自行車(chē)飛輪鍛壓工藝研究

1、自行車(chē)飛輪鍛壓工藝研究摘要：飛輪制造是自行車(chē)制造過(guò)程屮的重要環(huán)節(jié)，飛輪的質(zhì)量好壞 直接關(guān)系到整車(chē)整體性能的實(shí)現(xiàn)。在手閘式自行車(chē)中，飛輪是必不可少的 部件。本文結(jié)合自身在金屬材料分析及鍛件鍛造工藝方面多年的實(shí)際經(jīng) 驗(yàn)，簡(jiǎn)要介紹自行車(chē)飛輪結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計(jì)制造、飛輪及其組件擠壓成形等 飛輪鍛壓制造的相關(guān)工藝，及對(duì)其鍛壓工藝的簡(jiǎn)要研究。關(guān)鍵詞：自行車(chē)飛輪 冷擠壓模具工藝自行車(chē)飛輪是自行車(chē)整車(chē)系統(tǒng)中的關(guān)鍵性零件，是自行車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的 重要組成部分。飛輪及其相關(guān)集成系統(tǒng)的質(zhì)量和性能直接關(guān)系到整車(chē)的性 能。當(dāng)前我國(guó)自行車(chē)飛輪及英相關(guān)組件一般采用模具冷擠壓成形生產(chǎn)。模 具的質(zhì)量、冷擠壓工序的控制直接影響到飛輪成品

2、的最終質(zhì)量，也影響著 飛輪制造企業(yè)的生產(chǎn)成木。隨著社會(huì)的發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)自行車(chē)的需求向高 端化發(fā)展，對(duì)自行車(chē)的質(zhì)量要求越來(lái)越高。但是我國(guó)的自行車(chē)生產(chǎn)，尤其 是在中高端自行車(chē)飛輪及其組件的生產(chǎn)，卻沒(méi)有很好地滿(mǎn)足對(duì)其質(zhì)量需求 的提高。目前，由于鍛造多飛飛輪輪芯的模具質(zhì)量差、工作壽命短以及商 用飛輪質(zhì)量低等問(wèn)題的存在，是制約我國(guó)自行車(chē)生產(chǎn)進(jìn)一步發(fā)展的技術(shù)瓶 頸，同時(shí)也是困擾高檔自行車(chē)自主品牌和生產(chǎn)企業(yè)做大的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。因此, 探索自行車(chē)飛輪鍛壓相關(guān)工藝,提高其制造質(zhì)量，具有改善自行車(chē)整體性 能，推動(dòng)自行車(chē)制造行業(yè)發(fā)展的雙重意義。1. 自行車(chē)飛輪概述。自行車(chē)飛輪是手閘式自行車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的主要零件，通常分為1

3、4齒和 42齒飛輪兩種，一般以多飛飛輪的形式出現(xiàn)。飛輪和飛輪內(nèi)的滾動(dòng)軸承、 輪芯等零件一起構(gòu)成了自行車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的主要部分。2 .飛輪鍛壓工藝分析。自行車(chē)飛輪的鍛壓是一個(gè)涉及模具加工工藝，飛輪齒片材料、硬度以 及強(qiáng)度選擇和齒片零件加工工藝的復(fù)雜過(guò)程。飛輪最終質(zhì)量性能等技術(shù)指 標(biāo)能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，與各環(huán)節(jié)的工序操作直接相關(guān)。2. 1 冷擠壓模具加工工藝。冷擠壓模具用材。當(dāng)前在自行車(chē)多飛飛輪模具用材選擇上，國(guó)內(nèi)外通 用的鋼材為w6m05cr4v2高速鋼。這是一種新開(kāi)發(fā)的高碳、高合金鋼。該 鋼材具有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)：首先，該鋼材在具有很強(qiáng)的抗彎強(qiáng)度、耐磨性 和紅硬性的同時(shí)，還具有很高的熱塑性和韌性，以及

4、較小的脫碳傾向。并 且碳化物的顆粒較細(xì)小、分布也較均勻；其次，該鋼材便于機(jī)械加工，可 用于制作高負(fù)荷下耐磨損的零件，使用壽命很長(zhǎng)，具有很強(qiáng)的通用性，價(jià) 格較為便宜等。因此，w6m05cr4v2高速鋼，因具有制作冷擠壓模具的巨大 潛在價(jià)值，而受到自行車(chē)零件制造商的廣泛應(yīng)用和工程界的廣泛重視。在生產(chǎn)過(guò)程中，冷擠壓模具的工作條件相當(dāng)惡劣。這主要是因?yàn)閮煞?面的原因，首先，用于飛輪制造的材料具冇較高的抗變形力，以35鋼為 例，當(dāng)對(duì)數(shù)變形為80%時(shí)，鋼材的變形抗力就高達(dá)1500mpa,而對(duì)于合金 鋼而言這一對(duì)數(shù)條件下其抗力可以達(dá)到2500mpa-3000mpa,模具因此承受 巨大的反作用力和摩擦力。其次

5、，在工作過(guò)程中，模具承受著多次沖擊負(fù) 載和冷熱交變溫度的作用。模具工作時(shí)表面溫度高達(dá)200-300攝氏度, 并口每次擠壓操作都是在極短的時(shí)間內(nèi)完成，所以表面溫度變化很大。在 這樣嚴(yán)苛的工作環(huán)境下，冷擠壓模具的工作壽命很低。筆者查閱了h前我 國(guó)自行車(chē)配件模具加工工藝，自行車(chē)多飛飛輪輪芯冷擠壓模具的加工，一 般采用：來(lái)料退火一機(jī)械加工一熱處理的加工工藝。2. 2冷擠壓模具擠壓形式。根據(jù)擠壓過(guò)程中金屬的流動(dòng)方面不同，可將冷擠壓分為正擠壓、反擠 壓以及復(fù)合擠壓三大類(lèi)擠壓方式。其中正擠壓和反擠壓是擠壓中的兩種基 本模式，而復(fù)合擠壓則是對(duì)兩種基本擠壓模式的綜合運(yùn)用。正擠壓，是指 在擠壓過(guò)程中金屬的流動(dòng)方向

6、和凸模的運(yùn)動(dòng)方向一致。反擠壓，顧名思義, 則是指在擠壓過(guò)程中金屬的流動(dòng)方向和凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反。復(fù)合擠壓， 則是指擠壓過(guò)程中一部分金屬流動(dòng)的方向和凸模運(yùn)動(dòng)方向一致，而另一部 分則相反。根據(jù)飛輪輪芯以及正反擠壓模式的特點(diǎn)，生產(chǎn)過(guò)程中一般多采 用反擠壓的擠壓方式生產(chǎn)自行車(chē)多飛飛輪的輪芯。這種方式的要點(diǎn)在于擠 壓力相對(duì)較小，成型精度較高。2. 3冷擠壓模具的熱處理t藝。根據(jù)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，高達(dá)60%的模具失效，是因?yàn)闊崽幚聿划?dāng)而造成 的。自上個(gè)世紀(jì)九十年代以來(lái)，為了保證飛輪加工模具變形小、模具工作 面的余量少、甚至不留余量和充分發(fā)揮材料的良好性能。真空熱處理、保 護(hù)氣氛熱處理以及高壓氣淬技術(shù)被多數(shù)自行

7、車(chē)飛輪制造企業(yè)廣泛運(yùn)用到 模具熱處理工藝中。當(dāng)前，模具鋼的熱處理工藝參數(shù)主要集中在：淬回火 的加熱溫度、保溫的時(shí)間以及淬火方式的選擇上。這些參數(shù)選擇的不同會(huì) 在不同程度上影響金屬的組織結(jié)構(gòu)和性能，在實(shí)際的批量生產(chǎn)中，耍根據(jù) 具體需要合理選擇這些參數(shù)。2. 4對(duì)飛輪齒片材料、硬度以及強(qiáng)度的選擇。當(dāng)前自行車(chē)飛輪材料一般選用低碳鋼作為飛輪齒片的制造材料（比較 普遍的有牌號(hào)q195, spcc鋼）；碩度依據(jù)自行車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選擇碩度值 hra272,強(qiáng)度則要求為沿驅(qū)動(dòng)方向給飛輪施加4900n的力時(shí)，飛輪不出 現(xiàn)破損。2. 5.毛坯的制造方法一一精密模鍛目前，飛輪毛坯制造普遍釆用精密模鍛的制造方法。該法的主

8、要工藝 特點(diǎn)，是在鍛造過(guò)程中使用兩套精度不同的鍛模。先用普通精度的鍛模鍛 壓，然后切下毛坯飛邊進(jìn)行酸洗，再用高精度鍛模鍛壓出滿(mǎn)足精度要求的 零件。在精密模鍛階段，加熱方法要采用無(wú)氧或少氧的方式。該方法的工藝流程為：下料f檢查毛坯質(zhì)量f無(wú)氧（有氧）加熱f普 通鍛模鍛壓一精密鍛模鍛壓一切斷一切邊沖孔一零件表面清洗一校正 f精壓f熱處理一產(chǎn)品檢驗(yàn)入庫(kù)。2. 6.多飛飛輪齒片加工工藝。多飛飛輪加工工藝，是飛輪產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中最重要的一環(huán)，直接關(guān)系 到飛輪質(zhì)量的好壞和使用壽命的長(zhǎng)短。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外自行車(chē)多飛飛輪零件，般采用冷擠壓牛產(chǎn)方法，該法主要包括制坯一冷擠壓一精加工三個(gè)部 分。目前飛輪生產(chǎn)公司的生產(chǎn)工藝流

9、程主要為：來(lái)料正火一毛坯冷擠壓成 形一滲碳一淬火低溫回火”烤黃。冷擠壓生產(chǎn)工藝技術(shù)具有高精、高效、優(yōu)質(zhì)低耗的特點(diǎn)，是中小型鍛件規(guī)?；a(chǎn)常用的鍛壓方法。它比傳統(tǒng)的熱鍛和溫鍛工藝技術(shù)耍節(jié)約30%-50%的材料，50%-80%的能 耗，并一且能夠有效提高鍛件的質(zhì)量，改善操作人員的作業(yè)環(huán)境。由于冷擠 壓的鍛壓方法產(chǎn)生的冷作硬化的利用價(jià)值較大，可以用廉價(jià)的低強(qiáng)度鋼 材，經(jīng)過(guò)冷擠壓后代替價(jià)格昂貴的高強(qiáng)度鋼材，所以其應(yīng)冇領(lǐng)域在該工藝 技術(shù)的不斷完善下逐漸擴(kuò)展。2. 7.多飛飛輪齒片的熱處理工藝。多飛飛輪齒片的熱處理工藝主要包括滲碳及淬、回火工藝兩個(gè)部分。首先，滲碳工藝。滲碳技術(shù)是一種應(yīng)用廣泛的化學(xué)熱處理技

10、術(shù)。由于 自行車(chē)飛輪心部要保持冇較高的韌塑性，而且齒片表面要求冇較高的硬度 和耐磨性。而傳統(tǒng)的機(jī)械加工及普通的熱處理工藝，無(wú)法把低碳鋼處理到 這種質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段冷擠壓制造中，主要是通過(guò)氣體滲碳淬火來(lái)達(dá) 到這一質(zhì)量要求。貝體操作，是通過(guò)飛輪冷擠壓成形以后，對(duì)其進(jìn)行一次 氣體滲碳熱處理，改變其表面的金相組織，達(dá)到提高飛輪齒片表面硬度和 耐磨性的目的。表面氮化也可以達(dá)到這一目的。其次，淬、回火工藝。由丁飛輪及其零件產(chǎn)品，一般是在人力范圍和 正常環(huán)境下服役的，所以，所受沖擊力并不大。因此，淬火溫度不宜過(guò)高。 一般做法是，在滲碳工藝結(jié)束后，直接采用油淬?？紤]到零件在后期人力 作用下容易出現(xiàn)變形問(wèn)題

11、，所以淬火時(shí)要注意嚴(yán)格控制保溫時(shí)間?；鼗鸸?藝對(duì)飛輪表面硬度和心部的強(qiáng)度影響也比較關(guān)鍵。因此，對(duì)淬火和回火時(shí) 各種參數(shù)對(duì)飛輪及其零件的影響，是產(chǎn)品質(zhì)量和壽命的關(guān)鍵所在。3. 結(jié)語(yǔ)。基于本文上述，筆者認(rèn)為，自行車(chē)飛輪鍛壓是涉及模具制造、材料選擇及飛輪木體鍛造等多個(gè)方面的系統(tǒng)化鍛壓制造工序過(guò)程。當(dāng)前采用的冷 擠壓鍛造自行車(chē)飛輪的方法，明顯具有耗能小和材料低廉等特征，適合對(duì) 當(dāng)前自行車(chē)飛輪數(shù)量和質(zhì)量的高要求。我國(guó)的自行車(chē)生產(chǎn)企業(yè)要注重采用 和研究這一生產(chǎn)技術(shù)，將這一技術(shù)作為改善我國(guó)自行車(chē)生產(chǎn)整體質(zhì)量，打 破技術(shù)瓶頸的突破口。參考文獻(xiàn)：1 天星自行車(chē)小飛輪結(jié)構(gòu)的改進(jìn)現(xiàn)代制造工程1981年04期。2 作者不明自行車(chē)飛輪組合模鍛cmet鍛壓裝備與制造技術(shù) 1973 年 02 期。3 李偉劉慶鎖陸翠敏張玉姣自行車(chē)多飛飛