傳動(dòng)軸鍛件主要有花鍵軸叉、花鍵軸、焊接叉、法蘭叉、花鍵套和滑動(dòng)叉六大類產(chǎn)品，其中軸類鍛造生產(chǎn)工藝是通過(guò)中頻爐加熱后，在熱模鍛壓力機(jī)上采用鐓粗后精鍛或直接進(jìn)行臥式粗鍛和精鍛傳統(tǒng)工藝鍛造。這樣，對(duì)于花鍵軸叉類鍛件（圖1)的棒料規(guī)格通常按軸類叉部大小選定棒料直徑，而叉部直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于柄部直徑，由于在熱模鍛設(shè)備上不能對(duì)花鍵軸叉的棒料直接制坯，從而鍛打后柄部就會(huì)產(chǎn)生很多飛邊，致使材料利用率低。

圖1 花鍵軸叉類鍛件

新工藝研發(fā)實(shí)施過(guò)程

重型花鍵軸叉自動(dòng)鎖緊制坯裝置和制坯模具

重型花鍵軸叉是在4000噸熱模鍛壓力機(jī)上鍛打，但4000噸熱模鍛壓力機(jī)最大封閉高度只有380mm，無(wú)法進(jìn)行重型軸叉棒料頭部鐓粗制坯，我公司自主開(kāi)發(fā)了自動(dòng)鎖緊制坯裝置和制坯模具，先在重型花鍵軸叉4000噸熱模鍛壓力機(jī)上進(jìn)行頭部鐓粗制坯再進(jìn)行鍛造，減少重型花鍵軸類柄部飛邊，提高材料利用率。

⑴設(shè)計(jì)制坯模夾緊機(jī)械裝置，裝置示意圖見(jiàn)圖2。

⑵下模架側(cè)向開(kāi)口槽，示意圖見(jiàn)圖3。

圖2 制坯模夾緊機(jī)械裝置示意圖

⑶設(shè)計(jì)可調(diào)鐓粗機(jī)械裝置，示意圖見(jiàn)圖4。

⑷設(shè)計(jì)不同鍛件制坯模具，示意圖見(jiàn)圖5。

⑸在電氣控制系統(tǒng)上當(dāng)加熱棒料從側(cè)向放入制坯模夾緊裝置后用氣缸自動(dòng)關(guān)閉鎖緊，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)制坯后滑塊回到上死點(diǎn)時(shí)，夾緊裝置自動(dòng)解鎖松開(kāi)，然后從側(cè)向?qū)⒅婆髁先〕龅筋A(yù)鍛工位，從而實(shí)現(xiàn)了循環(huán)自動(dòng)鎖緊制坯，大幅減少了柄部的飛邊。

中輕型軸叉類鍛件采用立鍛制坯加臥鍛成形

圖3 下模架側(cè)向開(kāi)口槽示意圖

圖4 可調(diào)鐓粗機(jī)械裝置示意圖

圖5 鍛件制坯模具示意圖

圖6 采用二工位臥鍛工藝成形后柄部飛邊多

對(duì)于中輕型軸叉類鍛件叉部大柄部細(xì)的軸叉類鍛件一直以來(lái)采用二工位臥鍛成形工藝，此工藝只能按叉部大小選擇材料規(guī)格，而由于柄部細(xì)，在成形后柄部飛邊多，如圖6所示。

立鍛制坯加臥鍛成形新工藝是按照柄部直徑和長(zhǎng)度確定柄部直徑和重量，按照叉部直徑和長(zhǎng)度確定鐓粗直徑和長(zhǎng)度，按照叉部鐓粗直徑和長(zhǎng)度計(jì)算出叉部重量，最后確定棒料直徑、長(zhǎng)度和重量，設(shè)計(jì)不同產(chǎn)品制坯模具進(jìn)行頭部制坯鐓粗后鍛打，減少柄部飛邊，花鍵軸叉采用頭部制坯工藝后材料利用率提高10%以上，第一工位先將叉部進(jìn)行制坯鐓粗，第二工位進(jìn)行臥鍛成形，不僅保證了叉部不缺肉，而且使柄部飛邊大幅減小，如圖7所示。

模具阻力溝和飛邊庫(kù)工藝研究

通過(guò)增加阻力溝和對(duì)飛邊庫(kù)工藝改進(jìn)，在鍛打過(guò)程中當(dāng)飛邊向型腔外流的過(guò)程中就會(huì)受到阻力溝的阻擋，材料向外流的阻力加大，向型腔外流動(dòng)速度低于向型腔內(nèi)流動(dòng)速度，如圖8所示。鋁合金鍛件

焊接叉鍛件采用半封閉內(nèi)鎖扣模具

設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出一種半封閉內(nèi)鎖扣模具，并利用半封閉鎖扣模具前后兩側(cè)橋部外側(cè)位置設(shè)計(jì)鎖扣。上下模具合模后的間隙只有0.2～0.3mm，這樣在鍛打過(guò)程中上下模型腔位置因鎖扣的作用，相對(duì)位置只允許0.2～0.3mm的偏移，并在耳部分模面位置增加阻力溝，減緩材料流出型腔。從而使半封閉內(nèi)鎖扣模具既達(dá)到節(jié)材降本，又達(dá)到防止錯(cuò)模的目的，如圖9所示。

花鍵套類采用無(wú)縫管鍛造

由于花鍵套類中間是需加工通孔后加工花鍵，而現(xiàn)有的花鍵套鍛造是采用圓鋼下料后鍛打，鍛件車加工需要鉆孔后車內(nèi)圓，不僅浪費(fèi)了材料，還增加了車加工成本，項(xiàng)目組對(duì)模具沖頭進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，按花鍵套柄部壁厚及外徑選定了無(wú)縫鋼管，這樣不僅節(jié)約了材料消耗，而且取消了車加工鉆孔工序，提高了機(jī)加工生產(chǎn)效率，如圖10所示。

圖7 立鍛制坯加臥鍛新工藝成形后柄部飛邊大幅減小

圖8 模具增加阻力溝和對(duì)飛邊庫(kù)工藝改進(jìn)

圖9 半封閉內(nèi)鎖扣模具

圖10 無(wú)縫鋼管鍛造新工藝

新工藝應(yīng)用與總結(jié)

⑴自動(dòng)鎖緊裝置已成功安裝在4000噸熱模鍛壓力機(jī)模架上使用，現(xiàn)重型花鍵軸叉頭部鐓粗制坯工藝已推廣到72系列、68系列、57系列、52系列共10個(gè)型號(hào)的花鍵軸叉，年節(jié)材350噸。

⑵中輕型花鍵軸叉頭部鐓粗制坯工藝已推廣了4個(gè)型號(hào)的中輕型花鍵軸叉鍛件，年節(jié)材198.5噸。

⑶花鍵套采用無(wú)縫鋼管鍛打的工藝，現(xiàn)已對(duì)批量最大的兩個(gè)型號(hào)花鍵套鍛件進(jìn)行推廣，年節(jié)材242.7噸。

⑷半封閉內(nèi)鎖扣模具現(xiàn)已推廣到福特焊接叉19個(gè)型號(hào)，其中4個(gè)型號(hào)實(shí)現(xiàn)節(jié)材，年節(jié)材81.4噸。

⑸模具阻力溝和飛邊庫(kù)工藝進(jìn)行研究分析與改進(jìn)，現(xiàn)已推廣批量大的120個(gè)型號(hào)，年節(jié)材478噸。

項(xiàng)目完成后每年可節(jié)約原材料1350噸，年節(jié)約原材料成本680萬(wàn)元。同時(shí)，按中頻加熱鍛件電耗0.55度/公斤計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)電74萬(wàn)度，約合電費(fèi)45萬(wàn)元；年減少搬運(yùn)67.5萬(wàn)公里·噸，年減少運(yùn)費(fèi)近13.5萬(wàn)元（主要為鋼廠到公司)，為公司創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。