[發(fā)明專利]轎車萬(wàn)向傳動(dòng)軸無(wú)芯棒旋鍛徑向進(jìn)給工藝參數(shù)確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610030728.8
• 申請(qǐng)日: 2016-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105772621B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧曦;朱卓選;劉楊;王建偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B21K1/06
• 分類號(hào): B21K1/06;B21K7/12
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根,王晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種轎車等速萬(wàn)向傳動(dòng)軸無(wú)芯棒旋鍛徑向進(jìn)給工藝參數(shù)確定方法。

背景技術(shù)

旋鍛常采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的模具，在使其環(huán)繞坯料外徑周圍旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，也向坯料軸心施加高頻率的徑向力，使坯料受徑向壓縮而按模具型線成形和沿軸向延伸的過(guò)程。它是一種局部而連續(xù)、無(wú)屑而且精密的金屬成形加工工藝，該工藝具有連續(xù)的纖維流線、表面成形質(zhì)量好、容易成形變截面變厚度結(jié)構(gòu)、效率高、材料利用率高等優(yōu)勢(shì)方法具有效率高、表面成形質(zhì)量好、材料利用率高等優(yōu)勢(shì)，對(duì)于小尺寸和承受大扭矩的轎車等速萬(wàn)向傳動(dòng)中間軸制造具有明顯的優(yōu)勢(shì)，轎車等速萬(wàn)向傳動(dòng)中間軸旋鍛將成為中間軸制造生產(chǎn)的大趨勢(shì)。

無(wú)棒旋鍛時(shí)材料外表面受三向壓應(yīng)力、內(nèi)表面受拉應(yīng)力自然成形，無(wú)芯棒旋鍛內(nèi)表面質(zhì)量受無(wú)芯棒旋鍛徑向進(jìn)給量的控制，而旋鍛軸產(chǎn)品耐久性影響最重要的因素是旋鍛軸內(nèi)表面質(zhì)量。無(wú)芯棒旋鍛徑向進(jìn)給工藝參數(shù)主要包括無(wú)芯棒旋鍛進(jìn)給道次、每道次最小旋鍛次數(shù)、每道次進(jìn)給量等，無(wú)芯棒旋鍛徑向進(jìn)給工藝參數(shù)不但對(duì)旋鍛軸內(nèi)外表面的尺寸和圓度影響巨大，而且還進(jìn)一步影響旋鍛軸產(chǎn)品的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于轎車旋鍛軸產(chǎn)品旋鍛工藝特征、旋鍛產(chǎn)品尺寸和形狀精度要求和材料的力學(xué)特征等，提出了一種轎車萬(wàn)向傳動(dòng)軸無(wú)芯棒旋鍛徑向進(jìn)給工藝參數(shù)確定方法，該方法能預(yù)防無(wú)芯棒旋鍛缺陷、提高旋鍛軸產(chǎn)品質(zhì)量的重要工藝參數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種轎車萬(wàn)向傳動(dòng)軸無(wú)芯棒旋鍛徑向進(jìn)給工藝參數(shù)確定方法，其步驟為：

(1)根據(jù)無(wú)芯棒旋鍛特征，確定無(wú)芯棒旋鍛的關(guān)鍵幾何質(zhì)量參數(shù)：外徑圓度和內(nèi)徑圓度；

(2)根據(jù)旋鍛產(chǎn)品的尺寸和形狀幾何特性要求，確定無(wú)芯棒旋鍛的最大進(jìn)給量；

(3)根據(jù)旋鍛產(chǎn)品材料的力學(xué)特性，確定無(wú)芯棒旋鍛的最大進(jìn)給量；

(4)綜合旋鍛軸產(chǎn)品的力學(xué)特性和幾何特性，確定無(wú)芯棒旋鍛最大進(jìn)給量；

(5)根據(jù)產(chǎn)品精度要求，確定每次進(jìn)給最小鍛打次數(shù)與進(jìn)給道次。

所述外徑圓度和內(nèi)徑圓度為旋鍛過(guò)程中旋鍛軸外表面和內(nèi)表面的外接圓和內(nèi)切圓半徑之差，即外表面圓度和內(nèi)表面圓度，其中：

1)外表面圓度

對(duì)于平面錘頭，旋鍛得到的多邊形邊數(shù)與旋鍛外表面圓度之間的關(guān)系如式(1)所示

式中：δ——內(nèi)外半徑之差，即尺寸公差的一半或圓度；n——正多邊形邊數(shù)，對(duì)于正多花環(huán)形n取正多邊形邊數(shù)的一半；旋鍛產(chǎn)品半徑的公稱尺寸，假設(shè)為內(nèi)接圓和外切圓半徑和的一半；對(duì)于圓弧形錘頭，通過(guò)近似得到相同旋鍛外表面圓度下，正多花環(huán)形的個(gè)數(shù)是正多邊形邊數(shù)的一半；

2)內(nèi)表面圓度

對(duì)于平面錘頭，旋鍛徑向進(jìn)給后，內(nèi)表面圓度與徑向進(jìn)給量、內(nèi)外徑之間的關(guān)系如式(2)所示

式中，δ為內(nèi)表面圓度；σ為內(nèi)表面變形高斯分布的標(biāo)準(zhǔn)差；Δ為無(wú)芯棒旋鍛徑向進(jìn)給量；θ為進(jìn)給量為Δ時(shí)所對(duì)應(yīng)的圓心角；R為旋鍛外表面半徑；r為旋鍛內(nèi)表面半徑；對(duì)于圓弧錘頭，旋鍛徑向進(jìn)給后，內(nèi)表面圓度的一半與徑向進(jìn)給量、內(nèi)外徑之間的關(guān)系滿足式(2)。

上述步驟(3)中，還根據(jù)無(wú)芯棒段的應(yīng)變和材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線來(lái)確定單次徑向進(jìn)給最大值，其中，無(wú)芯棒旋鍛內(nèi)壁的等效應(yīng)變?chǔ)湃缡?3)所示，包括壁厚方向上的應(yīng)變?chǔ)?sub>t、軸向應(yīng)變?chǔ)?sub>z和周向應(yīng)變?chǔ)?sub>θ：

式中：ε為等效應(yīng)變；t₀為毛坯的壁厚，t為毛坯旋鍛后的壁厚，為毛坯的等效半徑，r_m為毛坯旋鍛后的等效半徑，r₀為毛坯的半徑，r為毛坯旋鍛后旋鍛軸的半徑。

本發(fā)明的有益效果是：該方法能預(yù)防無(wú)芯棒旋鍛缺陷、提高旋鍛軸產(chǎn)品質(zhì)量的重要工藝參數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1為某轎車旋鍛軸毛坯和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與尺寸圖；

圖2為無(wú)芯棒式旋鍛剖面圖；

圖3為圖2的左視圖；

圖4為軸段I最小直徑處錘頭和毛坯初始接觸關(guān)系示意圖；

圖5為旋鍛過(guò)程中內(nèi)表面變形示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。