汽车曲轴锻压模具制造技术

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1、汽车曲轴锻压模具制造技术汽车曲轴锻压模具制造技术汽车曲轴锻压模具制造技术汽车曲轴锻压模具制造技术汽车曲轴锻压模具制造技术汽车曲轴锻压模具制造技术汽车曲轴锻压模具制造技术汽车曲轴锻压模具制造技术汽车曲轴锻压模具制造技术汽车曲轴锻压模具制造技术汽车曲轴锻压模具制造技术模具制造技术肖国红荣星集美大学工程技术学院361012通过分析5Cr2NiMoVSi热锻模具材料和MSC.SuperForge锻造模具仿真软件的性能,阐述了“江铃Jx495Q1型汽车曲轴热锻压模具的设诗裁连’j亨法汽车曲轴;锻压;模具制造引言“江铃JX493Q1型”汽车曲轴配装在江铃汽车股份公司生产

2、的JX493Ql(4JR1)型柴油机上,其主机主要作为该公司生产的1.5—2.75吨NKR,NHR轻型客货车,面包车的配套动力,曲轴的材质采用QT800—2牌号的高强度球铸铁,产品的热处理工序采用正火处理,并在轴颈表面采用超强度离子氮化处理,处理后表面硬度和疲劳强度明显增加,具有更高的可靠性和使用寿命.图1为该型曲轴的零件图,由于被锻造零件的大尺寸,在锻造模具材料选型,热处理和模具设计上必须采用合理的制造工艺,才能保证在中高温热锻过程中获得满意的曲轴产品质量.1模具材料选型1.1材料的机械性能在严酷的工作环境下,热作锻压模具必须具有如下性能_】I?(1)必须

3、具有高强度,高韧性,足够硬度和耐磨性.在热锻过程中,模具要承受压应力,拉应力,弯曲应力以及冲击应力,还要经受锻压过程中与工件之间强烈的摩擦.(2)必须具有高的回火稳定性.在工作过程中模具与炽热金属经常接触,型腔表面温度可达400～600~C,模具材料的高回火稳定性保证了模具工作时仍具有高强度和韧性.(3)必须具有抗热疲劳的能力.在热锻过程中,模具反复受到炽热工件的加热和冷却交替作用,极易引起龟裂现象,一定的抗热疲劳能力保证了模具的使用寿命和生产质量.因此,热作模具用钢需要更好的机械性能和热处理性能.1.2模具材料的选取常用的热作模具用钢根据模具类型,工作条件

4、可以有不同的选择.根据该型曲柄的几何尺寸和热锻加工方法,在目前国内常用的热作模具钢中,一般可选择5CrNiMo,4Cr5MoV1Si,5Cr2NiMOVSi等牌号,其化学成分见表l1.5CrNiMO作为高韧性热作模具钢,具有良好的塑性,韧性,尺寸效应不敏感性,是目前使用量比较大的锻模钢.但由于碳化物形成元素含量低,其热稳定性差,高温强度低.同时因淬火出油温度低而容易开裂.在200E左右出油空冷时,在模具表面虽获得一层马氏体组织,但芯部仍处于奥氏体状态,当在工作过程中于380℃～450E回火时,心部的过冷奥氏体即转变为上贝氏体组织,冲击韧性极差,模具寿命降低,

5、因此不能满足该曲柄大面积锤锻模的需要.4Cr5MoVlSi(}H当于美国AISI/SAE钢系H13牌号)属于铬钼类钢I,具有高的抗冲击能力,高淬透性和良好的冷热疲劳性,可满足锤锻中火模块的需要,但在高温下会发生脱碳而增加热裂的倾向,工作温度也一般不超过600E,难以满足锻造该曲柄的要求.为了弥补上述钢材的不足,采用国产近年新开发的5Cr2NiMoVSi作为曲轴热锻模具钢材.该钢材中既含有较高的Cr和Mo,又加入了少量的V,提高了钢的淬透性.试样的截面尺寸在500ramX500mm以图1江铃JX493Q1(4JB1)型汽车曲轴尺寸简图下的模具经970～990~

6、C淬火,650～680’C回火后,硬度可达HRC36～44,还具有二次硬化能力,高温强度比5CrNiMo钢高50%,模具使用寿命是同等5CrNiMo钢制模具的数倍,具有优良的机械和热处理性能.在实际生产中,选用该钢材作为锻模用钢.2热锻模具设计由于汽车工业在我国的迅猛发展,锻模尤其是精密锻模应用的比重越来越大.在模具设计与制造领域,采用维CAD/CAM软件已成为设计的重要辅助手段,配合CNC加工技术和模具零件的快速成组制造技术,模具制造的精度和效率不断提高[412.1MSC.SuperForge锻造模具仿真设计MSC.SuperForge作为先进的工业锻造过

7、程仿真软件包,在全球着名锻造公司和零部件供应商中得到广泛应用II.利用MSC.SuperForge的锻造仿真技术,将被锻造的产品特征融入锻模中,通过功能极强的有限体积求解器算法和windows可视化的人机界面,可得到产品锻造后的仿真数据,极大地便利了锻造模的设计,减少实验次数,缩短_『锻造工艺的开发周期.MSC.SuperForge仿真软件包具有如下主要特性:(1)支持直接的几何模具形状特征输入;(2)可在模具表面自动定位1二件,支持全自动多道次锻造;下转第141页.C][=jC二至二==)[亟口…]霸襞]‘匝蕊丽亘口[二蔓要二]‘[]圈tC二麴图2锻压模具

8、制造流程图表1部分热锻模具钢的化学成分(质量分数)(