转向螺杆的精密成形工艺- .pdf

里 究 与 应 用 R e s r ch A p p l i c a ti oI L I I l 锻 蓐 囊 甄 鞭 臻 簌 鞭 转向螺杆的精密成形工艺 苏州银涛精密锻造有限公司 江苏 2 1 5 1 2 1 钱进浩胡亚民 转向螺杆是汽车转向系统中的一个非常关键的部 件 其产品质量的好坏直接决定着汽车转向的可靠性及 安全性 图l所示为我公司为某轻型农用汽车转向系统所开 发的转向螺杆精密成形件 其材料为2 0 Cr Mn T i 要求 锻后正火硬度为1 6 0 2 1 0 HB W 一 2 7 一 10 0 6 I B I l7 7 l 一 一 陟 C O 8 中 心 孔 B 3 厂 7 一 l 0 8 l n n r 广 一I I T 罨l 一5 3 2 一 5 3 2 一2 1 1 I 二 竺 l l q6 1 5 6 9 o 1 3 7 9 3 1 4 7 8 I 5 2 2 5 l t t I o 0 5 l q l o 0 6 0 B 一 一 1 5 2 雪 t 一 15 9 一 一 杪 1 工艺分析 此转向螺杆的现行生产工艺 驴 3 0 mm一热镦头一机加工成形 图1 转向螺杆精密成形件 部异型孔达到近净成形的目的 我们决定采用 热锻 见图2 为 下料 温锻 冷锻 的新生产工艺 见图3 图2 转向螺杆现行生产工艺 虽然采用 热锻制坯一机加工 明显提高了材料 的利用率 但锻压质量 数量仍远不能满足日 益发展的 汽车工业的需求 为了最大可能地提高生产效率 使头 箜 垫 丝 型 磊 工 热 加 工 ww w meta lwo r k in g1 9 5 0 c o m a 热镦头 b 温挤压内孔 C 冷挤压异型孔 d 机械加工 图3 热锻 温锻 冷锻 的新生产工艺 基本工艺路线为 2 5 mm的坯料一热锻制坯一温 挤压毛坯内孔一冷挤压成形异型孔一机加工其余部分 面 冷挤压前需对毛坯进行退火处理 2 模具设计 1 挤压力计算是模具设计的基础 也是选用 模具材料与挤压设备的重要依据 影响挤压力的因素很 多 主要包括金属的变形抗力 变形抗力与挤压要求 挤压材料 变形程度及变形速度等因素 摩擦与润 滑 毛坯高径比及模具结构等 具体挤压力可根据诺模 图算法查出 也可根据经验公式计算得出 公式如下 F 2 K f 1 n d o d 1 2 u h J d 1 e 式中 厂一 反挤压综合影响系数 d n 毛坯直径 mm d 挤压件的直径 mm 一 冲头的最大直径 mm 由 挤压件的高度 mi l l 由 挤压件的底部厚度 m m 最大单位挤压力 N 润滑系数 2 模具结构设计为了适应大批量生产的需求 模具结构要求尽量简单 因此采用如下结构 见图4 a 锻头 b 温挤压内孔 c 冷挤压异型孔 图4 热锻 温锻 冷锻 的新生产工艺模具结构 3 模具材料及热处理为了满足挤压件大批量 高精度的要求 温锻选用材料W6 Mo 5 C r 4 V 2 来制造其凹 模 其化学成分见附表 W6 Mo 5 C r 4 V 2 化学成分 质量分数 C M n S i Cr V O 8 0 9 0 O 1 5 0 4 0 O 2 O 0 4 5 3 8 0 4 4 0 1 7 5 2 2 0 W M O P S 5 5 0 6 7 5 4 5 0 5 5 O 0 O3 O O 3 淬火工艺为 预热7 3 0 8 4 0 淬火温度 盐浴炉 1 2 1 0 1 2 3 0 箱式炉1 2 1 0 1 2 3 0 回火温度5 4 0 5 6 0 热处理工艺要求硬度达到6 0 6 2 HRC 冷挤压 异型孔凸模采用新型冷锻模具材料L D 7 Cr 7 Mo 2 V 2 S i 钢 来制造 此钢 的淬 火温度较稳定 一 般在 1 1 0 0 ll8 0 回火温度在5 1 O 6 2 0 之间 为了充分发挥L D R e se a rc 矗 却 n 砌 n l 壅 皇 皇 里 钢的高强度 高韧性的优势 需选择合理的热处理工 艺 淬火和 回火温度的选择与L D 钢的硬度 晶粒度 残 留奥 氏体数量及力学性能等有关 我们经过多次实 践 制定出转向螺杆冷挤压用冲头 L D 钢制造 的热 处理工艺为 淬火温度 1 1 2 5 5 回火温度 5 5 0 5 综合性能较好 模具使用寿命较长 3 工艺试验和批量生产 1 冷挤压异型孔毛坯软化处理为了降低坯件 的变形抗力 提高金属塑性 对温锻挤压后的毛坯进行 软化处理 以改善金属坯料的内部组织 如果软化工艺 选择不当 会使坯料的硬度高低不一致 造成挤压力剧 增或者模具严重磨损 影响设备和模具的使用寿命 且 产品的表面粗糙度也会受到影响 为此 我们经过反复 的工艺试验 最终得出转向螺杆 2 0 C r Mn T i 的软化 工艺 见图5 抽样检测 其硬度在1 2 0 1 4 5 H B W之 间 适合冷挤压加工 图5 毛坯软化工艺 2 坯料润滑处理温锻 温挤压采用在模具表 面喷涂水基石墨润滑 同时起到给模具降温的作用 而 冷挤压坯的润滑处理 采用在挤压主要变形面 见图 6 上涂专用冷挤压润滑剂 待烘干后使用 涂润滑剂面 图6 冷挤压主要变形面 3 工艺试验尽量将模具装配好 以保证产品 尺寸 该转向螺杆成形工艺设计合理 工艺方案正确可 行 产品所有尺寸均达到了图样要求 经送交客户组装 整车