[00808283]汽车轴类件楔横轧近净成形关键技术与应用

汽车轴类件是汽车传动和承载的关键基础件，中国传统的加工方式以锻造和切削成形为主，国外发达国家主要采用锻造成形，材料利用率和生产效率低、能源消耗大。随着汽车工业的发展，轴类零件需求巨大，其成形制造的高效节能，提高材料利用率，对实现绿色制造意义重大。楔横轧是一种轴类零件成形的先进技术。汽车轴类件批量大、形状复杂、质量要求高，实现其楔横轧的近净成形，必须解决密集窄台阶成形、大断面收缩率成形和成形控性等技术难题。项目组在国家自然科学基金重点项目、国家科技支撑计划项目等的支持下，十多年来产学研结合，在汽车轴类件楔横轧精确成形理论、关键技术、设备及自动化生产等方面取得了重大突破，与传统工艺比节省材料20%〜30%，实现了汽车轴类件高效低耗近净成形。项目取得如下创新成果：建立了楔横轧窄台阶精确成形理论，实现了密集窄台阶轴类件的精确轧制成形。基于体积平衡原理，确定了模具和轧件之间复杂的相互关系，建立了窄台阶螺旋锥体体积模型，得到了精确窄台阶轧件曲线，为楔横轧精确成形凸轮轴等密集窄台阶轴类件的应用提供了理论与技术支撑。突破楔横轧断面收缩率成形极限，实现了具有大断面收缩率特征轴类件的精确成形。揭示了楔横轧大断面收缩率轧制的成形机理，建立了轴向力计算模型。首次将楔横轧一次楔断面收缩率从原来的不大于75%提高到81%,总断面收缩率达到91%，突破了传统楔横轧极限断面收缩率的限制，为楔横轧精确成形汽车变速箱齿轮轴的应用提供了理论与技术支撑。建立了模横轧多学科模拟仿真模型，揭示了楔横轧成形机理与微观组织演变规律，实现了楔横轧轴类件的成形控性。通过对楔横轧成形过程中金属流动、传热及微观组织演变的多学科模拟仿真，揭示了楔横轧精确轧制成形机理与微观组织演变规律，掌握了心部缺陷产生的规律和控制方法，为高精度高性能轿车等轴类件的应用提供了理论与技术支撑。研制出高性能楔横轧机及自动化的生产线。研制出具有自主知识产权的高性能楔横轧机，并实现自动化生产，为高质量轴类件的大规模生产提供保障。应用上述创新成果，在全国建成楔横轧汽车轴类件生产线80多条，年产2100多万件。中国80%的商用汽车轴类件已采用楔横轧技术成形，并出口美国福特等公司。项目累计生产汽车轴类件1.4亿件，产值70亿元，节材21万吨。同行专家鉴定为：“该项目总体技术达到国际先进水平，其中在楔横轧窄台阶精确成形机理，楔横轧一次楔大断面收缩率成形理论与轧制技术、高性能楔横轧机及自动化生产技术等方面处于国际领先地位。”项目共获国家授权发明专利6项，实用新型专利9项，形成行业标准2项，发表专著2部，论文86篇。近三年实现直接销售收入22.38亿元,新增利润1.64亿元，新增税收1.05亿元，经济效益和社会效益显著。