EPS转向导杆冷热锻结合成形工艺

发布时间：2021-01-23 00:19

　　针对转向导杆蝶形凹槽机加工周期长、费用高,不利于批量生产的问题,采用冷热锻结合的方法来成形带有蝶形凹槽的转向导杆。首先,根据转向导杆零件使用要求及形状特点,初步拟定冷热锻结合成形工艺,并采用有限元数值模拟对该工艺蝶形孔成形的可行性进行评估,发现冷锻反挤蝶形孔时冲头受力过大。经过工艺改进及进一步数值模拟分析发现,在坯料反挤蝶形孔部位钻孔会产生分流空间,可以有效降低冲头受力。采用改进工艺进行试验验证,结果表明蝶形凹槽成形的挤压力较低,可有效延长复合冷挤冲头寿命,成形的导杆锻件蝶形凹槽精度高。最终,确定了可行的带有蝶形凹槽的转向导杆成形工艺为:下料—复合热挤—退火—钻孔—润滑—复合冷挤—成品锻件。 

【文章来源】：锻压技术. 2020,45(06)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

冲头受力最大时的等效应力分布

图6 冲头受力最大时的等效应力分布将冲头受到的最大成形力反向施加于模具上，模拟计算模具的应力状态，结果如图9所示。可以看出，除去网格畸变点，此时，等效应力最大为3280 MPa，位于蝶形冲头头部与冲头杆部过渡位置。表1对比了未钻孔坯料与钻孔坯料冲头的受力以及应力状态，可以看出，使用钻孔坯料的最大成形力、最大平均应力明显降低，如果冲头采用抗弯强度较高的一般模具材料，可以避免局部应力集中而导致的冲头失效，所以认为该方案可行。

该零件的成形可以采用多道次冷锻成形工艺[1-2]，但由于冷锻变形会产生冷作硬化，因此，每道次变形前均需进行退火和润滑，使得锻件制造周期加长。本文拟采用多道次冷热锻结合的方式来成形该锻件[3-4]，冷锻工艺可有效保证蝶形凹槽的尺寸精度，热锻工艺可有效缩短锻件的成形周期，提高了生产效率，降低了机加工成本。根据转向导杆零件的使用要求及形状特点，初步拟定了通过冷热锻结合的方式来成形该锻件，其具体成形工艺为:下料—复合热挤—退火—润滑—复合冷挤—成品锻件，成形工艺如图2所示。第1道次将细棒料成形部位的金属加热，经过镦粗-反挤复合热挤压成形预锻坯料，变形部分棒料长径比为1.71，棒料变形区不容易弯曲失稳，由于孔较浅且底部较厚，只需对模具及冲头冷却充分润滑，该道次成形简单;第2道复合冷挤压，在同一道次中需要先后完成杆部减径、头部反挤蝶形孔两个过程，该步骤的缩径冲头成形力必须小于反挤蝶形凹槽成形力[5]，且冲头及凹模受力需在模具钢的许用范围内[6]。为了检验该道次的可行性、评估模具的使用寿命[7]，采用有限元数值模拟方法模拟了该道次的成形过程。


本文编号：2994175