专利名称：汽车半轴毛坯楔横轧两圈轧制成形方法
技术领域：
本发明属于金属塑性成形技术领域，特别提供了楔横轧两圈轧制成形汽车半轴毛坯的方法，适用于汽车半轴毛坯的楔横轧生产。
背景技术：
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要的承载件，也是汽车上的易损部件之一。
楔横轧可直接轧制生产轴类零件，还可以为模锻或其它成形工艺制坯，尤其是轴向体积分布变化大的锻件，可用楔横轧完成体积精确分配。其优点为1)能够保证毛坯的重量公差，实现杆部近净成形，提高材料利用率；2)产品尺寸精度高，杆部轧后不需再加工，减少机加工工序；3)产品杆部经塑性变形后疲劳强度提高。
由上述可知，轧锻复合工艺最显著的特点是能够节省材料，减少生产工序，提高产品质量。汽车半轴采用楔横轧制坯后，后续的加工工序减少，法兰盘部分只需摆辗或者预锻、终锻即可完成。产品的杆部经塑性变形后疲劳强度提高，因而楔横轧工艺最适合汽车半轴的制坯。由于楔横轧工艺具有显著的经济和技术优势，国内外逐渐开始采用楔横轧工艺生产汽车半轴毛坯。
但是，由于汽车半轴属于大型长轴类零件，采用楔横轧工艺生产如图1所示汽车半轴毛坯，模具直径需要1400mm以上，需要大型楔横轧设备，设备投资大、模具成本高。
采用两圈或多圈成形楔横轧技术，可以大幅度减小楔横轧模具(轧辊)直径，可以降至φ1000mm，设备重量可以降低到常规楔横轧技术的一半，模具重量可以减少40％以上，设备投资和生产成本可以显著降低。
发明内容
本发明的目的在于提供了楔横轧两圈轧制成形汽车半轴毛坯方法，利用较小型设备和模具，高效率、低能耗、经济地生产汽车半轴毛坯。
本发明的构成为将圆形坯料加热到950～1200℃，通过轴向进出料装置将其送入两个模具之间，模具至少有一对内楔和一对外楔。圆形棒料在带有楔型的模具作用下做回转运动，模具旋转第一圈时只有内楔参与轧制成形，当模具旋转第二圈时外楔参与轧制成形，每两圈轧制成形一个汽车半轴毛坯。坯料由轴向进出料装置送入两个模具之间，完成成形的汽车半轴毛坯由轴向进出料装置从两个模具之间推出。汽车半轴毛坯两圈轧制成形过程在一台楔横轧机、一副模具上连续完成。
本发明两圈成形的基本条件是模具至少由一对内楔和一对外楔构成，内楔和外楔结构如图2、图7所示；两个外楔开始处距离(l8)须大于坯料长度(l9)10～600mm，小于两个内楔结束处距离(l7)0～60mm；模具下辊接料段的顶面为圆弧面，其圆弧长度与模具孔型圆弧长度之和l4等于360°；模具参数成形角取α＝18～40°、展宽角取β＝2～12°。
本发明所述的汽车半轴毛坯的楔横轧两圈成形方法适用于二辊式楔横轧和三辊式楔横轧。所述的汽车半轴毛坯包含其形状相似或类似的各种汽车半轴毛坯。
两圈轧制或多圈轧制成形的原理是在模具旋转第1圈时，模具内楔1、内楔2参与轧制成形。由于外楔3、外楔4在坯料5的外侧，故坯料与外楔不接触，不参与轧制成形。而当第1圈轧制完成后，坯料5被轧制成形为零件6，轧制过程进行到第2圈时，外楔3、外楔4开始起作用，将零件6轧制成形为汽车半轴毛坯7，最终完成汽车半轴毛坯的轧制成形。
本发明实现了两圈连续轧制成形。即轧辊旋转第1圈和第2圈之间无需停顿，坯料或工件也无需人工或辅助设备进行操作干预，成形过程中第1圈和第2圈连续进行。
为实现两圈连续轧制成形，模具下辊接料段的顶面为圆弧面，其圆弧长度与模具孔型圆弧长度之和l4应等于360°。
本发明的优点在于与传统楔横轧生产汽车半轴毛坯方法相比较，具有显著节省模具辊面、减小模具直径、减轻设备重量、降低设备造价和和模具成本等优点，实现使用较小型装备经济化生产汽车半轴生产。与楔横轧多楔轧制工艺相比具有模具结构简单、工艺简单、生产工艺稳定性好、轧制力(矩)小等优点。
图1为本发明汽车半轴楔横轧毛坯图。
图2为本发明模具三维图示。
图3为坯料图。
图4为第1圈轧制完成后成形的零件图。
图5为第2圈轧制完成后成形的零件图。
图6为本发明汽车半轴毛坯图。图中D0＝100mm，D1＝69mm，D2＝52.5mm，D3＝69mm，L0＝1169mm，L1＝47mm，L2＝852mm，L3＝150mm。
图7为本发明模具孔型展开图。模具孔型基本参数如下β1＝7.5°；β2＝6°；l0＝3141.6mm；l1＝596mm l2＝410mm；l3＝215mm；l4＝150mml5＝240mm；l6＝409mm；l7＝630.5mm；l8＝630.0mm；l9＝468.5mm。
图8为图7模具A-A剖面图。图中α1＝26.5°；α2＝20°；α3＝30°；h1＝25.5mm；h2＝17mm；图9为图7模具B-B剖面图。图中w1＝1067mm；w2＝47.8mm；图10为图7模具C-C剖面图。图中w3＝625.7mm；w4＝45mm；t＝2.5mm具体实施方式
图2、图7是楔横轧两圈轧制成形汽车半轴毛坯一个实施实例模具图。图3为坯料Φ100×468.5mm。将坯料温度加热至950℃～1200℃，通过轴向进料装置送入两个同向旋转的模具之间进行轧制，模具顶圆直径为φ1000mm。图4、图5分别为第1圈、第2圈轧制完成后成形的零件图。
权利要求
1.一种汽车半轴毛坯楔横轧两圈轧制成形方法，其特征在于将圆形坯料加热到950～1200℃，通过轴向进出料装置将其送入两个模具之间，模具至少有一对内楔和一对外楔；圆形棒料在带有楔型的模具作用下做回转运动，圆形棒料在带有楔型的模具作用下进行轧制，模具旋转第一圈时只有内楔参与轧制成形，当模具旋转第二圈时外楔参与轧制成形，每两圈轧制成形完成一个楔横轧汽车半轴毛坯的生产；坯料由轴向进出料装置送入两个模具之间，完成成形的汽车半轴毛坯由轴向进出料装置从两个模具之间推出；模具楔成形角取值α＝18～40°，模具楔展宽角取值β＝2～12°
2.按照权利1所述的方法，其特征在于汽车半轴毛坯两圈轧制成形过程在一台楔横轧机、一副模具上连续完成。
3.按照权利1、权利2所述的方法，其特征在于模具至少由一对内楔和一对外楔构成，两个外楔开始处距离(l8)须大于坯料长度(l9)10～600mm，小于两个内楔结束处距离(l7)0～60mm。
4.按照权利1、权利2所述的方法，其特征在于模具下辊接料段的顶面为圆弧面，其圆弧长度与模具孔型圆弧长度之和l4等于360°。
5.按照权利1、权利2所述的方法，其特征在于所述的汽车半轴毛坯的楔横轧两圈成形方法适用于二辊式楔横轧和三辊式楔横轧。
全文摘要
一种楔横轧两圈轧制成形汽车半轴毛坯方法，属于金属塑性成形技术领域。成形方法为将圆形坯料加热到950～1200℃，通过轴向进料装置将其送入两个模具之间，模具至少有一对内楔和一对外楔，圆形棒料在带有楔型的模具作用下进行轧制。模具旋转第一圈时只有内楔参与轧制成形，当模具旋转第二圈时外楔参与轧制成形，每两圈轧制成形完成一个汽车半轴毛坯的生产。优点在于与传统楔横轧生产汽车半轴毛坯方法相比，能显著节省模具辊面、减小模具直径、减轻设备重量、降低设备造价和模具成本；实现使用较小型装备经济化生产汽车半轴生产。与楔横轧多楔轧制工艺相比，模具结构简单、工艺简单、生产工艺稳定性好、轧制力矩小。
文档编号B21B27/02GK1947883SQ20061014411
公开日2007年4月18日 申请日期2006年11月27日 优先权日2006年11月27日
发明者王宝雨, 胡正寰, 刘晋平, 杨翠苹 申请人:北京科技大学