汽车万向节C/V外环挤压模具的结构改进

文/陈强民，井振海，时立国，杨妍·葫芦岛锦华精密锻造有限公司

汽车万向节C/V外环挤压模具的结构改进

文/陈强民，井振海，时立国，杨妍·葫芦岛锦华精密锻造有限公司

陈强民，总经理，从事汽车零部件锻造毛坯及相关行业的设计开发二十余年。

针对葫芦岛锦华精密锻造有限公司（以下简称锦华锻造）生产的C/V外环加工成形中存在的难点，分析目前所使用的挤压模具结构中存在的模具加工困难、模具寿命低等问题，提出了模具改进措施。改进后的模具将凹模的结构形式由原来的整体式结构改变为分体式结构。通过试模证明，该模具生产出来的产品满足顾客要求，模具寿命也由原来约2400件增加到现在约3600件。

锦华锻造从1999年开始生产轿车类等速万向节C/V外环产品锻件毛坯，如图1所示。C/V外环产品是轿车驱动轴总成的一个重要零件，受工艺水平和公司生产条件的影响，此类产品在原来设计时，凹模模具采用整体式设计，其内型腔不易加工，且由于凹模局部磨损造成整体模具都报废。

改进模具结构

结构改进后，将凹模的结构形式由原来的整体式结构改变为分体式结构，即将容易磨损的凹模头部与凹模杆部分开，不仅能节约模具用料，还能缩短模具制造周期，提高模具的质量和使用寿命，而且还降低了产品成本、提高了产品市场竞争力，为新产品迅速占领市场打下了坚实的技术基础。图2所示的为C/V外环锻件外形工步图。

图1 等速万向节C/V外环产品锻件毛坯

图2 锻件外形工步图

原模具结构分析

原凹模模具如图3所示，型腔较深、凹模头部台阶较多时，机加工非常困难，并且凹模内腔的表面粗糙度也难以保证，在生产锻造过程中，局部磨损会造成模具整体报废，降低模具使用寿命，浪费模具材料，增加产品生产成本。

优化后模具结构分析

改进后模具如图4、5所示，优化了模具结构。将易于磨损的头部与不易磨损的杆部分成2部分，如图4a和图4b所示的挤压凹模的上、下模块，又将上下模块分成模套和模芯2部分，如图4中1、2、3、4所示，当更换模具时，不需要更换上模套和下模套，只需要更换模芯即可，达到降低模具制造成本的目的。通过将整体结构的模块设计成由模套和模芯嵌套的分体式结构，使位于外侧的模套既保留了高的抗热裂性、耐热疲劳抗力和抗高温磨损能力，在经受激冷、激热时不易形成裂纹，以及形成的裂纹不易扩展，避免模具失效。位于模套内的模芯具有高的抗热软化能力和较高的耐冲击力，保证模块整体强度和耐压性，提高了模块的使用寿命。

图3 原凹模模具及装配图

图4 改进后的凹模

图5 分体式模具装配图

小批试制

优化模具结构后，于2011年5月12～20日在800t生产线上试制了35M-17的分体模具，共生产产品9050件。5月20～27日试制了36M-20分体模具，共生产产品9214件。

模具装配

此两种产品凹模上模块（图4a）和下模块（图4b）的组装需要在500t油压机上进行，凹模模具与外模套的组装在1t模锻锤上完成，分体模具使用状态见表1。

整体模具35M-17和36M-20的凹模寿命约3000件，生产约9200件左右需要用3套凹模，而用分体模具仅使用一套模具即可满足生产要求。由于模具寿命的提高，减少了工人更换模具的时间，提高了生产效率。

改进后的模套和模芯为过渡配合，配合精度高，模具的加工选用精度好的数控车床进行加工，既保证了模具配合精度，又提高了模具加工质量，降低了产品废品率，缩短了模具制造周期。

改进效果

材料成本方面

模具材料费用有了明显的下降，起到了节约成本的目的，具体材料费用的减少金额见表2。

2012年1～11月共计生产产品636859件，整体模具按照寿命为3000件计算，需要共计212套模具，而改进成分体模具后，按照寿命为3500件计算，共计需要181套，累计节约模具材料费用268060元。

模具寿命方面

从2012年开始，锦华锻造对C/V外环类产品全部采用分体式工装进行生产。2012年上半年，模具寿命由2011年的预成形凹模由原来的2200件，提高到3100多件；终成形凹模由原来的2700件，提高到3800多件。经过统计，2012年1～11月共计生产C/V外环类产品636859件，共计节约成本222900.65元。具体模具寿命的提高数据见表3。

■ 表1 分体模具的使用状态

■ 表2 材料费用的减少金额

■ 表3 模具寿命提高数据

产品质量

2011年，锦华锻造采用整体式模具生产C/V外环类产品的数量为730087件，其中废品的数量为1464件，废品率为0.20%；2012年1～11月，采用分体式模具生产C/V外环类产品的数量为636859件，废品数量为1132件，废品率为0.183%。由此可以看出，废品率降低了0.017%，如图6所示。

图6 2011年与2012年1～11月废品率对比图

生产效率

由于模具寿命的提高，减少了更换模具的时间，生产效率有了很大提高，班产量由1400件提高到了1800件左右。C/V外环挤压模具结构改成分体式以后，产品质量完全可以满足顾客要求，模具材料费用降低，模具的使用寿命有所提高，降低了产品成本，节省了更换模具的时间，在模具的拆装和搬运过程中，也降低了工人的劳动强度。

结束语

2012年1～11月共计生产C/V外环类产品636859件，共计节约成本222900.65元，废品率从0.2%降低到0.183%，产品质量有了提高，工作效率提高了28%。随着近两年来，C/V外环产品订单数量逐渐增多，分体模具结构的工艺改进，使公司在模具消耗、产品成本、供货周期等方面更有竞争力，更有利于公司争取更多的市场份额，迅速发展壮大。