傳動軸鍛件主要有花鍵軸叉、花鍵軸、焊接叉、法蘭叉、花鍵套和滑動叉六大類產(chǎn)品，其中軸類鍛造生產(chǎn)工藝是通過中頻爐加熱后，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)備上不能對花鍵軸叉的棒料直接制坯，從而鍛打后柄部就會產(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)施過程

重型花鍵軸叉自動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，無法進(jìn)行重型軸叉棒料頭部鐓粗制坯，我公司自主開發(fā)了自動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，裝置示意圖見圖2。

⑵下模架側(cè)向開口槽，示意圖見圖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，示意圖見圖4。

⑷設(shè)計(jì)不同鍛件制坯模具，示意圖見圖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，夾緊裝置自動解鎖松開，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度確定柄部直徑和重量，按照叉部直徑和長度確定鐓粗直徑和長度，按照叉部鐓粗直徑和長度計(jì)算出叉部重量，最后確定棒料直徑、長度和重量，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工藝研究

通過增加阻力溝和對飛邊庫工藝改進(jìn)，在鍛打過程中當(dāng)飛邊向型腔外流的過程中就會受到阻力溝的阻擋，材料向外流的阻力加大，向型腔外流動速度低于向型腔內(nèi)流動速度，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，這樣在鍛打過程中上下模型腔位置因鎖扣的作用，相對位置只允許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)到防止錯模的目的，如圖9所示。

花鍵套類采用無縫管鍛造

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飛邊庫工藝改進(jìn)

圖9 半封閉內(nèi)鎖扣模具

圖10 無縫鋼管鍛造新工藝

新工藝應(yīng)用與總結(jié)

⑴自動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個型號的花鍵軸叉，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個型號的中輕型花鍵軸叉鍛件，年節(jié)材198.5噸。

⑶花鍵套采用無縫鋼管鍛打的工藝，現(xiàn)已對批量最大的兩個型號花鍵套鍛件進(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個型號，其中4個型號實(shí)現(xiàn)節(jié)材，年節(jié)材81.4噸。

⑸模具阻力溝和飛邊庫工藝進(jìn)行研究分析與改進(jìn)，現(xiàn)已推廣批量大的120個型號，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680萬元。同時，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74萬度，約合電費(fèi)45萬元；年減少搬運(yùn)67.5萬公里·噸，年減少運(yùn)費(fèi)近13.5萬元（主要為鋼廠到公司)，為公司創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。