|
|
马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
本帖最后由 pmhpang007 于 2010-8-17 13:50 编辑 1 a5 [" k9 }' X+ P; h% i- ?
6 z4 w, P- `9 b" {; \1 ~& j+ N0 k- M汽车制动板的锻造工艺与模具制造
! z1 s3 D; z: c+ h- ]* U7 H" X, n5 I- J' `# z
" G7 A) W2 o, o9 \4 g) x4 N. F6 N, y* R4 H+ m: c" @
6 U0 h& R; I- K0 j6 W, [" T4 c1 x& a7 A u6 W0 ~) r
newmaker ! _. j5 Q: \+ p
3 Z/ B4 Y/ I8 x* J% }: X$ Q) ^3 C/ ~$ _. m6 I- s5 C9 ?3 T
由于设备条件限制，采用750kg空气锤自由锻精确制坯、1000t摩擦压力机模锻、300t摩擦压力机热切边、100t油压机热冲孔、冷校正等组成生产线；在模具的设计和制坯锻造上，采用一些技巧，低成本开发、生产重型汽车制动板大型复杂模锻件的锻造生产工艺方法。 4 P" k1 s9 Y1 \& ]- b7 Y
$ p) @* F3 a0 d: Z1 ^0 ^& D
汽车制动板是重型汽车的车轴配套关键零件，广东一家汽车车轴生产厂因车轴产品出口中东而需大量汽车制动板。为满足该企业低价位的配套要求，我们挖掘现有锻造设备的潜力组成了生产线，低成本生产了车制动板模锻件，缓解了厂家的燃眉之急。 " u0 w2 A$ Y. y) [
) Y4 I: K4 e2 [, m汽车制动板的材料为20Mn,形状复杂，设计要求批量模锻生产，切削加工余量小、强度高。其锻件形状、尺寸见图1。图1中除2个Φ60mm、Φ144mm、Φ70mm内孔及平面需切削加工外，其他都是黑皮表商锻件，不再进行切削加工。
: h E, l6 O0 }7 j/ b. p; y4 v8 f- K, C' o2 p
8 x5 u: p$ {4 G/ b& g0 X7 O& t6 h$ W. T7 y7 x) M& {/ ]/ c( u
6 ^0 ^9 W& S" l, I1 @/ u M1 W* T1．汽车制动板模锻件结构特点
& @5 j1 z2 g6 e3 A `7 R8 z- f0 f* g; k/ n6 n$ ]
其结构特点为：①殿件形状复杂，有三个分模平面斜面，零件尺寸大。②锻件在分模面的投影面积大(约650cm2。③锻件薄(锻件厚度9～56.5mm)。④锻件内孔大(内孔Φ144mm)。⑤压凹多，凸台筋板多(筋板宽度8mm)。⑥锻件余量小，单边加工余量2～2.5mm。 * t5 C9 ^2 W- ~0 T
( c! Z; O2 Y$ e" R: `2．汽车制动板模锻件工艺分析 6 l& H" U1 `% \: d3 E
9 J/ O# Q9 D0 s: T& l. [(1)确定汽车制动板模锻件投影面积及周长 锻件在水平面上的投影面积，按其几何形状计算得到 5 F9 L" }) ^0 {: o' C, e. _/ X& c
* ]! D- t, Z+ A o) xF=40 403mm2( b( G8 k" U* s
6 G% _5 z' F+ g; z* N' v" G锻件周边长度可以通过直接测量锻件平面投影的周长得到：X=1193mm。
8 b8 \& m1 o( M" P% k* F9 u1 @+ w$ z5 R2 b
(2)设备吨位的理论计算按经验公式进行核算： ( _( _1 e C" c) s9 [6 V+ {
; J2 r! Q( m! J* h% `7 [7 y, i) c
P=(17.5～28)KF总 ) t" _4 d1 R; q2 y! L( s5 c2 |
h8 u( ~( o" V3 y `1 h式中P——摩擦压力机的公称压力，KN;$ X4 E; s) c* X8 E# t# w8 O$ A
K——钢种系数，对20Mn材料，取K=l.1；4 I2 i0 v. t; A) `" @% m
F总——锻件的总变形面积, 约650cm2;
, ]/ d3 A/ x0 E$ u; _6 S
0 E, d6 U( ]/ l0 \% j因此，P=20×1.1×650kN=14 300kN。 / G) l2 k, E5 C, N! S" j0 s1 E
$ S1 t( Y/ W; f4 B7 V3 T
模锻设备通常选用与计算数值接近而又稍微偏大的锻压设备。由此可见，重型汽车制动板若使用10 000kN摩擦压力机，设备吨位偏小，需要采取应对措施，小锤干大活，生产制动板模锻件。 ' q+ N1 [; s* X* b8 N
) F$ D) [# p- t( y1 e# J3 l2 f* d% h
(3)确定汽车制动板模锻件毛边槽尺寸 毛边槽的形状及尺寸对锻件的成形影响很大。锤上模锻时，金属流动过程大概分为四个阶段。第一阶段，坯料高度减小，径向尺寸逐渐增大，具有镦粗变形和局部压入变形特征。第二阶段，金属流动受到模壁的阻碍，有助于金属流向型槽高度方向，同时开始流入毛边槽，出现少许毛边，此时变形力明显增大。第三阶段，为充满型槽的过程，在变形金属内部形成更为强烈的三向压应力的状态，型槽内各处逐渐得到充满，毛边厚度越来越薄，宽度增加，温度下降，变形抗力明显上升。第四阶段，为锻足打靠的最后阶段，打击能量将达到整个锻件成形全过程所消耗能量的30％～50％；造成足够大的水平面方向的阻力，促使型槽充满，容纳多余金属，缓冲锤击。
. L& u4 |$ C; a9 s8 u* ]- Q9 _9 A G
毛边槽宽度尺寸按复杂程度高的锻件选用，毛边槽桥部高
4 B6 K, s# i+ Q% q |! U$ V: n. I7 D: }, O. B& k
5 I0 R' G# R0 |+ N2 [( M! V
9 c( z' W: V5 \0 M+ K" }+ X: k毛边槽桥部b=14mm，毛边槽型槽宽b1=38mm，毛边槽断面积Sk=278mm2，毛边槽型槽高h1=5mm，入口处半径R=2mm。毛边槽形状及尺寸见图2。 5 B1 p) |! u2 k) S9 b
4 R7 \" @4 X8 t! f
S7 H. t& x+ L: i- t& l$ Y# S5 V1 k
" v4 l$ `* y# n" _- M, l8 v0 N
1 z, g! A8 T4 x5 ](4)绘制计算毛坯的截面图和直径图 从制动板锻件上，选取18个典型断面，经计算、测绘得出如附表所示的截面数据。为了绘制毛坯的截面图，把锻件各断面总面积换算成高度，进而计算出截面直径。
1 V: m6 q! Y$ T% t" s- n7 X1 ?/ j& |$ U% Q9 O5 G8 [
m' Q# @8 q% ?# D' P& Q7 F' F4 b; h& q" @& w, W
* M0 s* P! _- a
制动板锻件的截面图、直径图如图3所示。
) U+ Q) l" b5 B6 ~& z4 I2 w" F6 r$ n* E
5 h& f9 {# g2 A3 b- X, W3 K+ \) `
. S1 m3 }8 G! u% o7 P1 g% Z+ ~( l- H$ f4 O7 R5 X( P+ |* | r
根据附表可得，制动板锻件的平均截面积为3170mm²，平均直径为64mm，最大计算直径为85mm。 8 p m& u2 f$ H0 ?; p: J
' {" W- i6 B+ Z) Y+ G" J
3．汽车制动板模锻件工艺 6 O! N; t+ g2 H9 U8 z0 {# i2 Y
- x/ J/ q# ]' {' k0 Y(1)下料 经过上述测绘计算确定开料重量为12kg，结合材料市场实际情况，采用120mm方钢锻造，下料尺寸120mm×106mm。采用100t油压机冷剪切下料，调整上下剪刀片的间隙，使剪切断口整齐正常，过磅抽查确保坯料重量不小于要求重量，磨顺部分断口缺陷坯料，确保开料质量。
* M* o' b; S6 i# d" W& H% I0 e) ~3 c/ L9 D# j, V7 \! i
(2)加热 采用燃油加热炉加热到1200～1250℃．分段加热，控制好加热速度，保证加热质量。两火锻造，第一火加热原材料，进行制坯锻造；第二火对坯料进行加热，均热保温热透，入模锻造，因锻件大，锤击力略显不足，目测控制取加热温度上限，最大限度地提高塑性，降低变形抗力。
8 l y' K! K& T+ T) k! j
$ K1 R1 D* h5 P+ ^, s1 l% k# Q(3)制坯 制坯在750kg空气锤上自由锻制坯。工步复杂，且此工序极为关键，要求分料准确，制坯胎模模具设计精确，不能墨守成规。经过反复探索，确定两套成形胎模和一套冲孔胎模锻造、冲孔，两套成形胎模形状见图4、图5。
3 n1 ?$ W; B" h, o) p7 S, W" R6 z" y& r, E- V
7 u; {5 n- U; r/ U. A- \$ B
; x, |/ Y- m) J
* S* i* W! y8 J, m
* S U- J8 Y8 }. s% h(4)模锻 在1000t摩擦压力机上模锻。 & r$ i1 e) \: z; `' C+ j" L5 I
2 b/ H4 g7 o3 W% J
螺旋摩擦压力机是单模腔封闭力系锻造，导向性能好，打击速度慢。锻好的坯料直接从加热炉中取出，简单清除氧化皮后，人模锻造，制动板的锻造打击三次；用红铁充分预热成锻模、凹模至200℃。锻造过程中，采用重油石墨润滑，以减小摩擦，降低变形抗力，且有助于金属流动成形，方便锻件出模，并冷却成形锻模，使型槽表面温度≤450℃。 * U* @( L' l! U2 `- F7 O
# K2 @2 `" \: M: _# }6 O
(5)切边、冲孔 在300t摩擦压力机上热切边、100t油压机上冲孔。在1000t摩擦压力机上成形模锻后，立即在300t摩擦压力机上进行热切边，做好限位，使凸模进入凹模10～20mm。切边后的锻件坯料立即送入下一个工位，进行简单冲孔，切除内孔连皮。 % [; k: I8 R' q$ d0 {
' {8 o4 F$ t* d! A7 B) B7 b(6)正火 在100t油压机上冷校正，抛丸清理氧化皮,磨除毛刺。涂底漆。
# g% d/ Q# }" z, _
4 E% ?/ M% Z) w为了消除制动板锻件的残余应力，改善其组织和力学、切削加工性能，需要对锻件进行正火处理。由于制动板锻件具有复杂、薄、落差大的特点，在后续工序中，发生了弯曲、扭转等变形，所以必须对锻件进行冷校正，使锻件符合图样图求，并磨除部分锻件的毛刺，消除表面缺陷，滚筒抛丸清除氧化皮，提高表面质量，涂防锈底漆以使制动板锻件加工后可直接安装于车轴上。 4 [4 u5 I& y- x& Z; ?5 f2 m- a' A
1 a/ K& v/ s. |' F4．汽车制动板模锻模具结构设计
, ^; g3 J" m3 o4 o0 {+ \+ M3 }2 U8 ~7 X" ]& y# q# }" X; G
(1)成形模锻模传递动力，迫使金属毛坯成形，承受反复瞬时冲击载荷和冷热交变作用，工作条件繁重，产生应力大。制动板锻件有三个分模面及斜面，模锻过程中易产生水平分力，引起锻模错移，使用对角锁扣来平衡水平错移力。按l％的冷缩率设计模具，采用螺栓、压板紧固。模具采用5CrMnMo材料制造，模具热处理淬火硬度42～46HRC。鉴于制动板零件的低价战略，模具制造时，最大限度地采用车、铣、钻、刨和磨这些低成本普通机加工方法和钳工修磨方法，极少部分采用了电火花加工方法。同时制造两套模具，便于维修更换，不影响生产。模具维修也采用氩弧填焊的方法，做好细节降低成本。成形模形状尺寸见图6、图7。
; H- h) l! B4 B4 T
7 u u( M/ k* V4 E: t9 b) f; d- D; j# @( q* c( m5 P+ ~& Z* n* Q
(2)冲孔模 采用冲子冲除锻件孔内连皮。冲孔凹模起支撑锻件的作用，冲子刃口部分的尺寸按冲孔尺寸确定。 # m2 z1 Z/ M' W+ |: K
4 n6 c. C5 N/ N$ F# @5 P# X6 R(3)切边模 切边模刃口尺寸按成形模型尺寸单边间隙1mm设计，凸凹模间隙取单边间隙2.5mm；边模平而勺成形下模一致，采用螺栓压板紧周；切边模凹模用Cr12MoV材料制作，模具热处婵淬火硬度42～46HRC；切边凸模起传递压力的作用，采用5CrMnMo材料，模具热处删淬火硬度42～46HRC。 : I) ?* Q. A4 c9 }7 p% R3 V' p+ n7 h
0 E+ P$ k& ~7 i' G c U
5．结语
; }' |, {% K- I V9 B# U w$ c4 Q9 y6 } f8 J- m1 t
重型汽车制动板的锻造，虽然繁杂、工步多，但通过集思广益，我们充分利用现有的生产条件，大批量锻造生产了重型汽车制动板，满足了重型汽车车轴零部件出口的市场低价位配套的要求，提升了企业的模锻竞争力，开拓了经营市场，为企业赢得了声誉和经济效益。 |
|
发表于 2010-8-17 09:54:36