含芯棒旋锻锤头形状对毛坯变形的影响研究

李冠东，卢曦

（200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院）

0 引言

随着我国汽车产量的提高，我国俨然已经成为汽车第一生产大国，但其一些零部件的加工质量依然不尽人意。汽车轻量化是汽车生产发展的必然趋势，对于汽车传动轴来讲，由于其主要承受扭矩，所以将传动轴中间部分设计为空心轴，在轻量化的同时，也提高了其抗扭能力。而传动轴中间部分是通过含芯棒加无芯棒旋锻工艺的路线加工而成，同时，旋锻工艺具有加工精度高、表面粗糙度低、力学性能好等优点[1-2]。采用含芯棒径向锻造空心轴时，产品公差尺寸可达±0.1 mm，冷锻时外径表面质量Ra 可达0.4 um[3]，但由于旋锻工艺在我国起步较晚，研究相对较少，导致生产质量往往不达标，尤其旋锻过程中容易产生褶皱和开裂等现象。查阅资料发现，针对毛坯锻打时的变形情况，探究其不同模具形状对其变形情况的影响的相关研究还较少，所以在此着重研究锻打时毛坯的变形情况。含芯棒旋锻的锤头常见的有单圆弧状锤头、双圆弧锤和平面锤头3种[4]，我们对不同锤头结构进行建模仿真，通过在给定的进给工艺参数和非进给工艺参数下利用DEFORM-3D 软件中的点追踪功能，来获得每一次锻打时毛坯外径各点的坐标数据，再将所得数据通过Origin 处理，得到毛坯外径的散点折线图和极坐标图，从而更直观地观察毛坯的变形情况。

1 材料与方法

传动轴的材料为25CrMo4，其合金元素成分如表1 所示。

表1 25CrMo4 的化学成分Tab.1 Chemical composition of material 25CrMo4