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铝合金控制臂锻件锻造工艺和模具设计
发布日期:2020-05-22  来源:金属铸锻焊技术  作者:冯海林  浏览次数:340
核心提示:随着汽车轻量化的要求,铝合金锻件在汽车上的应用越来越广泛,特别在轿车上的应用,已经成为轿车的发展必然趋势。我国大多数铝合
      随着汽车轻量化的要求,铝合金锻件在汽车上的应用越来越广泛,特别在轿车上的应用,已经成为轿车的发展必然趋势。我国大多数铝合金锻件都依赖进口。我们作为专业零部件生产厂商,经过几年的摸索.在铝合金锻造生产、生产管理、技术应用及模具设计方面都积累了一定的经验。

一、控制臂锻件工艺方案确定

图1为某汽车厂生产的铝合金控制臂锻件。该锻件形状比较复杂、外形比较大,截面变化比较大。由于国内没有厂家生产的产品可以借鉴,国外厂商又对这类锻件的锻造工艺保守严密.因此。为了生产出合格的锻件,

我们开始采取三火锻造,分别是弯曲雏锻、预锻、终锻。这种工艺虽然能保证生产,但生产过程中存在成本偏高、废品率偏高、生产周期过长、清洗次数过多、打磨次数多、打磨量大等问题。雏锻采用闭式锻造.在锻造过程中由于阻力太大,材料流动不畅.造成模具损伤严重,雏锻毛坯球销孑L处缺料很严重.中间腹板裂纹很严重。虽然预锻和终锻形状很相近.留给终锻的变形量又很小,但由于雏锻与终锻差异太大,故又不能取消预锻。根据以上状况和DEFORM的模拟,我们对工艺方案重新确定,由原来的三火改为两火,即弯曲预锻和终锻.取消了雏锻;将锻造用棒料尺寸由Φ100mm缩小为Φ85mm,节省材料1.8kg,材料利用率提高12%。

二、弯曲模具设计

对该控制臂的弯曲模具设计除按一般原则考虑之外,在弯曲上模凸起部分做出较大圆弧,使坯料的内侧一边超出预锻模膛,使得坯料两侧排出的飞边汇合形成的折叠不致延伸刭锻件上;并且在弯曲模膛的凸起部分做出较大的弧形凹槽。包容更多的金属以充填锻件球销孔【1.21。见图】。

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三、预锻模具设计

由于新方案模具设计的关键在预锻。二火锻造中预锻要完成三火锻造中雏锻、预锻二工步金·属变形。因此这也是目前我们在铝合金二火锻造中的难点。对预锻毛坯图设计。制定了一种新的设计原则.它既不同于以往的铝合金锻造预锻型槽的没计原则.也和传统的钢锻造的预锻型槽不同,而且形状尽可能与终锻毛坯接近。由于开始采用闭式锻造,因此在生产中存在的问题比较多。为此,我们决定采用闭式挤压工艺.其闭式挤压腔如图3。

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  这种半闭式锻造工艺,在成型过程中,既有充满型槽所需的阻力,又能使金属在型槽中合理流动,多余的金属流到飞边槽,使得锻件内部、外部都较少出现问题,从而实现了比较精细的预锻,而且模具损坏率也比较低,只有原来的1/5。

设计完成后。我们在DEFORM软件上进行模拟,发现中间腹板处金属流动不畅。产生穿透腹板的折叠。通过对闭式挤压腔间隙和分模面出圆角的凋整,再次模拟没有发现问题,如图4。

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四、终锻模具设计

客户提供了锻件图和毛坯数字模拟.终锻型槽就是在锻件图基础上加上收缩率设计。但考虑到铝合金材料的特殊性,进行终锻模具设计时还得考虑以下几个方面的问题。

(1)毛边位置按顾客提供的数字模拟位置确定。

通常铝合金用的锻模,其毛边厚度及型槽与毛边桥部的连接半径比模锻钢毛坯的锻模一般约大30%131,但该铝合金锻件所用材料6082塑性比较好,在实际生产中,毛边桥部高度可以取小些。大约为钢制模锻件的10%左右.仓部采用双仓形式。

(2)为了防止在切边时在分模面处产生撕裂,切边刃口尺寸应按上下模交线.向外放0.5~0.8raino

(3)由于该锻件截面变化比较大,在锻后热处理过程中会产生变形,为了保证以后加工,将衬套尺寸在公差范围内放大一定量。

(4)为了消除粘模、起皮和表面粗糙,保证模具型槽表面粗糙度要低于RaO.2。

五、结束语

在模具设计过程中。将已有的实践经验和DEFORM软件模拟有机地结合起来.有利于对原有产品的工艺优化和对新产品的工艺设计.从而在尽可能小的成本下生产出合格的锻件。

参考文献:

[1]中国机械工程学会锻压分会.锻压手册[M].北京:机械工业出版社.1992.

[2] 锻模设计手册编写组.锻模设计手册[M】.北京:机械工业出版社.1991.

[3] 张士林,任颂赞.简明锅合金手册【M】.上海:上海科学技术文献出版社.1998.田

 

 


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