基本信息
- 項目名稱：
- F3型大排量摩托車冷擠壓主副軸
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- F3型摩托車是重慶建設摩托車股份有限公司近年來新開發(fā)的大排量摩托車（排量為400cc）。主、副軸是該產(chǎn)品中的重要零件，軸上的矩形花鍵采用傳統(tǒng)銑削加工，效率極低，根本無法滿足批量生產(chǎn)的需要，其制造效率問題成為制約F3型摩托車批量生產(chǎn)的瓶頸問題。 冷擠壓工藝具有“優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗、低成本”的特點，在大批量生產(chǎn)中具有獨特的優(yōu)越性。由于大排量摩托車主、副軸結(jié)構(gòu)尺寸較大，在擠壓成形過程中易產(chǎn)生彎曲變形、鐓粗和壓彎失穩(wěn)等技術(shù)問題。從而使冷擠壓工藝無法在大排量摩托車主、副軸生產(chǎn)中得到應用。 作品對大排量摩托車主、副軸冷擠壓工藝進行研究，解決了冷擠壓成形過程的技術(shù)難題。首次設計出了鋼結(jié)硬質(zhì)合金鑲塊剖分式組合凹模，顯著地提高了模具壽命。成功地將冷擠壓技術(shù)應用到F3摩托車主副軸的制造中，生產(chǎn)效率提高近100倍，節(jié)約原材料50%左右，大幅度降低了生產(chǎn)成本，同時提高了產(chǎn)品的加工質(zhì)量。 目前，該作品已在重慶建設摩托車股份有限公司得到應用。花鍵鍵齒主要尺寸精度完全達到產(chǎn)品圖技術(shù)要求，主副軸金屬流線保持連續(xù)，綜合機械性能優(yōu)于機加工件，使用效果良好。
- 詳細介紹：
- 大排量摩托車是重慶市近幾年開發(fā)的具有高技術(shù)含量和高附加值的摩托車產(chǎn)品，在未來幾年中還將得以重點發(fā)展。F3型摩托車是重慶建設摩托車股份有限公司近年來新開發(fā)的大排量摩托車（排量為400cc）。主、副軸是該產(chǎn)品中的重要零件，它通過軸上的花鍵傳遞扭矩，花鍵齒形主要采用矩形花鍵，在傳統(tǒng)的機械制造方法中只能采用銑削方式逐齒加工，效率極低，且浪費材料，根本無法滿足產(chǎn)品批量生產(chǎn)的要求。因此，F(xiàn)3摩托車主、副軸的制造效率問題成為該產(chǎn)品批量生產(chǎn)的瓶頸問題。 金屬冷擠壓工藝具有“優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗、低成本”的特點，在大批量生產(chǎn)中具有獨特的優(yōu)越性。從上世紀90年代中后期開始，該技術(shù)就逐步應用到小排量摩托車主副軸生產(chǎn)中，但至今為止，仍存在零件彎曲變形和模具壽命較低等技術(shù)問題。而大排量摩托車發(fā)動機主、副軸結(jié)構(gòu)尺寸較大，在擠壓成形過程中更易產(chǎn)生彎曲變形、鐓粗和壓彎失穩(wěn)等技術(shù)問題，造成成形的失敗，且彎曲問題無法像小排量摩托車主副軸那樣采用后續(xù)人工校直的方法解決，只能設法在冷擠壓過程中避免。在成形過程中，大排量摩托車主副軸金屬流動更加劇烈，模具壽命更難保證。因此小排量摩托車主副軸的冷擠壓工藝根本無法直接用于大排量摩托車主副軸生產(chǎn)。 為此，作品采用有限元數(shù)值模擬分析和工藝試驗相結(jié)合的方法，對F3摩托車主副軸冷擠壓成形工藝、模具設計等方面進行了研究。解決了花鍵軸在冷擠壓過程中產(chǎn)生彎曲變形、鐓粗、壓彎失穩(wěn)的技術(shù)難題。同時，還設計了鑲塊剖分式組合凹模，首次成功地采用了鋼結(jié)硬質(zhì)合金模芯材料，顯著地提高了模具的壽命。該作品成功地將冷擠壓技術(shù)應用到F3摩托車主副軸的制造中，生產(chǎn)效率提高近100倍，節(jié)約原材料50%左右，大幅度降低了生產(chǎn)成本，同時還提高了產(chǎn)品的加工質(zhì)量，提升了我市大排量摩托車零部件的制造水平。 目前，該作品已在重慶建設摩托車股份有限公司得到應用，進入中試階段。從應用情況來看，主副軸冷擠壓件花鍵部分除大徑留有少許磨削余量外，其余各部分尺寸精度完全達到產(chǎn)品圖技術(shù)要求，不需進行后續(xù)機加工。同時主副軸金屬流線保持連續(xù)，綜合機械性能優(yōu)于機加工件，使用效果良好。下圖為F3摩托車主副軸冷擠壓件實物照片。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- F3型大排量摩托車主副軸的制造效率問題是該產(chǎn)品批量生產(chǎn)的瓶頸問題。作品在國內(nèi)首次將冷擠壓技術(shù)應用于大排量摩托車主副軸的制造中，采用數(shù)值模擬與工藝試驗相結(jié)合的方法進行研究，優(yōu)化了工藝參數(shù)，最大限度地降低了成形力，避免了坯件產(chǎn)生彎曲變形、鐓粗和壓彎失穩(wěn)等冷擠壓技術(shù)難點問題。創(chuàng)新設計了鑲塊剖分式組合凹模，采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金作為模芯材料，使得模具壽命與普通模具相比提高了5~10倍。 主要技術(shù)指標為：1、冷擠壓件的花鍵鍵齒各部分尺寸精度和徑向跳動達到了產(chǎn)品圖的技術(shù)要求；2、生產(chǎn)效率提高了100多倍；3、節(jié)約原材料約50%左右；4、綜合機械性能優(yōu)于機加工件5、花鍵模具壽命提高了5~10倍 。
科學性、先進性
- 作品首次將冷擠壓技術(shù)應用于大排量摩托車主副軸的制造加工中，其科學性和先進性在于： 1、采用有限元數(shù)值模擬仿真計算與工藝試驗結(jié)合的方式進行工藝研究，大大縮短了產(chǎn)品研發(fā)的周期，節(jié)約了大量人力物力，降低了工藝研發(fā)的成本； 2、設計了鑲塊剖分式組合凹模，采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金作為模芯材料，顯著提高了模具壽命，同時又降低了模具材料成本。 3、作品節(jié)約原材料約50% ，提高生產(chǎn)效率100多倍。 4、作品主要尺寸精度完全達到了產(chǎn)品圖技術(shù)要求，不需進行后續(xù)機加工，且綜合機械性能高于機加工件。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2009年5月參加第十一屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽重慶賽區(qū)決賽榮獲特等獎
作品所處階段
- 目前，該作品已在重慶建設摩托車股份有限公司得到應用，進入中試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- ●特點和優(yōu)勢：作品研究出的F3摩托車主副軸冷擠壓工藝可以顯著的提高該產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，并大幅度地節(jié)約原材料，且加工出的冷擠壓產(chǎn)品各部分尺寸精度符合產(chǎn)品技術(shù)圖的要求，綜合機械性能優(yōu)于機械加工件。設計的花鍵凹?？娠@著提高模具壽命。 ●應用范圍：花鍵軸的加工制造。 ●市場前景和社會效益：本成果已在重慶建設集團試用，效果良好，由于該項技術(shù)可大幅度降低原材料消耗、提高生產(chǎn)效率，同時，還可提高產(chǎn)品尺寸精度和內(nèi)在質(zhì)量，它必將得到廣泛的推廣應用，為大排量摩托車發(fā)展上規(guī)模提供了可靠的保證，將會顯示出巨大的社會、經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 隨著小排量摩托車制造技術(shù)的日漸成熟，大排量摩托車開始成為我國摩托車產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。主、副軸是摩托車發(fā)動機中的重要零件，其軸上的花鍵健齒為矩形花鍵。在日本，這類零件一般采用冷擠壓工藝進行加工，但他們使用的是專用的液壓式冷擠壓設備，這種設備每臺售價高達800萬元~1000萬元，在我國的零部件生產(chǎn)企業(yè)中很難得到廣泛應用。F3型摩托車是重慶建設摩托車股份有限公司近年來開發(fā)的一款大排量摩托車產(chǎn)品，其主副軸花鍵健齒采用傳統(tǒng)的銑削方式加工，效率極低，勉強滿足產(chǎn)品開發(fā)階段的需要，根本無法滿足批量生產(chǎn)的要求，效率問題成為制約該產(chǎn)品批量生產(chǎn)的瓶頸問題。 作品將先進的冷擠壓技術(shù)應用到大排量摩托車主副軸的制造中，并在普通油壓機上得以實現(xiàn)，其導向精度靠通用模架來保證，雖然效率不如專用冷擠壓機高，但可大大降低投資成本，易于該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。 作品采用有限元數(shù)值模擬仿真計算與工藝試驗相結(jié)合的方式，研究了冷擠壓主要工藝參數(shù)對擠壓力、金屬流動規(guī)律、塑性變形區(qū)域的影響，從而為制定工藝試驗的最佳工藝參數(shù)提供了重要的參考依據(jù)。作品把數(shù)值模擬技術(shù)應用到大排量摩托車主副軸冷擠壓工藝研究中，大大縮短了產(chǎn)品研發(fā)的周期，節(jié)約了大量人力物力，有效提高了生產(chǎn)效率。根據(jù)附件查新報告檢索結(jié)果可知，采用有限元數(shù)值模擬仿真計算與工藝試驗相結(jié)合的方式研究大排量摩托車主副軸冷擠壓工藝，在國內(nèi)未見報道。 國內(nèi)冷擠壓模具主要采用的是組合凹模結(jié)構(gòu)，采用Cr12MoV等冷作模具鋼作為模芯材料，耐磨性較差，導致花鍵軸冷擠壓模具壽命低的問題。作品以鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35作為模芯材料，設計了鑲塊剖分式組合凹模，既提高了模具的耐磨性，又降低了材料成本，減少加工量，并顯著提高了模具的使用壽命，為其他類似零件冷擠壓模具設計提供了借鑒，由華中科技大學夏巨諶教授最新編著的《典型零件精密成形》（機械工業(yè)出版社出版）一書中將其收錄為典型案例。根據(jù)附件查新報告檢索結(jié)果，采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金作為模芯材料的花鍵軸冷擠壓鑲塊剖分式組合凹模在國內(nèi)也未見相同報道。
