楔横轧工艺在汽车半轴

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1、楔横轧工艺在汽车半轴生产中的应用山东建筑工程学院袁文生王芳一、前言汽车半轴是汽车驱动系统中的一个重要零件，也是典型的长轴类锻件（如图1所示）。其杆部细长，头部较大呈盘壮，主要变形区集中在头部，杆部变形较少。其传统的锻造工艺有：1）平锻机锻造。平锻机有立式和卧式两种型式，是传统的锻造半轴的设备。一般应用3~5个工位，使头部逐渐变形至最终所需形状，而杆部不参加变形。此种工艺优点是锻件成形工艺稳定、效率高；缺点是杆部无法变形，另外设备一次性投资较大、设备维护费用高、工人劳动强度大也是许多厂家较少采用的原因之一。2）摆碾机

2、锻造。用摆碾机使半轴的头部成形，而杆部再利用车削的方法达到形状要求是许多中小型工厂普遍采用的生产工艺。其工艺过程是：首先对坯料进行局部加热,在油压机或螺旋压力机上进行端头墩粗,当金属聚集到一定程度之后,再到摆碾机上进行头部摆碾成型。该工艺特点是，一般需两火加热，因此能耗大生产效率低。以上两种典型工艺方法，均采用局部墩粗工艺使头部成形而杆部不参加变形。而杆部成形最终是依靠机加工的方法来达到所要求的形状尺寸，这样杆部纤维切断，影响了杆部机械性能，而且材料利用率、生产效率也非常低。楔横轧工艺是最近十几年来发展的一种轴类零件

3、少无切削加工新工艺，该工艺是利用两个同向旋转的轧模,使坯料逐步变形以达到径向减小轴向增长的工艺方法。其具有生产效率高、功率消耗低、模具寿命长自动化程度高等特点。对于汽车半轴锻件，可以利用楔横轧工艺使其杆部变形达到所需形状尺寸，而且不需要再加热，直接应用摆碾机完成头部的加工。二、楔横轧半轴生产线简介图2所示是东北一汽车半轴厂应用楔横轧工艺生产汽车半轴的生产线示意图。生产工艺流程如下下料中频感应加热双辊楔横轧轧制杆部两台摆碾机摆头部冷校正杆部抛丸清理热处理车端部冷轧花键检验入库按尺寸要求下好的坯料，经人工摆放到中频感应加

4、热炉入口，通过炉口的自动送料机构将坯料送入到中频感应加热炉内,加热好的坯料由炉口自动出炉,在出炉口设置温度检测装置,以检测坯料的温度。通过温度检测，正常温度的坯料直接进入下一工序，而过烧、欠温的坯件，则各自分检到各自的通道，落入料箱。由加热炉正常温度通道输送过来的坯件，直接进入到楔横轧机的自动送料装置内，按照设定的节拍自动送料机构将坯料送入到轧机的轧制空间，机器旋转一周，即完成杆部轧制过程。轧好的轧件从轧机的出料口落到输送带上送到下一工序--摆碾机的工作位置。一台楔横轧机可以同时供两台摆碾机工作，摆碾机上的操作是靠人

5、工进行上下料。从摆碾机上完成的半轴毛坯，即进入后续的冷加工工序，至此，热加工工序结束。三、D46-1250双辊楔横轧机根据生产厂家半轴产品规格，本条生产线采用D46-1250双辊楔横轧机，作为本条生产线的主要设备。该机采用整体式结构，使其具有刚度高、结构紧凑、外形美观占地面积小等特点；使主机和传动机构紧贴在一起，实现机器全封闭并装有制动器和离合器；采用PLC控制技术可实现连续、半自动单次及调整等工作模式；上轧辊可实现上下直线移动以调节轧辊间距，并有电动和手动两种调整方式以实现粗调和微调；下轧辊通过齿轮箱中的相位调整机

6、构可实现±20°的旋转运动以调整模具的相位；采用的刚性破坏式超负荷保护装置可实现机器的安全保护,且具有更换方便、快捷成本低等优点；主机上安装有可开式导向板结构，使模具的安装和维修更为方便和快捷。另外，本机还带有气动式自动送料机构，可确保送料准确可靠、位置可调。该机主要技术参数如下：（1）机器型号：D46-1250（2）轧辊中心距：1250mm（3）轧辊直径：980mm（4）轧辊长度：1200mm（5）可轧坯料最大直径：120mm（6）轧辊转速：6~8r/min（7）轧辊中心距调节量：±40mm(8)下轧辊相位调节量：

7、±20四、汽车半轴楔横轧工艺设计由以上分析可知，楔横轧工艺只能完成对汽车半轴杆部的轧制。以图1为依据并考虑摆碾机的摆碾比，楔横轧毛坯图需简化成图3所示形状。分析图3知，该轧件为一典型长轴类件，其断面收缩率为62%，可以进行一道次轧制；变形长度长为764mm，考虑到轧机轧辊周长，可采用较传统的楔横轧工艺即单楔轧制，成形角α=25°展宽角β=9°。在设计模具时，应特别注意的是；由于变形部位较长，为了避免轧件中部产生疏松等缺陷的产生，应使已轧部位逐渐脱离轧模，即在模具已成形部分轧制面应低于成形面。该轧模共有三部分组成，即楔

8、入段、成形段和整形段。五、结论1．采用楔横轧工艺+摆碾工艺能够使汽车半轴毛坯的杆部得到了变形加工，从而较好的解决了传统的半轴锻造生产工艺杆部不能变形的缺点，是理想的替代工艺。同时该工艺具有生产效率高、节材、节能、自动化程度高等优点。2．所设计的楔横轧工艺，参数合理、工艺稳定，能满足后续工序的要求及对杆部质量的要求。一模一件工艺可以供两台摆碾机同