汽车前轴精密成形模CAD/CAM1

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一、引言
     汽车前轴属长轴类锻件，其几何形状复杂，又是汽车上承受载荷较大的重要部件之一，要求具有较高的强度和疲劳寿命，其成形工艺、模具的设计制造都较为复杂。由于市场竞争日趋激烈，汽车行业对产品的质量要求越来越高，同时又要求产品的开发周期尽可能短，这就对汽车配套产品的生产厂家提出了更加苛刻的要求。企业必须注重技术进步、提高管理水平和生产效率，具备快速响应市场竞争的能力。  
     对于汽车前轴这样有高质量要求的复杂制品，其产品的更新换代在过去是一件非常复杂的工作，因为传统的手工绘图及二维CAD不仅绘图效率较低，而且对于有复杂曲面的制品形状表达几乎是无能为力。在模具制造方面，由于数控机床的应用还不是很广泛，因而模具加工效率低而且加工精度无法得到保证。有些企业虽然拥有数控机床，但由于采用手工编程或功能较差的CAM软件而限制了数控机床功能的发挥。以上的种种因素极大地限制了企业的发展和进步，也使企业整体效益不高从而失去市场竞争力。近些年来，随着科学技术的进步和计算机技术的飞速发展，传统工业企业因为得到了新技术的支持而获得了强劲的发展动力，其发展的支撑技术主要有:①CAD、CAM、CAE、CAPP等自动化系统的普及及应用;②CAD/CAM/CAE/CAPP等信息集成系统的研究及应用;③并行工程(CE)、企业经营过程重构(BPR)等对生产过程优化的推动;④Intranet和Internet技术的飞速发展。  
     在传统的精密成形辊锻及整体模锻复合工艺基础上，利用UG软件完成了产品及模具的实体造型，并生成数控加工代码，实现了产品及模具的CAD/CAM一体化，对产品质量和加工效率的提高起到了重要的作用。  
     二、前轴成形工艺  
     以EQ140系列汽车前轴为例，最大长度达1650mm，重量为53～65kg。产品虽然左右形状对称，但其空间几何形状复杂，截面起伏较大，特别是钢板位、限位块部位具有深而窄的截面，因而其成形工艺和模具设计都独具特点而且较为复杂。 
     前轴锻造成形的重点是要解决不均匀变形、毛坯的咬入及难成形区的成形问题。在成形辊锻工艺的基础上，引入整体模锻工艺，采用精密成形辊锻及整体模锻复合工艺，很好地解决了以上难点并建成了生产线。其复合工艺的工艺流程为:①采用G4032带锯下料；②采用KGPS250_1中频感应炉加热；③采用1000mm辊锻机，进行制坯、预成形、成形和终成形4次辊锻；④采用25MN高能螺旋压力机分2个工步进行弯曲和整体模锻；⑤采用10MN高能螺旋压力机切边；⑥采用16MN摩擦压力机进行热校正。
 
    该工艺将圆钢通过制坯、预成形、成形辊锻和终成形辊锻4次辊锻制成带飞边的直长锻件，完成前轴中段工字型断面的成形和两端的制坯，接着在25MN高能螺旋压力机上进行弯曲和整体模锻成形，整体模锻成形主要是在限定长度尺寸的前提下对两端进行模锻终成形。这种复合成形工艺克服了单纯成形辊锻前轴长度误差大的缺点，又无需在昂贵的120MN热模锻压力机上进行整体模锻，但是前轴的关键尺寸即前轴锻件的长度尺寸精度达到120MN热模锻压力机上整体模锻的水平，其设备投资仅为整体模锻工艺所需设备投资的1/10。其精密成形辊锻工艺的特点为：①制坯模具设计了独特的异型截面，礼帽型槽，解决了辊锻中产生的不均匀变形问题并得到要求的宽展；②为解决辊锻各道次周期啮合，选取了合适的前滑值；③为解决锻件2个“拳头”的良好成形，需分别在后壁易成形区各成形1个“拳头”；④为保证制坯辊锻件平直出模，采用了“上压力”轧制方式。