汽車傳動(dòng)軸是車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的直接驅(qū)動(dòng)件,，汽車運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩,，經(jīng)過多級變速和主動(dòng)器傳遞給傳動(dòng)軸,，再由傳動(dòng)軸傳遞到車輪上，推動(dòng)汽車前進(jìn)或倒行,，因此傳動(dòng)軸是汽車傳遞扭矩的一個(gè)重要零件,。三銷軸叉是汽車傳動(dòng)軸的主要受力部件，工作情況及其復(fù)雜,，它的性能優(yōu)劣直接影響汽車傳動(dòng)的安全性和可靠性,，三銷軸叉鍛件也是汽車零部件中最難以成形的部件之一，而且三銷軸叉球道內(nèi)腔機(jī)加工困難,，所以要求三銷軸叉精鍛件杯壁內(nèi)腔尺寸精度高、表面質(zhì)量好,、可以不再機(jī)加工,。

三銷軸叉冷溫鍛生產(chǎn)特點(diǎn)、鍛件設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)

典型溫冷聯(lián)合成形工藝流程(以汽車等速萬向節(jié)三銷軸叉精鍛件為例)：下料→拋丸→預(yù)涂石墨→感應(yīng)加熱→正擠柄部→鐓粗預(yù)成形頭部型腔→反擠成形溫鍛件毛坯→控溫冷卻→拋丸→皂化→冷精整(縮徑冷擠壓),。

三銷軸叉冷溫鍛生產(chǎn)的特點(diǎn)

三銷軸叉精鍛件冷溫鍛生產(chǎn)的特點(diǎn),，包括下料,，在機(jī)械壓力機(jī)上溫鍛生產(chǎn)預(yù)成形溫鍛件毛坯，在壓力機(jī)上冷精整成形獲得具有符合三銷軸叉產(chǎn)品圖要求的精鍛件的鍛造成形方法,，其球道內(nèi)腔尺寸只補(bǔ)償后工序熱處理變形量,，不再進(jìn)行機(jī)加工。

溫鍛避免了熱鍛產(chǎn)生較多氧化,、脫碳,，又避免了冷鍛時(shí)較大的金屬變形抗力，冷精整可以得到高精度,、高表面質(zhì)量的精密鍛件, 采用溫鍛制坯然后再冷精整最終成形的加工工藝,，就是溫鍛-冷精整聯(lián)合成形工藝。

采用鋸切或精密剪切方式下料,，坯料的重量公差控制在名義重量的±1%,，坯料的長度和直徑比保證在1.2～2.3之間。坯料在中頻加熱爐加熱到850～940℃,，在20MN溫鍛壓力機(jī)上采用四個(gè)工位的模具型腔進(jìn)行四工步溫鍛成形,，鋼的溫鍛溫度范圍如圖1所示。

三銷軸叉冷溫鍛生產(chǎn)精鍛件設(shè)計(jì)

三銷軸叉精鍛件的(圖2)主要尺寸設(shè)計(jì)見表1,。

圖1 鋼的溫鍛溫度范圍

三銷軸叉溫鍛件設(shè)計(jì)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

⑴三銷軸叉溫鍛件（圖3）主要尺寸設(shè)計(jì)見表2,。

圖2 三銷軸叉精鍛件

圖3 三銷軸叉溫鍛件

⑵溫鍛模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

在20MN溫鍛壓力機(jī)上采用四個(gè)工位模具型腔進(jìn)行四工步溫鍛成形(圖4),。

圖4 四工步成形溫鍛模具結(jié)構(gòu)圖

1-第一工步?jīng)_頭 2-第一工步凹模 3-第一工步溫鍛坯料 4-第二工步?jīng)_頭 5-第二工步凹模 6-第二工步溫鍛坯料 7-第三工步溫鍛坯料 8-第三工步凹模 9-第三工步?jīng)_頭10-第四工步溫鍛件 11-第四工步凹模 12-第四工步?jīng)_頭

影響三銷軸叉冷精整冷擠壓力的溫鍛件關(guān)鍵尺寸設(shè)計(jì)

在實(shí)際生產(chǎn)中,，如果三銷軸叉溫鍛件毛坯設(shè)計(jì)不當(dāng)，在冷精整頭部型腔時(shí),，會由于冷擠壓力過大導(dǎo)致型腔底部產(chǎn)生裂紋,，如在生產(chǎn)大節(jié)型的精鍛件時(shí)均出現(xiàn)過此類缺陷。

表1 三銷軸叉精鍛件主要尺寸

表2 三銷軸叉溫鍛件主要尺寸

圖5 冷精整精鍛件裂紋

⑴溫鍛件毛坯在冷精整起始點(diǎn)位置的尺寸形狀設(shè)計(jì),。

冷精整變形量起始點(diǎn)的碗底溫鍛件毛坯采用原來的設(shè)計(jì)方法,。

從P.C.D 碗底基準(zhǔn)平面BOTTOM 開始，向上有高度為5mm左右的6°拔模斜面（圖6）,，一直延伸到鍛件碗底厚度處平面,。

為降低冷精整時(shí)三銷軸叉冷擠壓力，更改其設(shè)計(jì)方法為,。

1)球面外側(cè)處a：從P.C.D碗底基準(zhǔn)平面BOTTOM開始,，向上有高度為7.5mm左右的14°拔模斜面(圖7)，從P.C.D 碗底基準(zhǔn)平面BOTTOM開始到鍛件碗底厚度平面處沒有斜度,，為直線段,；(加大拔模斜度后，此處尺寸小于冷精整凹模型腔尺寸)。

2)球道外側(cè)處θ：從P.C.D碗底基準(zhǔn)平面BOTTOM開始,，向上有高度為7.5mm左右的9°拔模斜面(圖2),，從P.C.D碗底基準(zhǔn)平面BOTTOM 開始到鍛件碗底厚度平面處沒有斜度，為直線段,；(加大拔模斜度后,，此處尺寸小于冷精整凹模型腔尺寸)。

3)頭部大外圓γ：從P.C.D 碗底基準(zhǔn)平面BOTTOM開始,，向上有高度為7.5mm左右的11°拔模斜面(圖2),，從P.C.D碗底基準(zhǔn)平面BOTTOM開始到鍛件碗底厚度平面處沒有斜度，為直線段,；(加大拔模斜度后,，此處尺寸小于冷精整凹模型腔尺寸)。

⑵鍛造成形模擬 DEOFORM-3D軟件模擬,。

圖6 原冷精整起始點(diǎn)尺寸形狀溫鍛件設(shè)計(jì)方法

圖7 改善后冷精整起始點(diǎn)尺寸形狀溫鍛件設(shè)計(jì)方法

用鍛造成形模擬 DEOFORM-3D軟件模擬,原設(shè)計(jì)冷精整碗底部位冷擠壓力載荷為553kN(圖8),改善設(shè)計(jì)后最大冷擠壓力載荷為478kN(圖9),最大冷擠壓力載荷降低了13.5%,，對避免冷精整時(shí)鍛件碗底出現(xiàn)裂紋及提高壽命都有直接影響，在某大節(jié)型鍛件設(shè)計(jì)應(yīng)用,，改善設(shè)計(jì)后,，到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)冷精整生產(chǎn)時(shí)有裂紋件產(chǎn)生。

圖8 原設(shè)計(jì)最大冷擠壓力

圖9 改善設(shè)計(jì)后最大冷擠壓力

結(jié)束語

⑴本文主要闡述了三銷軸叉冷溫鍛鍛件的主要尺寸設(shè)計(jì)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),。

⑵對冷精整擠壓力的溫鍛件毛坯在冷精整起始點(diǎn)位置的尺寸形狀設(shè)計(jì)及影響,，通過DEFORM-3D模擬和生產(chǎn)驗(yàn)證，為解決類似冷精整裂紋的問題有一定的借鑒意義,。