锻压技术：传动轴滑动叉内高压胀形工艺分析及实践
2022-04-07【作 者】阮宗龙;郑英俊
【引 言】
传动轴滑动叉(图1)是传动系统中的关键零部件，处于传动轴的端部，起传递扭矩的作用。由叉形头部和空心杆部组成，属于典型的复杂叉形件，两个叉头部位上有两个孔，用以安装滚针轴承并与十字轴相连，零件上的花键孔与传动轴端部的花键轴相配合，用于传递动力。目前，国内应用于滑动叉锻件成形的工艺方案主要有开式模锻、胎模锻及多工序热挤压等【1-5】。
开式模锻飞边消耗很大，金属利用率低，其制坯工序复杂，导致生产效率低，其模锻工序一般为压扁制坯、预锻劈叉、终锻成形，然后切边。采用胎模锻工艺生产时，其典型的工艺流程是一火劈叉，二火打平、弯U形、整形，三火成形，然后切边，坯料氧化烧损量大，次废品率高【1】。多工序热挤压可以锻造出空心杆部，无飞边金属损耗，可以大幅度提高材料利用率，但能耗高、表面质量粗糙。对于叉头宽度不超过45 mm的小规格滑动叉，国外有采用卧式冷墩机进行多工步成形，但模具寿命成为制约其大批量、高效率生产的关键因素。
针对该类零件传统加工工艺的不足，本文提出了一种新型的工艺方法。如图2所示，采用管料为初始坯料，经过两工位内高压胀形，再将其切断一分为二，后续采用缩径、冲切及钻孔工序完成该零件的加工。其关键工序为内高压胀形工序，本文对该工序进行了分析计算【6-8】，并进行了试验验证。
内高压成形广泛应用于航空、汽车等领域，其原理是通过内部加压和轴向加力补料将管坯压入到模具型腔使其成形【9-12】。基本工艺过程为:首先将管坯放入下模，闭合上模，然后在管坯内充满液体并开始加压，在加压的同时，管端的冲头按与内压一定的匹配关系向内送料，使管坯成形;对于轴线为曲线的构件，需要将管坯预弯成接近零件形状，然后加压成形。相比传统的成形方法，其主要优点为能够减轻质量、节约材料、降低模具费用、提高强度与刚度以及降低生产成本等。根据模具的分模方式和工件的形状，内高压成形可分为水平分模和垂直分模【9-12】。本文采用水平分模形式。
【结 语】
针对传动轴滑动叉的工艺特点，采用两次内高压胀形工艺，能更好地成形传动轴滑动叉锻件。这是厚管内高压水胀成形的又一典型案例，能够把直通的厚管件胀形成具有一定复杂曲面形状且强度性能更好的产品，同时材料使用率更高、成本更低，更符合现在提倡的环保节能需求。另外，产品外形尺寸可以一步到位，减少后续工序的表面加工处理。相对于目前国内的模锻或热挤压来说，工艺更优化，更符合市场需求，具有广阔的市场前景。
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