基于切邊沖孔復合模具的雙質量飛輪/盤轂鍛造技術研究

FMMM

2021年1月19日 15:06

雙質量飛輪將傳統的飛輪質量一分為二，一部分繼續用于補償發動機慣量，另一部分用于提高變速箱慣量，使得汽車隔振、減振的能力得到進一步提高。盤轂是雙質量飛輪的關鍵零件之一，其材質一般為低碳合金鋼，結構一般為圓盤形狀，中間分布著一個大孔和若干個小孔。

目標產品分析

目標產品為一種30Mn5 鋼材質的飛輪/盤轂鍛件，其結構示意圖如圖1 所示，三維模型如圖2 所示，成品重量1230g，中間分布著一共9 個孔，其中一個大圓孔，7個小圓孔及一個異形孔。八個孔相對于基準R、S、T 的位置度要求很高，為φ0.5mm。

圖1 飛輪/盤轂鍛件結構示意圖

圖2 飛輪/盤轂鍛件三維模型

現有技術方案

該鍛件一般工藝流程為：下料→加熱→熱鍛→切邊→沖孔→熱處理→鍛后處理，其中切邊和沖孔為兩道工序，需要兩個操作員以及兩臺設備，增加了制造成本，而且存在二次定位，鍛件位置度不能保證，廢品率高。

也有將切邊和沖孔兩道工序復合在一起的工藝方案，但是由于切邊模具和沖孔模具仍然是相互獨立的，生產產品的位置度難以保證，而且在沖孔的時候一般都沒有提供壓邊力，導致沖孔變形以及撕裂帶嚴重。

新技術方案

為了解決現有技術方案中存在的問題，本公司采用了一種新的切邊沖孔復合模具，切邊凹模和沖頭需全部固定在同一模具上，并采用氮氣彈簧提供沖孔的壓邊力，防止沖孔過程中孔變形以及減輕撕裂帶，利用該模具可以在一個工位上完成切邊沖孔兩道工序，減少工序，避免多次定位，提高產品孔的位置度，目前該模具結構已經申請專利保護，基于該專利技術的飛輪/盤轂完整鍛造方案如下：

⑴下料。采用圓盤鋸、鋸床或剪床下料，原材料為直徑50mm 的30Mn5 鋼棒，化學成分見表1。下料重量根據鍛件成品重量加上鍛造過程損耗綜合得出為1550g。

表1 30Mn5 鋼棒化學成分(wt %)

⑵加熱。采用中頻感應加熱爐對鋼棒進行加熱，加熱溫度為1150 ～1200℃。

⑶鍛造。采用2500t 的熱模鍛機進行多工步開式模鍛，如圖3 所示。

圖3 飛輪/盤轂鍛件鍛造生產線

⑷切邊沖孔。采用新結構的切邊沖孔復合模具進行加工，模具結構如圖4 所示。模具的工作過程及原理為：壓力機滑塊處于最上位置的時候，將鍛件放在沖孔下模上。壓力機滑塊向下運動，最先接觸到產品的是沖孔壓料板，在氮氣彈簧的作用下，將產品壓緊，由氮氣彈簧提供壓邊力。滑塊繼續向下運動，氮氣彈簧收縮，沖孔壓料板和沖孔卸料板不動，而固定在上模座上的沖頭墊塊、沖頭壓圈、沖頭、切邊凹模會跟隨滑塊繼續向下運動，從而沖孔和切邊。切邊沖孔結束后，沖孔的廢料會從下模座中間的孔掉下來。切邊切下來的飛邊會被切邊卸料板頂出。壓力機回程過程中，沖頭以及切邊凹模先跟隨滑塊上行，與產品分開。產品與沖頭和切邊凹模的力由氮氣彈簧提供。如產品異常，卡/料嚴重，超出氮氣彈簧的壓料力，可由U 形板和卸料螺釘進行剛性卸料。