一种万向节双联叉封闭热挤压锻造加工方法与流程

1.本发明涉及万向节双联叉锻造技术领域，具体为一种万向节双联叉封闭热挤压锻造加工方法。


背景技术：

2.现有的一些工程机械及车辆转向驱动桥通常采用单联万向节作为转向驱动装置，当传动偏转角较大时，这种驱动装置的转速和扭矩均会产生较大的波动，导致传动过程中无法实现主动轴和从动轴之间的等速传动，并且容易造成振动而损坏机件，其噪音也较大，传动不够平稳，不能满足传动偏转角较大时的平稳性要求，为了解决上述问题，目前大都采用双联叉的形式，现有万向节双联叉的装配，一般是先将万向节与花键轴叉装配，后将双联叉与万向节装配，万向节与花键轴叉及双联叉装配前应将万向节外圈轴承拆下，通过压装机依次将十字轴、花键轴叉、外圈压装，完成万向节与传动轴的装配。
3.锻造过程中，万向节双联叉毛坯在生产过程中需用较大吨位的锻造压力机进行生产，对加热后的圆坯料通过上、下模具实现压合得到毛坯，但是引起较大吨位的锻造压力机设备投入资金和电力消耗都很大，材料利用率较低，并且后期机加工出安装十字轴的耳孔加工余量特别大，难以满足锻造企业节能降耗、降低成本、提高效率的要求，针对万向节双联叉的锻造工艺流程主要包括原材料下料、加热、锻造、切割、冷却和正火炉正火，其中在锻造时，目前的万向节双联叉锻造成型时得到的成品，其外部总是带有余料块，这种余料块不仅会造成材料的浪费，在成型完成后，还需要对余料块进行切割打磨，无形中增加了工作人员的工作量，使得法兰式万向节滑套整体的制造效率较低，现有技术在锻造过程中，存在锻造材料利用率低、产品废品率高、能耗大等问题，因此，我们提出一种万向节双联叉封闭热挤压锻造加工方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种万向节双联叉封闭热挤压锻造加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种万向节双联叉封闭热挤压锻造加工方法，工件锻造的具体步骤为：
6.s1：首先在普通锻压机上进行预锻造，根据所需要的万向节双联叉尺寸进行下料，得到锻件粗料；
7.s2：将锻件粗料进行反挤处理，使得锻件粗料中心的挤压区域反向挤出形成余料块，同时会使其内部的预剪切余料随之向外移动，并最终位于余料块与锻件粗料的接触处附近；
8.s3：通过中频炉对锻件粗料进行加热，加热之后进行急降温退火处理，并多次重复该步骤，使得预剪切余料在余料块内部附近裂解，从而在余料块和锻件粗料之间形成多个孔洞，使得连接强度降低，对锻件粗料先进行退火再进行镦粗处理，之后再进行抛丸、磷皂
化处理得到预锻件；
9.s4：对预锻件进行精锻成型，精锻模具采用封闭锻造工艺，无飞边锻造，在精锻模具中设计通气孔，然后在专用锻造设备上把预锻件放到双联叉模具下模腔中，专用锻造设备上的牵引机构带动上模垂直向下与下模进行合模，合模后由楔块锁模机构进行双联差上、下模具之间的锁模，锁模后，推动机构快速推动使坯料充满模腔，随后推动机构回位，这样楔块锁模机构回位，最后牵引机构带动上模回位，得到带有预留盲孔即对应于耳孔的双联叉锻造毛坯；
10.s5：控制预断球对余料块进行单侧撞击，直至余料块半自脱落，同时切掉毛坯双联叉上的多余材料后，将其冲切形成圆弧形，然后对双联叉去毛刺，再依次对花键抽齿和中孔拉伸，锻件锻好后直接进入多用回炉淬火，采用余温正火工艺然后出炉；
11.s6：对正火处理之后的工件表面进行喷砂处理，并且对喷砂过后工件进行防锈处理，然后对防锈处理后的工件节叉部分进行磨耳孔处理即可。
12.优选的，s5步骤中冷挤压的具体步骤为：
13.第一步：将液压锻造机压力设置为50吨/mpa，然后挤压双联叉，然后将液压锻造机的主缸与侧缸退回；
14.第二步：将液压锻造机的下冲头移到抽孔位置，液压锻造机的主缸与侧缸同时压下，加压到10mpa使抽孔到位，这样可以完成中孔的拉伸，然后将主缸与侧缸同时退回；
15.第三步：将液压锻造机下冲头移到抽齿位置，液压锻造机的主缸与侧缸同时压下，加压到5mpa，直至抽齿至所需尺寸即可完成花键抽齿，然后主缸与侧缸同时退回。
16.优选的，s3步骤中抛丸时将产品放入抛丸机，选用80号钢砂，抛丸15-20分钟，去掉表面的氧化层及少量的毛刺。
17.优选的，磷皂化的方法为：首先将抛丸后的工件水洗后放入60-70摄氏度的磷化液中磷化20-30分钟，再将磷化好的工件用水洗干净后放入皂化池中于70-80摄氏度皂化处理15-30分钟。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.1.本发明首先进行锻件粗料预锻造，这样在对其进行反挤处理结束后，预剪切余料最终位于余料块与锻件粗料的接触处附近，配合加热升温和急降温退火的操作，并重复该步骤，能够使得预剪切余料在内部汽化的水急剧增大的膨胀挤压力的作用，预剪切余料能够裂解，从而使得余料块与锻件粗料的连接处产生多个孔洞，从而降低二者连接强度，然后对预锻件进行精锻成型，配合单侧敲击的操作，可以在反挤后实现余料块的半自脱落，使得在对余料块进行加热时，内部的预剪切余料能够更快地受热，使得升温更快，从而有效加速预剪切余料在余料块和双联叉之间的裂解速度，从而有效加快双联叉成品的制备效率，一方面降低后期对余料块进行处理的工作量，另一方面可显著降低材料的浪费；
20.2.本发明精锻模具采用封闭锻造工艺，在精锻模具中设计通气孔，进行精锻成型，可以减少锻件的原材料消耗，充分利用了锻造余热，提高了能量利用的高效性，还保证处理后的锻件，其金相组织细小且均匀分布，实现了无飞边锻造，减少了产品报废率，提高了产品的合格率，大大降低了能耗；
21.3.本发明采用液压锻造机进行冷挤压，采用冷压成型工艺，冷压是对物料在结晶温度以下的成型加工，是在回复温度以下进行的锻造，表面质量好，尺寸精度高，使金属强
化，有效地保护了材料本身的分子结构，提高零件的强度，加热过程中材料内部的分子结构发生变化，加工时只能一次挤压成型，冷压可以多段多次加工保护了材料的组织结构发生变化，且多段液压过后产品内部纹路清晰，未形成断裂痕迹，冷压前进行退火处理，使材料更容易成型且不易变形，冷压后进行热加工处理，提高了产品的硬度及韧性，降低了产品表面的脱碳的情况。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.本发明提供一种技术方案：一种万向节双联叉封闭热挤压锻造加工方法，工件锻造的具体步骤为：
24.s1：首先在普通锻压机上进行预锻造，根据所需要的万向节双联叉尺寸进行下料，得到锻件粗料；
25.s2：将锻件粗料进行反挤处理，使得锻件粗料中心的挤压区域反向挤出形成余料块，同时会使其内部的预剪切余料随之向外移动，并最终位于余料块与锻件粗料的接触处附近；
26.s3：通过中频炉对锻件粗料进行加热，加热之后进行急降温退火处理，并多次重复该步骤，使得预剪切余料在余料块内部附近裂解，从而在余料块和锻件粗料之间形成多个孔洞，使得连接强度降低，对锻件粗料先进行退火再进行镦粗处理，之后再进行抛丸、磷皂化处理得到预锻件；
27.s4：对预锻件进行精锻成型，精锻模具采用封闭锻造工艺，无飞边锻造，在精锻模具中设计通气孔，然后在专用锻造设备上把预锻件放到双联叉模具下模腔中，专用锻造设备上的牵引机构带动上模垂直向下与下模进行合模，合模后由楔块锁模机构进行双联差上、下模具之间的锁模，锁模后，推动机构快速推动使坯料充满模腔，随后推动机构回位，这样楔块锁模机构回位，最后牵引机构带动上模回位，得到带有预留盲孔即对应于耳孔的双联叉锻造毛坯；
28.s5：控制预断球对余料块进行单侧撞击，直至余料块半自脱落，同时切掉毛坯双联叉上的多余材料后，将其冲切形成圆弧形，然后对双联叉去毛刺，再依次对花键抽齿和中孔拉伸，锻件锻好后直接进入多用回炉淬火，采用余温正火工艺然后出炉；
29.s6：对正火处理之后的工件表面进行喷砂处理，并且对喷砂过后工件进行防锈处理，然后对防锈处理后的工件节叉部分进行磨耳孔处理即可；
30.s5步骤中冷挤压的具体步骤为：
31.第一步：将液压锻造机压力设置为50吨/mpa，然后挤压双联叉，然后将液压锻造机的主缸与侧缸退回；
32.第二步：将液压锻造机的下冲头移到抽孔位置，液压锻造机的主缸与侧缸同时压下，加压到10mpa使抽孔到位，这样可以完成中孔的拉伸，然后将主缸与侧缸同时退回；
33.第三步：将液压锻造机下冲头移到抽齿位置，液压锻造机的主缸与侧缸同时压下，
加压到5mpa，直至抽齿至所需尺寸即可完成花键抽齿，然后主缸与侧缸同时退回；
34.s3步骤中抛丸时将产品放入抛丸机，选用80号钢砂，抛丸15-20分钟，去掉表面的氧化层及少量的毛刺；
35.磷皂化的方法为：首先将抛丸后的工件水洗后放入60-70摄氏度的磷化液中磷化20-30分钟，再将磷化好的工件用水洗干净后放入皂化池中于70-80摄氏度皂化处理15-30分钟；
36.本发明首先进行锻件粗料预锻造，这样在对其进行反挤处理结束后，预剪切余料最终位于余料块与锻件粗料的接触处附近，配合加热升温和急降温退火的操作，并重复该步骤，能够使得预剪切余料在内部汽化的水急剧增大的膨胀挤压力的作用，预剪切余料能够裂解，从而使得余料块与锻件粗料的连接处产生多个孔洞，从而降低二者连接强度，然后对预锻件进行精锻成型，配合单侧敲击的操作，可以在反挤后实现余料块的半自脱落，使得在对余料块进行加热时，内部的预剪切余料能够更快地受热，使得升温更快，从而有效加速预剪切余料在余料块和双联叉之间的裂解速度，从而有效加快双联叉成品的制备效率，一方面降低后期对余料块进行处理的工作量，另一方面可显著降低材料的浪费；
37.且本发明精锻模具采用封闭锻造工艺，在精锻模具中设计通气孔，进行精锻成型，可以减少锻件的原材料消耗，充分利用了锻造余热，提高了能量利用的高效性，还保证处理后的锻件，其金相组织细小且均匀分布，实现了无飞边锻造，减少了产品报废率，提高了产品的合格率，大大降低了能耗；
38.且本发明采用液压锻造机进行冷挤压，采用冷压成型工艺，冷压是对物料在结晶温度以下的成型加工，是在回复温度以下进行的锻造，表面质量好，尺寸精度高，使金属强化，有效地保护了材料本身的分子结构，提高零件的强度，加热过程中材料内部的分子结构发生变化，加工时只能一次挤压成型，冷压可以多段多次加工保护了材料的组织结构发生变化，且多段液压过后产品内部纹路清晰，未形成断裂痕迹，冷压前进行退火处理，使材料更容易成型且不易变形，冷压后进行热加工处理，提高了产品的硬度及韧性，降低了产品表面的脱碳的情况。
39.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种万向节双联叉封闭热挤压锻造加工方法，其特征在于：工件锻造的具体步骤为：s1：首先在普通锻压机上进行预锻造，根据所需要的万向节双联叉尺寸进行下料，得到锻件粗料；s2：将锻件粗料进行反挤处理，使得锻件粗料中心的挤压区域反向挤出形成余料块，同时会使其内部的预剪切余料随之向外移动，并最终位于余料块与锻件粗料的接触处附近；s3：通过中频炉对锻件粗料进行加热，加热之后进行急降温退火处理，并多次重复该步骤，使得预剪切余料在余料块内部附近裂解，从而在余料块和锻件粗料之间形成多个孔洞，使得连接强度降低，对锻件粗料先进行退火再进行镦粗处理，之后再进行抛丸、磷皂化处理得到预锻件；s4：对预锻件进行精锻成型，精锻模具采用封闭锻造工艺，无飞边锻造，在精锻模具中设计通气孔，然后在专用锻造设备上把预锻件放到双联叉模具下模腔中，专用锻造设备上的牵引机构带动上模垂直向下与下模进行合模，合模后由楔块锁模机构进行双联差上、下模具之间的锁模，锁模后，推动机构快速推动使坯料充满模腔，随后推动机构回位，这样楔块锁模机构回位，最后牵引机构带动上模回位，得到带有预留盲孔即对应于耳孔的双联叉锻造毛坯；s5：控制预断球对余料块进行单侧撞击，直至余料块半自脱落，同时切掉毛坯双联叉上的多余材料后，将其冲切形成圆弧形，然后对双联叉去毛刺，再依次对花键抽齿和中孔拉伸，锻件锻好后直接进入多用回炉淬火，采用余温正火工艺然后出炉；s6：对正火处理之后的工件表面进行喷砂处理，并且对喷砂过后工件进行防锈处理，然后对防锈处理后的工件节叉部分进行磨耳孔处理即可。2.根据权利要求1所述的一种万向节双联叉封闭热挤压锻造加工方法，其特征在于：s5步骤中冷挤压的具体步骤为：第一步：将液压锻造机压力设置为50吨/mpa，然后挤压双联叉，然后将液压锻造机的主缸与侧缸退回；第二步：将液压锻造机的下冲头移到抽孔位置，液压锻造机的主缸与侧缸同时压下，加压到10mpa使抽孔到位，这样可以完成中孔的拉伸，然后将主缸与侧缸同时退回；第三步：将液压锻造机下冲头移到抽齿位置，液压锻造机的主缸与侧缸同时压下，加压到5mpa，直至抽齿至所需尺寸即可完成花键抽齿，然后主缸与侧缸同时退回。3.根据权利要求1所述的一种万向节双联叉封闭热挤压锻造加工方法，其特征在于：s3步骤中抛丸时将产品放入抛丸机，选用80号钢砂，抛丸15-20分钟，去掉表面的氧化层及少量的毛刺。4.根据权利要求3所述的一种万向节双联叉封闭热挤压锻造加工方法，其特征在于：磷皂化的方法为：首先将抛丸后的工件水洗后放入60-70摄氏度的磷化液中磷化20-30分钟，再将磷化好的工件用水洗干净后放入皂化池中于70-80摄氏度皂化处理15-30分钟。

技术总结
本发明公布了一种万向节双联叉封闭热挤压锻造加工方法，工件锻造的具体步骤为：将锻件粗料进行反挤处理；通过中频炉对锻件粗料进行加热，加热之后进行急降温退火处理，并多次重复该步骤，使得预剪切余料在余料块内部附近裂解，从而在余料块和锻件粗料之间形成多个孔洞，使得连接强度降低，对锻件粗料先进行退火再进行镦粗处理，之后再进行抛丸、磷皂化处理得到预锻件；对预锻件进行精锻成型，精锻模具采用封闭锻造工艺，无飞边锻造，在精锻模具中设计通气孔；对正火处理之后的工件表面进行喷砂处理，并且对喷砂过后工件进行防锈处理，减少了产品报废率，提高了产品的合格率，大大降低了能耗。低了能耗。


技术研发人员：宗睿
受保护的技术使用者：安徽永益汽车部件有限公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/3/8