轧锻结合工艺研究

文/贾雨，葛希佩，李新军·山东温岭精锻科技有限公司

轧锻结合工艺研究

文/贾雨，葛希佩，李新军·山东温岭精锻科技有限公司

螺伞齿轮由于传动效率高、传动比稳定、承载能力高、传动平稳平顺、结构紧凑、节省空间、耐磨损、寿命长、噪声小等特点，广泛应用于国内外油田石化机械、工程机械、轧钢机械、矿山机械、煤矿机械、冶金设备、船舶工业、航空航天、飞机制造等领域。其中汽车驱动螺伞齿轮的作用是传递汽车主减速箱的动力，主要是由锻件经过切削加工制造而成，市场需求量巨大，低消耗、高效率的获得优质锻件成为我们研究的方向。

目前驱动桥螺伞主动齿轮锻件的主要生产方法为在空气锤上经由摔形模进行拔长，再由压力机模锻成形，该工艺存在的缺点为：⑴在空气锤上经由摔形模拔长，要求压力机吨位较大；⑵存在较大噪声且需要打击多次才能完成，劳动环境差；⑶成形的坯件表面粗糙，直线度低；⑷模锻成形时极易发生弯曲，产生飞边，造成材料的利用率低；⑸用时较长，通常人工一次摔形需要用时45s，且一致性较差，大批量生产时效率低。

现我公司研究运用楔横轧轧制技术进行制坯，楔横轧工艺的基本原理是将加热后的棒材送入两个同向旋转的带有楔性凸起的模具中间，棒材在模具的带动下，作与模具反方向的回转运动，同时材料发生径向压缩变形和轴向延伸变形，从而成形阶梯轴类零件。

工艺分析

轧锻结合工艺包含楔横轧制坯和终锻成形两个工序，其中楔横轧制坯分为以下几个区段：

⑴楔入段。夹住加热后的棒料的一端，沿着横轧轴方向将棒料送入楔横轧机。

⑵楔入平整段。将轧件在整个圆周上全部轧成一定深度的V形环槽，以改善轧件的塑性。

⑶展宽段。轧件直径压缩，长度延伸，为楔横轧模具完成变形的主要区段。

⑷精整段。将轧件在整周上全部轧成所需尺寸，将全部尺寸精度与表面粗糙度精整达到产品的最终要求。

⑸剪切段。将轧好的轧件切断。

⑹终锻成形。将楔横轧机轧制而成的轧件放入由凹模、凸模及顶杆组成的终锻成形模具中，在凸模作用下坯料向下聚料成形，脱模后由顶杆顶出，得到驱动桥锥齿轮主动齿轮锻件。

生产验证

下面结合130系列某型号驱动桥锥齿轮主动齿轮的实际锻造工艺的生产案例进一步说明，驱动桥锥齿轮主动齿轮锻件图如图1所示，该锻件分为头部、中部、杆部三部分，头部尺寸包含直径D4、D5、D6，斜度A3、A4；中部尺寸包含直径D7、D3；杆部尺寸包含直径D1、D2，斜度A1、A2；锻件总长L1。该锻件由楔横轧制坯和终锻成形两道工序锻造而成。

图1 驱动桥锥齿轮主动齿轮锻件图

楔横轧制坯工序

在楔横轧机上安装楔横轧模具，选择所需规格的圆钢作为原材料，本例选择规格为φ65mm的20CrMnTiH材质的钢材，在天然气加热炉中完成加热工序（加热温度1150℃），将加热后的热坯放入楔横轧机上的模具内，完成楔横轧制坯工序。楔横轧制坯后锻坯形状如图2所示，其中，D为圆钢直径不变，D8、D9、D10分别比D1、D2、D6略小1～3mm，L6比L2大5～10mm。

终锻成形工序

将由楔横轧轧制成形的锻坯放入固定在压力机上的终锻成形模具中（图3）。上模用上压板固定在压力机滑块上，可随压力机滑块上下运动，在工作时上模在压力机作用下向下移动，锻坯在上模作用下沿上下模具内壁向下聚料成形，脱模后经顶杆顶出，得到的锻件即为驱动桥锥齿轮主动齿轮锻件。

图2 楔横轧制坯锻件图

图3 终锻成形

结束语

经过我公司验证，运用楔横轧（采用H型楔横轧机）制坯工艺轧制成形的坯料表面精度高、直线度好，一致性高，在终锻时更容易成形，可有效地减小锻件的余量（单边减小0.5～1mm）及锻件的拔模斜度，降低产品消耗提高材料利用率且锻件外观较好；采用楔横轧制坯工艺用时较少，制坯时间仅为10s，且一轧两件，能够相应的提高锻造的初始锻造温度，有效地保证锻件良好的成形，从而保证锻件的质量；有效地减轻工人的劳动强度，改善了工人的工作环境，有效地提高了生产效率以及材料的利用率。