轉向節平鍛制坯模具的加工實踐應用

申冠輝

（山東光岳轉向節有限責任公司，山東 聊城 252000）

轉向節毛坯的鍛造過程一般包括制坯、粗鍛、精鍛三個過程，而制坯過程又包括三步：壓餅、壓桿和鐓葫蘆。通過制坯對熱料多次鍛打變形，極大降低因一次變形過大造成的質量缺陷。制坯模具理論計算的結果往往不能滿足生產需要，需根據實際情況加工制作。制坯好壞決定著轉向節毛坯精鍛后的質量，轉向節毛坯表面出現的折疊缺陷70%以上是制坯模具不合格造成的。

本文主要從制坯模具加工的三步驟進行闡述。

1 壓餅（花瓶工藝）

之所以也叫做花瓶工藝，是因為該工步鍛出的餅從側面看形狀像一只臥著的花瓶?？蓜澐譃轱炃?、餅中和餅后三部分，如圖1所示。

圖1 鑄造過程中鋼餅示意圖

若將該餅平均分為六份，1/6段為小斜面，2/6段為弧線過渡面，其余段為直斜面，且在寬度方向上必須為弧線，否則在壓桿過程中兩邊兩股行料易在中間形成折疊缺陷，如圖2所示。在加工該步制坯模具時要保證中間的熱料先行進以帶動兩邊熱料的行進，熱料形成一股，此折疊方可消除，可在中間的部分剝出凹槽，使餅的該處突起（圖1）。

圖2 鍛造過程中壓桿示意圖

（1）餅后（餅長度比圓鋼大20mm～30mm）。其該部位的厚度尺寸一般為圓鋼料直徑的2/3～3/4，比如圓鋼為150mm，該段的厚度一般為100mm～120mm。

（2）餅中。餅中是指餅的最厚部分，一般按5分線劃分，最厚部分應在第二線或多一點的位置，其厚度一般比圓鋼直徑小15mm～20mm。比如圓鋼直徑為150mm，那么它的厚度應在130mm左右。如果過厚，會造成轉向節盤面前后R角的斜傷、浪費材料、過渡不勻及個別部位缺材等缺陷；如果過薄，一般會在盤的平面上出現由于因兩股行料夾成的折疊缺陷。

（3）餅前（葫蘆）部分。通常該部分厚度比后頭小5mm～10mm，然后與中心最厚部位呈直線稍帶點弧形過渡（圖1）。

2 壓桿

壓桿顧名思義就是鍛打轉向節桿部，桿部是轉向節加工要求最嚴格的部位，不能有絲毫馬虎。具體操作是把餅立起，鍛打餅的后頭，一般情況下，寬度比圓鋼直徑大50mm，長度比桿窩的深度稍短，一般為轉向節桿長的2/3左右，上下模的壓桿厚度，一般根據桿窩的寬度稍小5mm～10mm，模邊與模膛的過渡必須呈大圓角過渡，模膛要求小斜面向里，呈 15°左右，如圖3所示。

圖3 鍛造過程中壓桿示意圖

3 鐓葫蘆

鐓葫蘆是制坯成形向終鍛過渡的關鍵工序。本工序之所以叫鐓葫蘆，是因為其形狀像一個葫蘆，制坯的模膛分為葫蘆窩和桿窩。

3.1 葫蘆窩

葫蘆窩是整個制坯過程中出現折疊缺陷風險最大的部位。葫蘆的結構尺寸分為大小爪的外圍及兩側。制坯的外圍尺寸往往比終鍛小10mm～5mm；兩側就是大小爪頭部的厚度尺寸，一般情況下，大小爪根部厚度（模面向下1.5mm）為終鍛后小爪厚度尺寸的1.6～2倍。如EQ140轉向節的厚度尺寸為70mm，而制坯的厚度尺寸應為110mm～140mm之間，通常采用中間的數字120mm～130mm。爪的底部寬度與轉向節終鍛后的厚度尺寸大5mm～10mm；其深度比終鍛后爪長小10mm～20mm。比如爪長70mm，其深度一般為60mm左右。從爪的底部呈斜線為120°，向上2/3處后改為150°～170°到平面（約離模面5mm～10mm）出大圓R角，如圖4所示。

圖4 鍛造過程中葫蘆示意圖

3.2 梁的制作

梁是在葫蘆中間能夠分開大小爪的縱向立面。它的作用如同刀，可以把餅劈為兩段，即大爪、小爪。梁的長度為餅前頭厚度+2mm范圍內，如圖4所示。

3.2.1 梁的寬度與位置

梁的寬度是終鍛件里檔尺寸的1/4稍大，且梁頂端呈圓凸狀（圖4）。一般情況下，在錘鍛模具中梁中心線與桿窩中心線向大爪稍偏一點，若兩線正對或偏差較大，不僅會在盤前R角、桿根R角及里檔R角處出現折疊缺陷并延伸，而且在終鍛中鍛件不能放置平衡引起其他位置的質量缺陷。

3.2.2 梁對應大小爪過渡R角

圖5 鍛造過程中葫蘆示意圖

大小爪過渡R角若加工不好，則極易造成大小爪側面的折疊缺陷，該角從梁向周邊順勢圓弧角過渡而不能采用直線過渡，如圖5所示。R角過小，則走料不順，難以充滿模膛，并出現折疊；R角過大，則易出現爪因料不足，兩股行料的對接而出現折疊，并造成材料的浪費。

對于制坯外圍的四角同理應均為過渡大圓角。

3.2.3 梁的其他加工要求

梁向下延伸的斜度一般為大爪面30°稍大，小爪面為40°。梁底部寬度為終鍛件里檔的1/2稍大。在距離模面向下10mm處，梁上端的寬度為終鍛件里檔 1/4（圖 4）。

葫蘆盤平面呈斜度向內延伸到模膛邊緣位置。在大小爪兩側向外20mm左右開始到爪的邊緣應落下3mm，而到梁的邊緣應為5mm～10mm，如圖6所示。如果模膛邊緣為平面則可能造成鍛造制坯成形后內角為立角或者四周有多出的斜料而形成折疊。

梁的高度一般情況下為模面向下35mm，如圖6所示，以梁的平面中心為限。

圖6 鍛造梁剖切示意圖

3.3 桿窩加工

桿窩就是壓桿完畢后將料栽入的地方，讓餅能夠立起的一個長橢圓形窩洞。其寬度一般根據圓鋼直徑與壓桿后桿的寬度為依據。生產實踐中一般為圓鋼直徑的1/3+10mm～15mm。實際生產中一般在40mm～60mm不等但是必須比壓桿后的桿寬5mm～10mm；桿窩的長度一般情況下比圓鋼直徑長30mm～50mm左右；桿窩深度應該是轉向節桿長的2/3左右。

從桿窩的周邊向外斜向上延伸為30°，特殊情況下為20°。而桿窩壁為20°向下斜度，一般為 V形槽，平面角為大圓角，如圖4所示。

4 注意事項

（1）在整個工藝制作中，不能出現直線面，必須有一定的弧度；任何一個角必須為圓角或者根據過渡和錘鍛需要形成小圓角，禁止出現鈍角和銳角。

（2）壓餅一錘定形，餅的表面要求光潤，不能出現棱角和溝、凹凸區，否則都將造成不同程度的折疊。

（3）如果壓桿超過桿窩的長度或者在桿窩口向下10mm至底部向上20mm之間比桿窩寬，則制坯成形后的盤背面根部出現折疊或者有溝狀。

（4）葫蘆表面均為過渡曲面；梁過低費料，出傷，梁過高充填不滿；整個葫蘆可在爪的兩側加厚，不可將外圍加寬，加厚有助于熱料向前行進。如果外圍加寬，熱料行走減緩而且毛邊過肥大。

（5）熱料在鍛造時相對于左右斜度，行料是有一定規律的。比如說放置于桿窩中，若豎立的餅向左歪斜，其精鍛后右邊的盤就較大，反之亦然，因熱料是在最低位置的圓弧鼓面行走流動，在鍛葫蘆的過程中，料前頭向下100mm左右就會外鼓一次。

（6）在鐓葫蘆時，成形后爪根及爪根的整個周邊，不能有多余料出現。如果有余料，那么精鍛后轉向節的爪根就會出現后包前折疊。

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