一种变速器行星架多向数控联动精密成形工艺的制作方法

本发明涉及一种变速器行星架多向数控联动精密成形工艺方法，属于金属材料热加工领域。

背景技术：

汽车变速器行星架是变速器中的重要零件，目前该零件的成形主要依靠数控加工中心进行加工，但是由于加工四个侧面方孔时定位困难，加工时间长，成本高，不仅造成原材的严重浪费，刀具磨损等，还会导致金属流线被切断而导致零件强度和寿命降低。还有一些厂家通过普通锻打，成形其头部形状，但是四个侧面方孔无法通过锻造成形，导致后续加工余量较大，同样存在上述问题。

近年来，随着多向压机及多向模锻技术的发展，在多自由度方向设置若干个可以独立控制的模具模块已成为可能，结合锻件的形状特点以及金属流动的规律，通过对模具模块的独立控制形成分流空间，从而实现多种复杂类零件的成形。与多向锻造相比，多向数控联动成形除具有多向锻造的优点外，还具有以下优点：1）锻件金属流动主动可控；2）冲头可单独或联合运动；3）锻件单工位成形，减小设备投资；4）多向锻造为顺序成形，不同锻件的成形工艺相对固定。而多向数控联动成形工艺相对灵活，应用范围更加广泛。对于形状简单的锻件，各方向的冲头同时运动可缩短成形时间、提高模具寿命，提高生产效率；对于形状复杂的锻件，可根据需要联动控制锻件成形，从而避免一般多向锻造成形过程中出现的折叠等缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的正是针对上述现有生产工艺中存在的不足之处而提供一种节能、节材、高效、并且能够提高产品性能的汽车变速器行星架多向数控联动精密成形工艺方法，用来解决目前生产工艺中的生产效率低下，加工成本高等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的变速器行星架多向数控联动精密成形工艺是通过上冲头、前冲头、后冲头、左冲头、右冲头五个方向数控联动成形加热后的金属棒料，实现单个工位、一次加热、多向成形制备出形状复杂的变速器行星架精密锻件；模具中的前冲头、后冲头、左冲头、右冲头置于凹模中的四个侧面方孔中，成形过程中始终不脱开；以保证其定位精度，凹模采用分体结构，便于安装和更换，更换时只需要更换磨损较严重的模块即可，不仅可以降低模具成本，而且能缩短换模时间；具体工艺步骤如下：首先将加热至锻造温度的金属棒料放入凹模中，上冲头开始向下运动；当上冲头运动到设定行程位置时停止运动（距离最终挤压行程还有2mm），此时金属未填充满模具型腔；然后前冲头、后冲头、左冲头、右冲头同时开始朝向凹模中心位置运动（即朝向金属棒料所处位置方向运动），当前冲头、后冲头、左冲头、右冲头运动到设定行程后（离最终挤压行程还有4mm）停止运动，此时锻件上表面圆角出未填充饱满；随后上冲头开始向下继续运动，此时形成上冲头、前冲头、后冲头、左冲头、右冲头同时运动，达到尺寸要求后停止运动；最后，上冲头、前冲头、后冲头、左冲头、右冲头同时沿相对于成形金属棒料的方向向后退回，顶料杆顶出锻件，然后从模具中取出行星架锻件，重复以上动作进行下次操作。

本发明所述的工艺流程是根据变速器行星架的形状特点，选择和行星架锻件下端直径接近的圆棒料，利用三维造型软件建立变速器行星架锻件三维模型，读取其体积，然后根据等体积原理，计算出棒料长度，导入到数值模拟软件中进行计算机数值模拟计算。根据不同工艺的模拟计算找出最佳工艺，确定最优工艺参数，即上冲头第一次停止的位置为距离最终行程2mm位置，上冲头、前冲头、后冲头、左冲头、右冲头同时运动开始时前冲头、后冲头、左冲头、右冲头的位置为距离最终行程4mm。由于挤压每一步骤都为下一步成形预留有分流空间，有效的降低了成形压力，缩短了成形时间，将模具受力最大的时刻控制在最后上前后左右冲头挤压动作，此时间短，有效减少了模具承受高温高压的时间，有利于提高模具寿命，同时保证了锻件各部分充填饱满。

本发明的有益效果如下：

1、本发明可以显著提高材料利用率，节能节材；

2、本发明可以直接锻造成形出变速器行星架四个侧面方孔，金属流线沿着锻件轮廓分布，相比于切削加工导致金属流线被切断，可提高零件的强度及寿命。

3、本发明锻造成形的行星架锻件加工余量小、生产效率大大提高，不仅可很大程度上降低成本，还能为当前该零件的大批量生产奠定一定的基础。

附图说明

图1是变速器行星架多向数控联动精密成形工艺示意图。

图2是变速器行星架锻件主视图。

图3是图2的剖视图。

图4是图2的a-a剖视图。

图5是变速器行星架多向数控联动精密成形模具三维示意图。

图6是成形装置主视剖视图。

图7是成形装置俯视图。

图中序号：1、上冲头，2、金属棒料，3、右冲头，4、前冲头，5、顶料杆，6、凹模，7、左冲头，8、后冲头。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：

如图1、5、6、7所示，本发明所述的一种变速器行星架多向数控联动成形工艺是通过上冲头1、前冲头4、后冲头8、左冲头7、右冲头3五个方向数控联动成形加热后的金属棒料，实现单个工位、一次加热、多向成形出形状复杂的变速器行星架精密锻件；模具中的前冲头4、后冲头8、左冲头7、右冲头3置于凹模6中的四个侧面方孔中，成形过程中始终不脱开；以保证其定位精度，凹模6采用分体结构，便于安装和更换，更换时只需要更换磨损较严重的模块即可，不仅可以降低模具成本，而且能缩短换模时间。

具体工艺步骤如下：首先将模具预热后润滑，然后将加热到锻造温度的金属棒料2放入凹模6中，上冲头1开始向下运动，当上冲头1运动到设定行程位置时停止运动（距离最终挤压行程还有2mm），此时前冲头4、后冲头8、左冲头7、右冲头3同时朝向金属棒料所处位置方向运动（即朝向凹模中心位置运动），当前冲头4、后冲头8、左冲头7、右冲头3运动到设定行程后（距离最终挤压行程还有4mm），上冲头1也开始向下继续运动，此时形成上冲头1、前冲头4、后冲头8、左冲头7、右冲头3同时运动，达到尺寸要求后停止运动，最后，上冲头1、前冲头4、后冲头8、左冲头7、右冲头3同时沿相对于成形金属棒料的方向向后退回，顶料杆5顶出锻件，然后从模具中取出行星架锻件，最后对模具冷却润滑，重复以上动作进行下次操作。

本发明所述的工艺流程是根据变速器行星架的形状特点，选择和行星架锻件下端直径接近的圆棒料，利用三维造型软件建立变速器行星架锻件三维模型，读取其体积，然后根据等体积原理，计算出棒料长度，导入到数值模拟软件中进行计算机数值模拟计算。根据不同工艺的模拟计算找出最佳工艺，确定最优工艺参数，即上冲头1第一次停止的位置为距离最终行程2mm位置，上冲头1、前冲头4、后冲头8、左冲头7、右冲头3同时运动开始时前冲头4、后冲头8、左冲头7、右冲头3的位置为距离最终行程4mm位置。由于挤压每一步骤都为下一步成形预留有分流空间，有效的降低了成形压力，缩短了成形时间，将模具受力最大的时刻控制在最后上前后左右冲头挤压动作，此时间短，有效减少了模具承受高温高压的时间，有利于提高模具寿命，同时保证了锻件各部分充填饱满。