码 A 中图分类号 TG249. 5 The Futur e and Actuality of Study on Technology

3、in For ming Automobile Semiaxes 2 Zhao Jing1、 Shu Xuedao2 Hu Zhenghuan2 Wang Zhanhua3 ( 1: ShanDong University of Technology; 2: University of Science and Technology Beijing; 3: Jilin Jianlong Iron and Steel Co. , Ltd. ) ABSTRACT Several technologies in forming automobile semiaxes are introduced, an

4、d the advantages and disadvan2 tages of such technologies are analyzed. It is concluded that Multi- wedge Cross Wedge Rolling(MCWR) will be the main technology in forming automobile semiaxes. KEYWORDS Automobile semiaxes Multi- wedge Cross Wedge Rolling( MCWR) Precision forming 1 前言 随着我国汽车工业的飞速发展, 汽

5、车半轴的 要的承载件, 也是汽车上的易损部件之一。 本文对目前国内 外汽车半轴成 形几种主要 技术的研究现状进行较详细论述, 并比较了它们 各自的优缺点, 指出多楔楔横轧精密成形技术生 产汽车半轴将是今后汽车半轴成形的主要趋势, 研究半轴多楔成形理论具有重大的应用价值。 2 2. 1 汽车半轴成形技术的研究现状 平锻或摆辗等锻造方法生产半轴 目前, 国内外生产半轴主要利用平锻或摆辗 等锻造方法 1- 4 需求量越来越大, 如何提高汽车半轴的产量和质 量、 降低半轴的生产成本、 实现半轴经济化生产、 满足市场的需求已成为目前 迫切需要解决 的重 要课题。为此, 探求汽车半轴精密成形方法和技 术具

6、有重要的现实意义。 汽车半轴是汽车的重要传力零件, 它不仅要 传递来自汽车发动机的扭矩, 还要承受车轮上作 用的垂直力、 侧向力以及牵引力和制动力所形成 的纵向力。所以, 汽车半轴是汽车传动系统中重 , 其中平锻工步如图 1 所示。锻 造方法生 产半轴, 通 常需要 经过聚 料、 预锻、 终 1 o 本项目为国家自然科学基金资助项目( 50475175, 50205004) 作者简介: 赵静, 女, 1971 年出生, 山东理工大学轻工学院讲师, 现为北京科技大学 2003 级博士研究生 ) 32 ) 赵 静等: 汽车半轴成形技术研究现状及展 望 2004 年 12 月第 6 期 锻, 再进行

7、调头镦 尾部和切边等多 道工步, 而且 每道工步都需要配置相 应设备和模具; 另外, 锻 造方法生产半轴, 锻造成形部分必须经过粗加工 后再进行精加工, 而且其细杆部也必需进行车削 加工。 2. 3 楔横轧多楔工艺轧制半轴 楔横轧多楔轧制 是主楔和侧楔 同时对轧件 进行径向压下和轴向延伸的塑性成形, 是一种先 进的长轴类零件精密 成形技术。采用多楔精密 轧制成形新工艺, 就是在楔横轧机上安装具有 2 6 对楔多楔模具轧制半轴。具体实施过程是将 圆棒料加热到 1000 1200 e , 通过轴向进料装置 送入两个同向旋转具有 2 6 对楔的多楔模具间 进行轧制。图 3 为一种多楔楔横轧汽车后桥半

8、轴 模具图, 其模具展开图如图 4 所示。模具参数为 成形角取 A= 18 340 主楔 展宽角 取 B= 4 b、 120 任一侧楔展宽角为: b, i- 1 图 1 平锻工步图 1- 积聚 ? ; 2- 积聚 ; 3- 预煅; 4- 终煅; 5- 调 头镦尾部及切边 Bi = B+ K= 1 H 2 k 式中: i - 楔序号; ( 1) H - 第 k 楔展 宽段端面移动 量曲线与轧辊 k 中心连线的夹角。 2. 2 楔横轧单楔工艺轧制半轴 楔横轧是一种先进的轴类零件成形技术, 它 的工作原理如 图 2 所示。两 个带楔形模具 的轧 辊, 以相同的方向 旋转并带动圆形 轧件旋转, 轧 件

9、在楔形孔型的作用下, 轧制成各种形状的台阶 6 轴5、 。楔横轧的变形主要是径向压缩和轴向延 伸。楔横轧单楔精密成形汽车半轴, 就是在楔横 轧机上安 装单楔 模具, 将 圆棒 料加热 到 1000 1200 e , 通过轴向进料装置送入两个同向旋转单 楔模具间进行轧制。模具参数成形角取 A= 18 34b、 展宽角取 B= 4 12 b。采用楔横轧单楔工艺 轧制半轴, 只需一副模具即可实现半轴上除法兰 盘联接部分的成形, 对于半轴细杆部无需进行车 削加工, 而其它部分无需粗加工直接进入精加工 即可。 图3 多楔楔横轧模具 图 4 多楔楔横轧模具展开图 汽车后桥半轴的轧制过程为将直径 90mm,

10、 长度 为 554mm 的圆棒料毛坯, 加热温度为 1100 e , 通 图 2 楔横 轧工作原理图 过轴向进料装置送入两个同向旋转的 3 对楔汽车 ) 33 ) 总 第 148 期 冶 金 设 备 2004 年 12 月第 6 期 后桥半轴模具间进行轧制, 将汽车后桥半轴轧制 成品中未轧端部进行平锻或摆辗, 再进行局部精 加工, 得到成品汽车后桥半轴如图 5 所示( 图中详 细数据略) 。 轧精密成形技术生产汽车半轴将 是今后汽车半 轴成形的主要趋势。 4 展望 综合前面分析可知, 楔横轧多楔精密成形工艺轧 制半轴是适合专业化、 经济化大批量生产长轴类 零件 的有效 工艺 手段, 是 今后

11、的发 展方 向。因 此, 当务之急是深入开展楔横轧多楔精密成形长 轴类零件理论的研究, 建立完善的楔横轧多楔精 密成形长轴类 零件理论, 并用来指导生 产, 以实 现汽车半轴的 专业化、 济化生产, 满足汽车半 经 轴大批量、 高质量生产的市场需求。 参考文献 1 李健. 汽车半轴锻件生产新工艺. 锻 压技术. 1997( 6) 2 向会 仁. 汽 车半 轴的 摆 碾与 锤锻 工 艺比 较. 锻 压 机 械, 1997( 4) : 25- 27 3 陈国斌. 利用自由锻锤锻微车半 轴工艺的 研究. 广西 机械, 2000( 2) : 31- 32. 4 李和平, 金曼曼. 汽车 半轴的 热挤压

12、 成形新 工艺. 塑 性加工技术, 2000( 10) : 35- 36 5 胡正寰, 张康 生, 王 宝雨, 束 学道 等. 楔横 轧零 件成 形 技术与模拟仿真. 北 京: 冶金工业出版社, 2004, 5 6 Yaomin Dong, Tagavi KA, Lovell MR, Zhi Deng. Analysis of stress in cross wedge rolling with application to failure. Inter2 national journal of mechanical science. 42( 2000) : 1233 1253. ( 收稿日期

13、: 2004- 07- 21) 图 5 汽车后桥半轴成品图 3 汽车半轴几种主要成形方法比较 将上述几 种主要汽车半轴 成形方法进行 比 较, 显然, 楔横轧单楔轧制技 术生产半轴与 现有 锻造技术比较, 优 点突出, 主 要表现为单机 生产 率高约 4 6 倍 以上; 材料 利 用率 平均 提 高 约 10% 20% ; 清洁生产, 工作环境噪音小; 机加工 工序减少, 由于现有的锻造工艺生产出的半轴都 要经过粗加工后再精加工, 楔横轧可直接进行精 加工, 而且其中半 轴细杆部分可不 需加工, 通过 轧制即可保证其精度, 故节省工序。但由于单楔 楔横轧工艺轧制生产汽 车半轴, 模 具辊面长,

14、 致 使设备本体重量增加, 模具增大, 模具加工 成本 大大提高, 不易实现经济化生产。采用多楔精密 成形工艺轧制半轴, 可显著节省辊 面, 大大 减少 设备本体尺寸和模具尺 寸, 显著降 低成本, 用较 小设备即可代替单楔轧制而需要的庞大设备, 易 于实现汽车半轴的经济化生产。因此, 多楔楔横 ( 接 13 页) 温度控制模式对料坯的温度进行反馈, 可以 实现动态调节; 但数学模型控制模式由于采用了 先进的/ 前馈与反馈0相结合的控制策略, 其控制 精度与温度控制模式相比有了进一步的提高, 大 大提高了线材的成品质量。 6 结论 线材水箱冷却是线材控制冷却的重要环节, 其温度控制 效果 直接关 系到 线材 成品 的质量。 提出了水箱冷却过程中水流 量的前馈和反 馈相 结合的控制策 略, 即根据 水箱前、 后的目标与实 测温度分别建立前馈模型和反馈模型, 并将此策 略应用于线材水箱的在线控制中。应用结果: 所 提出的控制策略可以有效地将线 材水箱出口处 的温度控制在目标温度的范围内, 从而大大提高 了线材成品的质量。 参考文献 1 胡泽强, 温治, 朱宏祥 等. 线材控 冷轧制 数学模型 的 研究及仿真 J . 冶金自动化, 2003, 27( 1) ( 收稿日期: 2004) 07) 11) ) 34 )1