文／王子孝，吴江，杨象勇·浙江万里扬精密制造有限公司
本文主要介绍一种CVT 输入压板反挤压精锻工艺的研发应用，原常规正挤压锻造工艺存在诸多问题，无法批量生产，通过对原工艺存在的问题进行深入剖析，提出一种反挤压精锻新工艺。通过对反挤压工艺分析研究后，制定实施了反挤压精锻模具和工艺设计关键点控制方案，经过反挤压精锻工艺验证表明，该反挤压精锻工艺解决了原工艺存在的所有问题，实现了批量自动化生产应用，创造了良好的经济效益。
CVT 是一种汽车用无级变速器，输入压板是CVT 变速器的重要核心零件之一。
本文主要对一种CVT 输入压板反挤压精锻工艺进行研发应用。原常规正挤压锻造工艺存在诸多问题，且无法批量生产，此次主要是研发一种反挤压精锻新工艺，包括原常规正挤压工艺存在的问题剖析、反挤压精锻工艺分析、反挤压精锻模具和工艺设计要点、反挤压精锻工艺试验，力求解决原工艺存在的所有问题，实现批量自动化生产应用。
原常规正挤压工艺产品和模具图见图1，本研究中的CVT 输入压板按常规锻造工艺设计，碗口朝下，锻造时该部位在下模，型腔A/B 中的金属由上往下正挤压填充(金属流动方向与上模运动方向一致为正挤压)。该产品材质为20CrMnTiH2，最大外径φ168mm，高度为67mm，下料重量为5.5kg。工艺流程：加热(1200℃)→预锻→精锻(螺旋压机)→冲孔。实际生产中存在的主要问题如下：
图1 原常规正挤压工艺产品和模具图
⑴产品飞边大。主要原因是将预锻坯料放于下模型腔之后，还有一半高出下模面，当上模往下运动时，高出的部分金属溢出下模型腔，在C 部位挤满了纵向飞边，甚至在下模面上产生较大的横向飞边。
⑵产品粘上模。由于较大的纵向横向飞边紧紧包裹在上模凸出部位所导致。
⑶产品顶出变形。纵向横向飞边冷却快粘性大，紧紧粘在下模型腔壁，中间顶杆用力顶出时，两边卡滞，导致产品变形。
⑷产品填充不足。填充不足的部位主要是下模型腔最深处的D/E 位置，容易形成R(5 ～10)mm 的大圆角，导致产品报废。主要原因是部分金属外溢导致坯料不足，同时有氧化皮和脱模剂等残渣堆积在该深腔处。
⑸成品率低。由于粘模和变形，以及填充不足的产品较多，废品率达10%。
⑹生产效率低。主要由于粘模导致反复拆装模具，班产量不足500 件。
⑺不能实现自动化生产。工艺不成熟，无法实现机械手搬运，需5 人操作。
通过上述分析，发现其根源在于预锻后的坯料高出下模面，过早溢出下模型腔导致飞边大、粘上模、顶出变形等一系列问题。经过逆向思考，提出将产品倒过来，碗口朝上锻造，相比于原产品，除了形状倒过来以外，还在F 处做出一个小台阶，节省部分原材料。
如图2 所示，该反挤压精锻工艺成形正好和原工艺相反，也就是型腔H/J 里面的金属从下往上反挤压填充(金属流动方向与上模运动方向相反为反挤压)。
图2 反挤压新工艺产品和模具图
该反挤压工艺优点在于：⑴预锻后的坯料放在下模型腔中就完全在型腔里面，不会过早溢出到模具型腔之外，从根源上杜绝原工艺一系列问题的产生。⑵较深的型腔H/J 位于上模，不存在氧化皮和脱模剂残渣堆积的问题。
模具设计要点
⑴型腔内部结构发生了彻底改变，下模型腔变深，具有深腔的部分被设计到上模。
⑵该反挤压模具型腔侧面接触热锻件的面积，上下模比值为1.2：1(原正挤压仅为1：10)，如按常规设计，大概率粘上模，需将拔模斜度中的上模适当放大，下模适当减小，这是该模具设计的关键核心，既要保证产品不粘上模，又要保证产品留在下模，顶出不变形。
工艺设计要点
⑴模具喷淋需要做特殊调整，上模多喷下模少喷，调整好剂量。
⑵选用合适的脱模剂，保证产品不粘模具。
⑶调整设备合适的打击能量，保证产品正好能成形即可。
经过现场工艺验证，该产品通过反挤压精锻工艺获得成功，反挤压产品3D 造型图和产品实物见图3。试验结果如下：
图3 反挤压产品3D 造型图和产品实物
⑴下料重量由5.5kg下降到5.3kg，价值1元以上；
每年可节材上百万元。
⑵解决了原工艺存在的产品飞边大、粘上模、顶出变形、填充不足等问题。
⑶经过数万件批量生产统计，废品率由原来的10%下降到0.2%。
⑷班产量由原500 件提升到1500 件。
⑸实现了机械手自动化生产，单班节省操作工4名。
⑴CVT 输入压板反挤压精锻工艺，通过模具和工艺设计控制是完全可行的。
⑵CVT 输入压板反挤压精锻工艺，经过批量验证是稳定可靠的，经济效益可观，在类似产品中具备推广应用价值。
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