轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向橋中的重要零件之一，能夠使汽車穩(wěn)定行駛并靈敏傳遞行駛方向。轉(zhuǎn)向節(jié)的作用是傳遞并承受汽車前部載荷，支撐并帶動前輪繞主銷轉(zhuǎn)動而使汽車轉(zhuǎn)向，汽車在行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向節(jié)承受著多變的沖擊載荷，因此要求其具有很高的性能。而轎車的質(zhì)量要求更是毋庸置疑，對轉(zhuǎn)向節(jié)提出了更高標準的要求。
一汽鍛造公司承擔的此款轉(zhuǎn)向節(jié)為重點研發(fā)產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，安全性能要求較高。毛坯前期策劃為鑄造工藝，經(jīng)過工藝分析與仿真模擬測算，為了更好的保證產(chǎn)品功能性及使用性，最終確定了該產(chǎn)品的鑄改鍛方案。承接此產(chǎn)品后，相關(guān)技術(shù)人員與整車研發(fā)人員共同探討，協(xié)同開發(fā)，從鍛造工藝的角度確定產(chǎn)品分模面、加工余量及外形，使其既能保證產(chǎn)品工藝成形，又能實現(xiàn)裝配要求、功能性和使用性。經(jīng)過調(diào)試鍛打，首批合格鍛件已提供，性能檢測無問題，并已經(jīng)加工出合格產(chǎn)品，進行后續(xù)試驗工作。
鍛造工藝分析
根據(jù)轉(zhuǎn)向節(jié)產(chǎn)品三維，經(jīng)過增加加工余量、出模角及叉口防變形等鍛造工藝后，完成了相對易于鍛件成形且不易造成鍛件變形的三維設(shè)計。成形后的轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件復(fù)雜系數(shù)S4，該復(fù)雜系數(shù)的超重鍛件在乘用車轉(zhuǎn)向節(jié)制造中實屬罕見。
經(jīng)過鍛造成形力學分析，根據(jù)鍛件投影面積初步計算所需鍛打力在4500t左右。計算出所需鍛打噸位并根據(jù)已有轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗，結(jié)合我司現(xiàn)有設(shè)備資源，確定了合適的設(shè)備，選擇符合其工藝特性的1600t電動螺旋（摩擦壓力機）做預(yù)鍛，配合2500t電動螺旋做終鍛。
具體工藝路線為：下料→加熱→鐓粗→預(yù)鍛→終鍛→切邊→校正→熱處理→硬度檢驗→表面清理→探傷→終檢。
工藝技術(shù)難點分析及預(yù)防措施
⑴完成鍛件設(shè)計后考慮其成形工藝，通過截面計算方法找到相對適合坯料分料的角度面，尤其要考慮的是支臂和桿部的分料。支臂長度約160mm，完全延展到鍛件外側(cè)，此處成形極其困難，鍛打過程極易出現(xiàn)折疊和充不滿等缺陷。根據(jù)已有生產(chǎn)經(jīng)驗，必須保證預(yù)鍛在此處有足夠多的存料，在終鍛時采用排料原則，將有折紋趨勢的坯料排放到飛邊位置，避免缺陷產(chǎn)生。桿部長度超過120mm，為了保證其流線組織及機械性能，需通過擠壓成形，如分料不均或桿部坯料不足，鍛件易出現(xiàn)嚴重缺陷，無形中增加了預(yù)鍛的難度。綜合以上問題，選取了多個鍛件截面進行計算，找到了與鍛件成30°角（如圖2所示）為坯料均衡擺放方向，坯料中心距離鍛件桿部中心偏出20mm，截面計算后所需最粗坯料在φ130mm以內(nèi)，且可以滿足所有截面需求。
⑵鍛件內(nèi)部平面最薄尺寸為17mm，出現(xiàn)在環(huán)形筋部內(nèi)窩槽位置，此處既容易造成成形折疊，又容易出現(xiàn)熱處理淬裂，在前期設(shè)計過程中，充分考慮其潛在風險。為了避免鍛件失效，通過圓角補償和利用厚度公差上限進行調(diào)整，并且在預(yù)鍛工步做好坯料的分配，在易出現(xiàn)折紋趨勢位置做好坯料填充。
⑶叉口位置在鍛造過程中易出現(xiàn)變形，根據(jù)以往類似件生產(chǎn)經(jīng)驗，切邊后叉口易向內(nèi)側(cè)收縮，尤其在后續(xù)處理過程中叉口易造成磕碰擠壓等變形。綜合考慮以上因素，在叉口中間連接位置增加連皮，并且連皮通過后續(xù)機加工方式去除，這樣一來，可以有效防止鍛造過程中產(chǎn)生缺陷，保證生產(chǎn)出合格鍛件。
仿真模擬及調(diào)試問題解決
將設(shè)計完成的初始模具及坯料轉(zhuǎn)化到Forge有限元仿真模擬軟件中進行預(yù)模擬，初步驗證設(shè)計可行性，并通過模擬查看成形過程中是否出現(xiàn)折疊、充不滿等潛在缺陷。根據(jù)初始坯料中心擺放位置，在預(yù)鍛下模做好定位凹槽，如圖3為經(jīng)過鐓粗后的坯料擺放位置，由于預(yù)鍛下模有凹槽，極好地限制了坯料的滾動，減小了操作者的勞動強度，并且降低了操作風險，從而實現(xiàn)預(yù)鍛毛坯一致性。
