一種車用曲軸的全纖維成形方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于精密塑性成形【技術(shù)領(lǐng)域】，公開(kāi)了一種車用曲軸的全纖維成形方法。本發(fā)明是將曲軸的曲拐部分依次逐拐成形，首先是將所需尺寸的圓鋼棒料車削為帶臺(tái)階軸的預(yù)制坯料，將第一曲拐坯料放入對(duì)開(kāi)式加熱爐中進(jìn)行加熱，接著將第一曲拐坯料放入曲軸模具中，采用全纖維鐓鍛設(shè)備一次工步中完成曲拐的鐓擠和彎曲，接著取出制件，換模，重復(fù)上述過(guò)程完成整個(gè)曲軸的所有曲拐。應(yīng)用本發(fā)明，可以使曲軸鍛件流線連續(xù)，內(nèi)部質(zhì)量好，產(chǎn)品性能得以大幅提高，產(chǎn)品材料利用率高，工序簡(jiǎn)便，生產(chǎn)效率高。
【專利說(shuō)明】一種車用曲軸的全纖維成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密塑性成形【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種車用曲軸的全纖維成形方法。【背景技術(shù)】
[0002]車用曲軸是車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)重部件之一，主要功能是將連桿傳來(lái)的推力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ兀鳛閯?dòng)力而輸出做功，其工作負(fù)荷大，承受著周期性變化的彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力及慣性力、振動(dòng)產(chǎn)生的附加應(yīng)力等作用，因此，對(duì)曲軸要求具備較高的強(qiáng)度、剛度、耐磨和耐疲勞、抗沖擊等良好的綜合機(jī)械性能。在鍛造過(guò)程中要保證曲軸內(nèi)部和表面缺陷較少，組織結(jié)構(gòu)合理、金屬纖維流向性好，形狀尺寸精確。
[0003]目前，錯(cuò)拐曲軸常用的制造方法為傳統(tǒng)熱模鍛法和彎曲鐓鍛法。傳統(tǒng)熱模鍛法一般適用于小型曲軸，首先是棒料鐓粗制坯，再經(jīng)過(guò)預(yù)鍛、終鍛最終成形出曲軸形狀，其特點(diǎn)是每個(gè)工步都是多個(gè)曲拐參與成形，成形力大，整個(gè)曲軸加熱次數(shù)多，飛邊復(fù)雜，工裝要求高。彎曲鐓鍛法也是逐拐依次成形，但成形完成后需要加入扭拐工序，將曲拐扭轉(zhuǎn)成形到所需角度，亦有新工藝在設(shè)備中集成裝備了專用角度分度裝置，可在成形時(shí)根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)工裝，以達(dá)到曲軸曲拐的錯(cuò)拐角度，但這對(duì)設(shè)備精度要求高，還需要添加獨(dú)立的專用裝置，成本和操作要求都較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種制件精度高、材料利用率高、操作工藝簡(jiǎn)便的曲軸鍛件成形方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題: 本發(fā)明提出了一種車用曲軸的全纖維成形方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一、將棒料車削為帶臺(tái)階軸的預(yù)制坯料；
[0007]步驟二、將步驟一獲得的坯料中預(yù)制一個(gè)曲拐的坯料放置在加熱爐中加熱至鍛造溫度;
[0008]步驟三、曲拐成形
[0009]將經(jīng)過(guò)步驟二加熱的預(yù)制坯料放入到曲拐模具中，然后將模具放入到全纖維鐓鍛設(shè)備中，冋時(shí)完成彎曲和繳擠成形，完成弟Iv曲拐成形后，冷卻；
[0010]步驟四、將定位模旋轉(zhuǎn)曲拐所需角度；
[0011]步驟五、將第二個(gè)曲拐預(yù)制坯料放置在加熱爐中加熱至鍛造溫度；
[0012]步驟六、將成形的第一曲拐放置到定位模中，同時(shí)將第第二個(gè)曲拐預(yù)制坯料放入到曲拐模具中，然后將定位模與模具放入到全纖維鐓鍛設(shè)備中，同時(shí)完成彎曲和鐓擠成形，完成第二曲拐的成形后，冷卻；
[0013]步驟七、重復(fù)步驟四至六，依次完成曲軸的所有曲拐。
[0014]進(jìn)一步，所述步驟二中所述加熱爐為對(duì)開(kāi)式加熱爐。
[0015]進(jìn)一步，所述定位模包括定位上模與定位下模，定位上模與定位下模組成一個(gè)封閉的模腔，模腔的形狀與曲拐形狀一致；上、下定位模外表面有多個(gè)卡槽，每個(gè)卡槽相間一定角度，卡槽與模座上的卡扣對(duì)應(yīng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)定位模來(lái)調(diào)整曲拐間定位角度；當(dāng)將定位模旋轉(zhuǎn)到所需曲拐角度時(shí)，將模座上的卡扣嵌入到卡槽中。
[0016]進(jìn)一步，所述卡槽間的角度按照曲拐要求配作。
[0017]進(jìn)一步，所述定位模保證曲拐之間有120度的錯(cuò)拐角度。
[0018]進(jìn)一步，所述定位模保證曲拐之間有90度的錯(cuò)拐角度。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]1、由于本發(fā)明為逐個(gè)曲拐依次成形，每次成形所需成形力較小，對(duì)設(shè)備要求不高。[0021 ] 2、由于本發(fā)明中的錯(cuò)拐角度由定位模具保證，無(wú)需在設(shè)備中加裝專用角度控制裝置，也不需要在成形工序后再加入扭拐工序，所以獲得的曲軸流線連續(xù)，機(jī)械性能好。
[0022]3、由于本發(fā)明為逐拐加熱，即整個(gè)曲軸為一火次加熱，內(nèi)部組織質(zhì)量好。
[0023]4、傳統(tǒng)熱模鍛工藝不僅成形力大，工序多，飛邊損耗大，材料利用率低，還需加入切邊工序，而采用本發(fā)明所需成形力僅為傳統(tǒng)模鍛的1/3，所以材料利用率提高20%以上。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例1中的車用曲軸鍛件示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例1中的預(yù)制坯料示意圖。
[0026]圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例1中成形第I曲拐的示意圖。
[0027]圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例1中成形第II曲拐的示意圖。
[0028]圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例1中的車用曲軸鍛件三維示意圖。
[0029]圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例2中的車用曲軸鍛件三維示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，有必要在此指出的是，以下【具體實(shí)施方式】只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)上述
【發(fā)明內(nèi)容】
對(duì)本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0031]每種曲軸都有多個(gè)曲拐組成，一個(gè)連桿軸頸、左右兩個(gè)曲柄臂，左右兩個(gè)主軸頸構(gòu)成一個(gè)曲拐。
[0032]實(shí)施例1:
[0033]如圖1所示，一種PD150-6車用曲軸的全纖維成形方法，包括如下步驟:
[0034]1、將直徑(plOOmm的40CrMo圓鋼棒料車削為帶臺(tái)階軸的預(yù)制坯料，如圖2所示；
[0035]2、將坯料中預(yù)制第I曲拐的坯料在對(duì)開(kāi)式加熱爐中加熱至1150°，保溫20min ；
[0036]本實(shí)施例中選用的圓鋼棒料加熱時(shí)鍛造溫度為1150°
[0037]3、將第I曲拐預(yù)制坯料放入到曲拐模具中，然后將模具放入到全纖維鐓鍛設(shè)備中，同時(shí)夾緊預(yù)制坯料兩端，進(jìn)行一次工序同時(shí)完成彎曲和鐓擠成形，完成第I曲拐的成形后，放入空氣中冷卻。成形后的第I曲拐如圖3所示。
[0038]4、將定位模旋轉(zhuǎn)角度120度，并將模座上的卡扣嵌入到卡槽中。
[0039]定位模包括定位上模與定位下模，定位上模與定位下模組成一個(gè)封閉的模腔，模腔的形狀與曲拐形狀一致。上、下定位模外表面有多個(gè)卡槽，每個(gè)卡槽相間一定角度(角度按照曲拐要求來(lái)配作)，卡槽與模座上的卡扣對(duì)應(yīng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)定位模來(lái)調(diào)整曲拐間定位角度。當(dāng)將定位模旋轉(zhuǎn)到所需角度時(shí)，將模座上的卡扣嵌入到卡槽中。
[0040]5、將坯料中預(yù)制第II曲拐的坯料在對(duì)開(kāi)式加熱爐中加熱至1150°，保溫20min;
[0041]6、將成形的第I曲拐放置到定位模中，同時(shí)將第II曲拐預(yù)制坯料放入到曲拐模具中，然后將定位模與模具放入到全纖維鐓鍛設(shè)備中，同時(shí)夾緊預(yù)制坯料兩端，進(jìn)行一次工序同時(shí)完成彎曲和鐓擠成形，完成第II曲拐的成形后，放入空氣中冷卻。成形后的第II曲拐如圖4所示；
[0042]7、取下放置在第I曲拐上的定位模，將定位模旋轉(zhuǎn)角度120度并將模座上的卡扣嵌入到卡槽中。
[0043]8、將坯料中預(yù)制第III曲拐的坯料在對(duì)開(kāi)式加熱爐中加熱至1150°，保溫20min ；
[0044]9、將成形的第II曲拐放入到定位模中，同時(shí)將第III曲拐預(yù)制坯料放入到曲拐模具中，然后將定位模與模具放入到全纖維鐓鍛設(shè)備中，同時(shí)夾緊預(yù)制坯料兩端，進(jìn)行一次工序同時(shí)完成彎曲和鐓擠成形，完成第III曲拐的成形后，放入空氣中冷卻。成形后的第III曲拐如圖5所示，該車用曲軸加工完畢。
[0045]采用全纖維方法成形的PD150-6車用3拐曲軸，最大成形力為6510KN，不到傳統(tǒng)熱模鍛成形力的40%。低倍組織觀察傳統(tǒng)熱模鍛在軸頸部位流線扭拐不連續(xù)，而全纖維則沿曲拐形狀流線全連續(xù)；熱處理后抗拉強(qiáng)度大于1120MPa，延伸率大于13.5 %，與傳統(tǒng)熱模鍛相當(dāng)。疲勞試驗(yàn)以1X107加載1.6倍工作載荷，全纖維鍛造曲軸未發(fā)生破壞，而傳統(tǒng)熱模鍛有2件樣品發(fā)生斷裂。
[0046]實(shí)施例2:
[0047]如圖6所示，一種PD250-8車用曲軸的全纖維成形方法，包括如下步驟:
[0048]1、將直徑(pl20mm的40CrMoA圓鋼棒料車削為帶臺(tái)階軸的預(yù)制坯料；
[0049]2、將坯料中預(yù)制第I曲拐的坯料在對(duì)開(kāi)式加熱爐中加熱至1200°，保溫20min ；
[0050]本實(shí)施例中選用的圓鋼棒料加熱時(shí)的鍛造溫度為1200°。
[0051]3、將第I曲拐預(yù)制坯料放入到曲拐模具中，然后將模具放入到全纖維鐓鍛設(shè)備中，同時(shí)夾緊預(yù)制坯料兩端，進(jìn)行一次工序同時(shí)完成彎曲和鐓擠成形，完成第I曲拐的成形后,放入空氣中冷卻。
[0052]4、將定位模旋轉(zhuǎn)角度90度，并將模座上的卡扣嵌入到卡槽中。；
[0053]5、將坯料中預(yù)制第II曲拐的坯料在對(duì)開(kāi)式加熱爐中加熱至1200°，保溫20min;
[0054]6、將成形的第I曲拐放置到定位模中，同時(shí)將第II曲拐預(yù)制坯料放入到曲拐模具中，然后將定位模與模具放入到全纖維鐓鍛設(shè)備中，同時(shí)夾緊預(yù)制坯料兩端，進(jìn)行一次工序同時(shí)完成彎曲和鐓擠成形，完成第II曲拐的成形后，放入空氣中冷卻。
[0055]7、取下放置在第I曲拐上的定位模，將定位模旋轉(zhuǎn)角度90度，并將模座上的卡扣嵌入到卡槽中。
[0056]8、將坯料中預(yù)制第III曲拐的坯料在對(duì)開(kāi)式加熱爐中加熱至1200°，保溫20min ；
[0057]9、將成形的第II曲拐放入到定位模中，同時(shí)將第III曲拐預(yù)制坯料放入到曲拐模具中，然后將定位模與模具放入到全纖維鐓鍛設(shè)備中，同時(shí)夾緊預(yù)制坯料兩端，進(jìn)行一次工序同時(shí)完成彎曲和鐓擠成形，完成第III曲拐的成形后，放入空氣中冷卻。
[0058]10、取下放置在第II曲拐上的定位模，將定位模旋轉(zhuǎn)角度90度，并將模座上的卡扣嵌入到卡槽中。
[0059]11、將坯料中預(yù)制第IV曲拐的坯料在對(duì)開(kāi)式加熱爐中加熱至1200°，保溫20min ；
[0060]12、將成形的第III曲拐放入到定位模中，同時(shí)將第IV曲拐預(yù)制坯料放入到曲拐模具中，然后將定位模與模具放入到全纖維鐓鍛設(shè)備中，同時(shí)夾緊預(yù)制坯料兩端，進(jìn)行一次工序同時(shí)完成彎曲和鐓擠成形，完成第IV曲拐的成形后，放入空氣中冷卻。該車用曲軸加工完畢。
[0061 ] 采用全纖維方法成形的PD250-8車用4拐曲軸，最大成形力為7620KN，僅為傳統(tǒng)熱模鍛成形力的38%。低倍組織觀察傳統(tǒng)熱模鍛在軸頸部位流線扭拐不連續(xù)，而全纖維則沿曲拐形狀流線全連續(xù)，熱處理后抗拉強(qiáng)度大于1180MPa，延伸率大于14%，與傳統(tǒng)熱模鍛相當(dāng)。
【權(quán)利要求】
1.一種車用曲軸的全纖維成形方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一、將棒料車削為帶臺(tái)階軸的預(yù)制坯料； 步驟二、將步驟一獲得的坯料中預(yù)制一個(gè)曲拐的坯料放置在加熱爐中加熱至鍛造溫度； 步驟三、曲拐成形 將經(jīng)過(guò)步驟二加熱的預(yù)制坯料放入到曲拐模具中，然后將模具放入到全纖維鐓鍛設(shè)備中，冋時(shí)完成彎曲和繳擠成形，完成弟Iv曲拐成形后，冷卻； 步驟四、將定位模旋轉(zhuǎn)曲拐所需角度； 步驟五、將第二個(gè)曲拐預(yù)制坯料放置在加熱爐中加熱至鍛造溫度； 步驟六、將成形的第一曲拐放置到定位模中，同時(shí)將第二個(gè)曲拐預(yù)制坯料放入到曲拐模具中，然后將定位模與模具放入到全纖維鐓鍛設(shè)備中，完成彎曲和鐓擠成形，完成第二曲拐的成形后，冷卻； 步驟七、重復(fù)步驟四至六，依次完成曲軸的所有曲拐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用曲軸的全纖維成形方法，其特征在于:所述步驟二中所述加熱爐為對(duì)開(kāi)式加熱爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用曲軸的全纖維成形方法，其特征在于:所述定位模包括定位上模與定位下模，定位上模與定位下模組成一個(gè)封閉的模腔，模腔的形狀與曲拐形狀一致；上、下定位模外表面有多個(gè)卡槽，每個(gè)卡槽相間一定角度，卡槽與模座上的卡扣對(duì)應(yīng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)定位模來(lái)調(diào)整曲拐間定位角度；當(dāng)將定位模旋轉(zhuǎn)到所需曲拐角度時(shí)，將模座上的卡扣嵌入到卡槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種車用曲軸的全纖維成形方法，其特征在于:所述卡槽間的角度按照曲拐要求配作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用曲軸的全纖維成形方法，其特征在于:所述定位模保證曲拐之間有120度的錯(cuò)拐角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用曲軸的全纖維成形方法，其特征在于:所述定位模保證曲拐之間有90度的錯(cuò)拐角度。
【文檔編號(hào)】B21J13/02GK103586390SQ201310538074
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】康鳳, 陳強(qiáng), 舒大禹, 趙強(qiáng), 肖遠(yuǎn)倫, 胡傳凱 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所