重卡车桥锻造锥齿轮热锻与冷精整组合成形技术

喻洪芳

摘要：我国用于重型卡车车桥差速器主齿轮，由于其主动轮尺寸较大，采用一火两锻工艺难以控制其表面氧化及成型的要求，故采用两火三段的制造工艺。对热锻工艺制造坯工艺与热锻与冷精整组合成形工艺进行对比研究，通过实例阐述热锻与冷精整组合成形工艺；分析齿轮表面质量、传动平稳性和使用寿命；分析精整模具使用寿命；分析锻造设备投入等方面。结果表明热锻与冷精整型组合成形技术，是一种制造大尺寸、形状精度、表面质量好和机械强度高锥齿轮精密成形技术。

关键词：锥齿轮；热锻工艺；热锻与冷精整型；平稳性；使用寿命

随着我国汽车工业的飞跃发展,特别是在我国进入WTO以后,汽车零部件制造面临全球采购的竞争,提高产品质量和降低制造成本将被提到最重要位置考虑,而作为汽车工业的重要配套行业，中国车桥行业的产销量同样呈上升趋势，同时汽车在节能、环保、舒适等方面的性能也将显著提升，这就要求车桥产品的性能进一步提高。

车桥作为重卡的核心部分，其重要性也受到越来越多的关注。

目前，国内重型车桥跟国外的差距确实较大，国内车桥噪声较高，其主要因素在于齿轮精度不够，车桥齿轮要向高强度、高精度方向发展，所以体现优质、高效、低成本的齿轮热锻与冷精整组合成形技术一定会在汽车零部件生产中得到推广应用。国内车桥所用锥型齿轮主要有如下产品，如图1所示。图1国内车桥所用齿轮一、重卡车桥锥齿轮锻造成形工艺的分析

国内用于车桥轮间差速器传动的行星、半轴齿轮制造工艺广泛分为热锻和冷锻成形技术，其中用于轿车差速器传动的锥齿轮由于产品的尺寸较小，多采用冷锻成形工艺。这种锥齿成形工艺可实现较高精度，在车桥工作过程中具有良好的使用性能，降低传动过程中产生的噪音，传动平稳，提高车桥的使用寿命。而用于重卡车桥差速器传动齿轮由于产品的尺寸较大，锻造吨位较大，冷锻工艺难以保证成形，所以多采用热锻的工艺。用于重卡车桥的锥齿轮锻造根据产品的结构特点，一般行星、半轴齿轮采用一火两锻工艺，主要为粗锻和精锻两道工序制成精锻齿坯。而用于双桥轴间传动的主动三联齿，由于主动轮的尺寸较大，一火两锻工艺难以控制其表面的氧化及成形的需求，因此锻造工艺多采用两火三锻的制造过程，粗锻制坯采用一火两锻的方式，而后采用喷丸的方式完全去除表面的氧化皮，再次加热至800～850 ℃进行精整，保证其最终齿部成形饱满。

二、热锻工艺与冷锻工艺成形特点的对比

热锻工艺一直存在成形后由于塑变的影响，齿部会发生变形，难以保证其齿部的精度。为了保证齿部充分成形，锻打温度要在1000～1100 ℃范围，锻件表面氧化很难控制，导致锥齿表面的粗糙度明显差于冷锻的成形效果。这些恰是工作过程中影响噪音和加快齿轮失效的主要原因。因此提高重卡车桥锥齿轮的制造水平极为重要。通过改进工艺过程，保证热锻锥齿轮产品的质量是当前零部件生产行业极为重要的课题。下面介绍一下重卡车桥锻造锥齿轮产品的成形技术。

三、重卡车桥锻造锥齿轮热锻与冷精整组合的成形技术

下面以主动三联齿锻坯（如图2）的成形过程来介绍一下该项技术的成形过程。

图2锻坯图示行业内热锻工艺的制坯流程如下：下料——加热（1100～1150 ℃）——粗锻（2500 t电动螺旋压力机）——粗锻（1600 t电动螺旋压力机）——喷丸（采用粗钢丸）——加热（800～850 ℃）——粗锻（2500 t电动螺旋压力机）

热锻与冷精整组合成形技术：下料——加热（1100～1150 ℃）——粗锻（2500 t电动螺旋压力机）——喷丸（采用粗钢丸）——加热（800～850 ℃）——精锻（2500 t电动螺旋压力机）——喷丸（采用细钢丸）——皂化——冷精整（1000 t压力机）

两种工艺过程都是采用两火三锻的方式，热锻与冷精整组合成形技术调整的关键环节就是冷精整前的锥齿部分制坯尺寸，如果热锻工序制坯的齿形部分为最终冷精整工序预留好合适的整形余量后，我们只需通过冷压的方式修整一下热锻产品由于塑变造成的齿部精度损失，因此整形量不宜过大，调整热锻模具齿形部分的尺寸要考虑到第二次热锻后齿部产生变形的效果。不同的产品可通过实验，总结最为理想的尺寸调整量，然后通过UG造型软件对热锻模具的齿形与最终冷精整模具的齿形加以调整控制，保证其冷精整模具的最佳整形量。

下面以图例产品为参考，分享一下热锻模具与冷精整模具齿部成形尺寸的调整过程。图3中产品的锥齿模数为7.25，齿数18，压力角30°。一般热锻模的齿部弦厚要大于精整模弦厚0.50 mm，但由于热锻后产品塑变的效果，齿部越贴近实体部分变形越小，所以热锻模齿顶部分还要比精整模齿顶部分加厚0.1 mm，而热锻模的齿根部分为了避免精整时产生较深的压痕，需要对热锻模的齿根部分比对正常生成的造型单面缩进0.15 mm，这样效果会更好。热锻模只是为冷精整模制坯，产品的最终齿部成形尺寸取决于冷精整模具，因此我们只要将热锻模的尺寸调整到保证冷精整模具的最佳整形效果即可，具体调整如图3所示：

图3采用UG造型软件调整热锻模具齿形示意图 四、热锻与冷精整组合成形技术的优点

提高锻件质量，可以消除热锻成形工艺由于塑性变形产生的齿部精度降低，提高齿部的光洁度。保证传动过程的平稳，降低噪音，提高齿轮的使用寿命。

热锻工艺精整模具的寿命由于热磨损的影响，加上热锻模具的硬度不能过高，一般为HRC48～52, 所以寿命较低。通过冷精整模具最终成形后，可对冷精整模具进行淡化处理，提高模具的硬度，可达HRC58～62, 通过皂化工艺减少其模具的磨损。一般可提高模具寿命5倍。

解决较大锻件实现冷锻工艺需要较大的设备，成本投入过大。通过热锻与冷精整组合成形技术的工艺过程，根据产品的大小，可利用适合吨位的热锻设备锻打即可，然后通过较小吨位压机锻造即可实现齿部最终整形效果，实现与直接采用冷锻工艺同样效果的产品质量。

热锻与冷精整组合成形技术在实际生产中得到了广泛的应用。该技术是将热锻和冷锻结合起来的一种新的精密金属成形工艺,它发挥了冷、温、热锻的优点,摒弃了冷、温、热锻的缺点。用该技术制造的零件取得了高精度、低成本的良好效果。热锻成形、冷锻精整工艺需要加大终锻压力机吨位,增加磷化皂化工步。它消除了终锻温度的波动和高温氧化对产品的影响因素,进一步提高了锻造直齿锥齿轮的精度,提高了齿面质量。锻造锥齿轮正在向高尺寸、形状精度、表面质量和机械强度方向发展,从而可以制造出最终形状和尺寸精度高的精锻齿轮,使热锻与冷精整组合成形技术发展成为一项更为广阔的精密成形技术。

（05）

摘要：我国用于重型卡车车桥差速器主齿轮，由于其主动轮尺寸较大，采用一火两锻工艺难以控制其表面氧化及成型的要求，故采用两火三段的制造工艺。对热锻工艺制造坯工艺与热锻与冷精整组合成形工艺进行对比研究，通过实例阐述热锻与冷精整组合成形工艺；分析齿轮表面质量、传动平稳性和使用寿命；分析精整模具使用寿命；分析锻造设备投入等方面。结果表明热锻与冷精整型组合成形技术，是一种制造大尺寸、形状精度、表面质量好和机械强度高锥齿轮精密成形技术。

关键词：锥齿轮；热锻工艺；热锻与冷精整型；平稳性；使用寿命

随着我国汽车工业的飞跃发展,特别是在我国进入WTO以后,汽车零部件制造面临全球采购的竞争,提高产品质量和降低制造成本将被提到最重要位置考虑,而作为汽车工业的重要配套行业，中国车桥行业的产销量同样呈上升趋势，同时汽车在节能、环保、舒适等方面的性能也将显著提升，这就要求车桥产品的性能进一步提高。

车桥作为重卡的核心部分，其重要性也受到越来越多的关注。

目前，国内重型车桥跟国外的差距确实较大，国内车桥噪声较高，其主要因素在于齿轮精度不够，车桥齿轮要向高强度、高精度方向发展，所以体现优质、高效、低成本的齿轮热锻与冷精整组合成形技术一定会在汽车零部件生产中得到推广应用。国内车桥所用锥型齿轮主要有如下产品，如图1所示。图1国内车桥所用齿轮一、重卡车桥锥齿轮锻造成形工艺的分析

国内用于车桥轮间差速器传动的行星、半轴齿轮制造工艺广泛分为热锻和冷锻成形技术，其中用于轿车差速器传动的锥齿轮由于产品的尺寸较小，多采用冷锻成形工艺。这种锥齿成形工艺可实现较高精度，在车桥工作过程中具有良好的使用性能，降低传动过程中产生的噪音，传动平稳，提高车桥的使用寿命。而用于重卡车桥差速器传动齿轮由于产品的尺寸较大，锻造吨位较大，冷锻工艺难以保证成形，所以多采用热锻的工艺。用于重卡车桥的锥齿轮锻造根据产品的结构特点，一般行星、半轴齿轮采用一火两锻工艺，主要为粗锻和精锻两道工序制成精锻齿坯。而用于双桥轴间传动的主动三联齿，由于主动轮的尺寸较大，一火两锻工艺难以控制其表面的氧化及成形的需求，因此锻造工艺多采用两火三锻的制造过程，粗锻制坯采用一火两锻的方式，而后采用喷丸的方式完全去除表面的氧化皮，再次加热至800～850 ℃进行精整，保证其最终齿部成形饱满。

二、热锻工艺与冷锻工艺成形特点的对比

热锻工艺一直存在成形后由于塑变的影响，齿部会发生变形，难以保证其齿部的精度。为了保证齿部充分成形，锻打温度要在1000～1100 ℃范围，锻件表面氧化很难控制，导致锥齿表面的粗糙度明显差于冷锻的成形效果。这些恰是工作过程中影响噪音和加快齿轮失效的主要原因。因此提高重卡车桥锥齿轮的制造水平极为重要。通过改进工艺过程，保证热锻锥齿轮产品的质量是当前零部件生产行业极为重要的课题。下面介绍一下重卡车桥锻造锥齿轮产品的成形技术。

三、重卡车桥锻造锥齿轮热锻与冷精整组合的成形技术

下面以主动三联齿锻坯（如图2）的成形过程来介绍一下该项技术的成形过程。

图2锻坯图示行业内热锻工艺的制坯流程如下：下料——加热（1100～1150 ℃）——粗锻（2500 t电动螺旋压力机）——粗锻（1600 t电动螺旋压力机）——喷丸（采用粗钢丸）——加热（800～850 ℃）——粗锻（2500 t电动螺旋压力机）

热锻与冷精整组合成形技术：下料——加热（1100～1150 ℃）——粗锻（2500 t电动螺旋压力机）——喷丸（采用粗钢丸）——加热（800～850 ℃）——精锻（2500 t电动螺旋压力机）——喷丸（采用细钢丸）——皂化——冷精整（1000 t压力机）

两种工艺过程都是采用两火三锻的方式，热锻与冷精整组合成形技术调整的关键环节就是冷精整前的锥齿部分制坯尺寸，如果热锻工序制坯的齿形部分为最终冷精整工序预留好合适的整形余量后，我们只需通过冷压的方式修整一下热锻产品由于塑变造成的齿部精度损失，因此整形量不宜过大，调整热锻模具齿形部分的尺寸要考虑到第二次热锻后齿部产生变形的效果。不同的产品可通过实验，总结最为理想的尺寸调整量，然后通过UG造型软件对热锻模具的齿形与最终冷精整模具的齿形加以调整控制，保证其冷精整模具的最佳整形量。

下面以图例产品为参考，分享一下热锻模具与冷精整模具齿部成形尺寸的调整过程。图3中产品的锥齿模数为7.25，齿数18，压力角30°。一般热锻模的齿部弦厚要大于精整模弦厚0.50 mm，但由于热锻后产品塑变的效果，齿部越贴近实体部分变形越小，所以热锻模齿顶部分还要比精整模齿顶部分加厚0.1 mm，而热锻模的齿根部分为了避免精整时产生较深的压痕，需要对热锻模的齿根部分比对正常生成的造型单面缩进0.15 mm，这样效果会更好。热锻模只是为冷精整模制坯，产品的最终齿部成形尺寸取决于冷精整模具，因此我们只要将热锻模的尺寸调整到保证冷精整模具的最佳整形效果即可，具体调整如图3所示：

图3采用UG造型软件调整热锻模具齿形示意图 四、热锻与冷精整组合成形技术的优点

提高锻件质量，可以消除热锻成形工艺由于塑性变形产生的齿部精度降低，提高齿部的光洁度。保证传动过程的平稳，降低噪音，提高齿轮的使用寿命。

热锻工艺精整模具的寿命由于热磨损的影响，加上热锻模具的硬度不能过高，一般为HRC48～52, 所以寿命较低。通过冷精整模具最终成形后，可对冷精整模具进行淡化处理，提高模具的硬度，可达HRC58～62, 通过皂化工艺减少其模具的磨损。一般可提高模具寿命5倍。

解决较大锻件实现冷锻工艺需要较大的设备，成本投入过大。通过热锻与冷精整组合成形技术的工艺过程，根据产品的大小，可利用适合吨位的热锻设备锻打即可，然后通过较小吨位压机锻造即可实现齿部最终整形效果，实现与直接采用冷锻工艺同样效果的产品质量。

热锻与冷精整组合成形技术在实际生产中得到了广泛的应用。该技术是将热锻和冷锻结合起来的一种新的精密金属成形工艺,它发挥了冷、温、热锻的优点,摒弃了冷、温、热锻的缺点。用该技术制造的零件取得了高精度、低成本的良好效果。热锻成形、冷锻精整工艺需要加大终锻压力机吨位,增加磷化皂化工步。它消除了终锻温度的波动和高温氧化对产品的影响因素,进一步提高了锻造直齿锥齿轮的精度,提高了齿面质量。锻造锥齿轮正在向高尺寸、形状精度、表面质量和机械强度方向发展,从而可以制造出最终形状和尺寸精度高的精锻齿轮,使热锻与冷精整组合成形技术发展成为一项更为广阔的精密成形技术。

（05）

摘要：我国用于重型卡车车桥差速器主齿轮，由于其主动轮尺寸较大，采用一火两锻工艺难以控制其表面氧化及成型的要求，故采用两火三段的制造工艺。对热锻工艺制造坯工艺与热锻与冷精整组合成形工艺进行对比研究，通过实例阐述热锻与冷精整组合成形工艺；分析齿轮表面质量、传动平稳性和使用寿命；分析精整模具使用寿命；分析锻造设备投入等方面。结果表明热锻与冷精整型组合成形技术，是一种制造大尺寸、形状精度、表面质量好和机械强度高锥齿轮精密成形技术。

关键词：锥齿轮；热锻工艺；热锻与冷精整型；平稳性；使用寿命

随着我国汽车工业的飞跃发展,特别是在我国进入WTO以后,汽车零部件制造面临全球采购的竞争,提高产品质量和降低制造成本将被提到最重要位置考虑,而作为汽车工业的重要配套行业，中国车桥行业的产销量同样呈上升趋势，同时汽车在节能、环保、舒适等方面的性能也将显著提升，这就要求车桥产品的性能进一步提高。

车桥作为重卡的核心部分，其重要性也受到越来越多的关注。

目前，国内重型车桥跟国外的差距确实较大，国内车桥噪声较高，其主要因素在于齿轮精度不够，车桥齿轮要向高强度、高精度方向发展，所以体现优质、高效、低成本的齿轮热锻与冷精整组合成形技术一定会在汽车零部件生产中得到推广应用。国内车桥所用锥型齿轮主要有如下产品，如图1所示。图1国内车桥所用齿轮一、重卡车桥锥齿轮锻造成形工艺的分析

国内用于车桥轮间差速器传动的行星、半轴齿轮制造工艺广泛分为热锻和冷锻成形技术，其中用于轿车差速器传动的锥齿轮由于产品的尺寸较小，多采用冷锻成形工艺。这种锥齿成形工艺可实现较高精度，在车桥工作过程中具有良好的使用性能，降低传动过程中产生的噪音，传动平稳，提高车桥的使用寿命。而用于重卡车桥差速器传动齿轮由于产品的尺寸较大，锻造吨位较大，冷锻工艺难以保证成形，所以多采用热锻的工艺。用于重卡车桥的锥齿轮锻造根据产品的结构特点，一般行星、半轴齿轮采用一火两锻工艺，主要为粗锻和精锻两道工序制成精锻齿坯。而用于双桥轴间传动的主动三联齿，由于主动轮的尺寸较大，一火两锻工艺难以控制其表面的氧化及成形的需求，因此锻造工艺多采用两火三锻的制造过程，粗锻制坯采用一火两锻的方式，而后采用喷丸的方式完全去除表面的氧化皮，再次加热至800～850 ℃进行精整，保证其最终齿部成形饱满。

二、热锻工艺与冷锻工艺成形特点的对比

热锻工艺一直存在成形后由于塑变的影响，齿部会发生变形，难以保证其齿部的精度。为了保证齿部充分成形，锻打温度要在1000～1100 ℃范围，锻件表面氧化很难控制，导致锥齿表面的粗糙度明显差于冷锻的成形效果。这些恰是工作过程中影响噪音和加快齿轮失效的主要原因。因此提高重卡车桥锥齿轮的制造水平极为重要。通过改进工艺过程，保证热锻锥齿轮产品的质量是当前零部件生产行业极为重要的课题。下面介绍一下重卡车桥锻造锥齿轮产品的成形技术。

三、重卡车桥锻造锥齿轮热锻与冷精整组合的成形技术

下面以主动三联齿锻坯（如图2）的成形过程来介绍一下该项技术的成形过程。

图2锻坯图示行业内热锻工艺的制坯流程如下：下料——加热（1100～1150 ℃）——粗锻（2500 t电动螺旋压力机）——粗锻（1600 t电动螺旋压力机）——喷丸（采用粗钢丸）——加热（800～850 ℃）——粗锻（2500 t电动螺旋压力机）

热锻与冷精整组合成形技术：下料——加热（1100～1150 ℃）——粗锻（2500 t电动螺旋压力机）——喷丸（采用粗钢丸）——加热（800～850 ℃）——精锻（2500 t电动螺旋压力机）——喷丸（采用细钢丸）——皂化——冷精整（1000 t压力机）

两种工艺过程都是采用两火三锻的方式，热锻与冷精整组合成形技术调整的关键环节就是冷精整前的锥齿部分制坯尺寸，如果热锻工序制坯的齿形部分为最终冷精整工序预留好合适的整形余量后，我们只需通过冷压的方式修整一下热锻产品由于塑变造成的齿部精度损失，因此整形量不宜过大，调整热锻模具齿形部分的尺寸要考虑到第二次热锻后齿部产生变形的效果。不同的产品可通过实验，总结最为理想的尺寸调整量，然后通过UG造型软件对热锻模具的齿形与最终冷精整模具的齿形加以调整控制，保证其冷精整模具的最佳整形量。

下面以图例产品为参考，分享一下热锻模具与冷精整模具齿部成形尺寸的调整过程。图3中产品的锥齿模数为7.25，齿数18，压力角30°。一般热锻模的齿部弦厚要大于精整模弦厚0.50 mm，但由于热锻后产品塑变的效果，齿部越贴近实体部分变形越小，所以热锻模齿顶部分还要比精整模齿顶部分加厚0.1 mm，而热锻模的齿根部分为了避免精整时产生较深的压痕，需要对热锻模的齿根部分比对正常生成的造型单面缩进0.15 mm，这样效果会更好。热锻模只是为冷精整模制坯，产品的最终齿部成形尺寸取决于冷精整模具，因此我们只要将热锻模的尺寸调整到保证冷精整模具的最佳整形效果即可，具体调整如图3所示：

图3采用UG造型软件调整热锻模具齿形示意图 四、热锻与冷精整组合成形技术的优点

提高锻件质量，可以消除热锻成形工艺由于塑性变形产生的齿部精度降低，提高齿部的光洁度。保证传动过程的平稳，降低噪音，提高齿轮的使用寿命。

热锻工艺精整模具的寿命由于热磨损的影响，加上热锻模具的硬度不能过高，一般为HRC48～52, 所以寿命较低。通过冷精整模具最终成形后，可对冷精整模具进行淡化处理，提高模具的硬度，可达HRC58～62, 通过皂化工艺减少其模具的磨损。一般可提高模具寿命5倍。

解决较大锻件实现冷锻工艺需要较大的设备，成本投入过大。通过热锻与冷精整组合成形技术的工艺过程，根据产品的大小，可利用适合吨位的热锻设备锻打即可，然后通过较小吨位压机锻造即可实现齿部最终整形效果，实现与直接采用冷锻工艺同样效果的产品质量。

热锻与冷精整组合成形技术在实际生产中得到了广泛的应用。该技术是将热锻和冷锻结合起来的一种新的精密金属成形工艺,它发挥了冷、温、热锻的优点,摒弃了冷、温、热锻的缺点。用该技术制造的零件取得了高精度、低成本的良好效果。热锻成形、冷锻精整工艺需要加大终锻压力机吨位,增加磷化皂化工步。它消除了终锻温度的波动和高温氧化对产品的影响因素,进一步提高了锻造直齿锥齿轮的精度,提高了齿面质量。锻造锥齿轮正在向高尺寸、形状精度、表面质量和机械强度方向发展,从而可以制造出最终形状和尺寸精度高的精锻齿轮,使热锻与冷精整组合成形技术发展成为一项更为广阔的精密成形技术。

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