汽车法兰盘闭式锻造技术

文/李养娟，高阳军·陕西法士特齿轮有限责任公司

汽车法兰盘闭式锻造技术

文/李养娟，高阳军·陕西法士特齿轮有限责任公司

通过Deform-3d模拟软件，对汽车法兰盘闭式锻造工艺进行计算机仿真，结果表明所采用的锻造技术是合理的。采用该闭式锻造技术既提高了汽车法兰盘的质量，也降低了材料损耗和废品率，还简化了后续机加工序。

汽车法兰盘在使用过程中起着很重要的作用。它既承受汽车的重力，又对齿毂的传动提供精确的导向。其外形结构复杂，轴承孔位较深，对锻件质量和精度要求都较高。所以采用先进的锻造技术，对于汽车法兰盘的制造有着至关重要的意义。闭式锻造既能节省原材料，又省去了切边工序，同时提高了工作效率，可有效的降低生产成本。Deform-3d模拟技术的应用，既能有效避免设计及生产过程中工艺及模具设计的缺陷，同时能缩短制模周期，在实际生产过程中有很大的实用价值。

锻件毛坯图的设计

法兰盘结构的锻件毛坯图的设计和其他圆饼件锻件设计是一样的，其锻件毛坯拔模角取1.5°～2°，直径方向上单边余量取2～2.5mm，由于锻造型腔较深，容易产生氧化皮垫伤，厚度方向上取单边余量2.5～3mm。

图1 法兰盘零件图及锻件图

锻造工步图

闭式锻造常采用剪切下料，而剪切下料存在端面压扁、断面不圆及断面倾角等问题，对于深型腔法兰盘闭式锻造而言，下料的高径比一般在2.0～2.5之间，所以选择采用平砧镦粗。此次设计在下镦粗台上刻有一个深23mm的槽，这样既能去除坯料侧面的氧化皮，又能有效的在镦粗时对棒料进行定位，有助于预锻型腔的填充。

终锻工步的设计是根据锻件图考虑其热胀量后设计的。预锻工步设计应使预锻时的法兰小而厚，要保证形槽底部与终锻处形状近似相同，多余的金属保留在上法兰部分。终锻成形时，通过对上法兰的镦粗，金属快速的流向深轴型腔部分。图2为闭式深型腔法兰盘锻造工步图。

锻造模具设计

由于热模锻压力机设备的整体刚性好，并采用“象鼻形”的滑块，所以锻件的尺寸精度及锻模寿命与模锻锤相比有较大的提高。且热模锻压力机有自动顶料装置、滑块行程次数高，易实现高质量、高精度和高效率的现代工艺要求。

图2 闭式深型腔法兰盘锻造工步图

模具结构设计采用分体式结构，其优点是能有效的节省模具材料，并能简化模具加工工艺，同时由于上模、下模固定圈在锻造过程中很少受到冲击和磨损，所以其使用寿命可达到10万件，远远高于上模、下模的寿命。同时在设计时，让上模进入下模镶块5～10mm，采用小间隙配合，对锻造错差有很好的抑制效果。

由于法兰盘凸缘部分比轴杆部分的直径大很多，而且轴杆部分比较长，法兰盘内孔偏小，如果采用反挤压成形很难保证凸缘部分充满，且上模芯的磨损也会很严重，而常规的正挤成形的方法又很难使坯料很好的填充轴杆端部。考虑到上面两种情况，采用一种半自由成形闭式锻造的方法来有效的避免充不满现象的发生，同时又改善了上模内芯磨损严重的情况。模具设计图如图3所示。

图3 热模锻压力机模具总装图

Deform-3d成形模拟及生产实践验证

利用Deform-3d对模具及工艺制定进行了模拟验证，模拟结果如图4所示。从图4中可以看出镦粗下模型槽的设计对于预锻定位有很大帮助，而且从预锻到终锻，只是法兰盘凸缘部分的镦粗成形，坯料对终锻上模模芯摩擦也不大，可以有效提高上模的寿命。

图4 Deform-3d模拟结果

按照以上模具及工艺设计，采用剪切的棒料进行实际锻打，并测量生产的工件。结果显示，工件尺寸符合锻件毛坯图设计要求。同时，上模和下模的模具寿命约为4000件，模具使用状况良好。

结论

采用Deform-3d软件进行模拟验证的汽车法兰盘闭式锻造工艺及模具的设计，与传统生产方式比较，具有如下优势：

⑴通过Deform-3d模拟技术的应用，对实际生产有很大的指导作用。同时实际生产也证明了此锻造技术的可行性。

⑵通过采用闭式锻造技术，工艺用料比开式锻造每工件节省了2.04kg，同时省去了切边工序，生产效率大大提高。

⑶闭式锻造上模和下模的模具寿命为4000件，比之前用模锻锤锻造模具寿命提高了2倍。

随着锻造技术的迅速发展及节能降耗需求的增加，锻造工艺的要求会越来越高，闭式锻造技术在锻造中的应用会越来越广泛，而Deform-3d模拟技术的应用，对闭式锻造工艺的制定有着十分重要的指导作用。