如图 1 所示 汽车差速器内的 十字轴，是传动 轴万向节的关键 零部件，用于传 递转矩和运动。 差速器十字轴的 4 个轴颈普遍较 长，这一结构的特殊性，导致了其在现有成型模具 及工艺状态下材料利用率低（经对现有生产大批量 差速器十字轴的统计，材料利用率普遍在 73％～ 80％之间），因轴颈端部充不满而引起的缺肉等外 观缺陷废品率高（据统计平均废品率约为 2.75％）。

差速器十字轴现有成形工艺及缺点 

差速器十字轴产品现有的典型成形工艺主要包 括四个工步，由镦粗、卡压及预锻等 3 个初成形工 步和最后的精锻成形工步组成。根据现有差速器十 字轴产品的废品损失情况，结合订单批量，我们选 择了 3278-W-335N-M 差速器十字轴为研究对象， 结合 DEFORM 模拟，对其现有成形工艺状态分析 如图 2 所示。 

（1）下料规格 φ75 mm×130 mm，下料质量 4.5 kg，锻件质量 3.59 kg，其材料利用率为 79.8％ ；

（2）镦粗工位，在模具分模面上自由镦粗，主 要依靠工人经验控制，镦粗高度随意性大； 

（3）卡压工位，卡压的厚度依靠工人经验控制； 

（4）预锻工位后，预锻X 向长度 218 mm，Y 向长度 230 mm，两个轴向长度不一致，差异大， 相差 12 mm。 

由于以上镦粗高度尺寸与卡压厚度尺寸的波动 性，导致卡压、预锻后 4 个轴部的突出长度不一致， 最终精锻后，极易出现轴颈端部填充不满缺肉等外 观缺陷。虽然后续轴颈端面需通过车削加工，但部 分轴颈端部由于缺肉严重，仍有毛坯面遗留，导致 产品报废。为了降低差速器十字轴轴颈端部缺肉报 废率，往往会通过增加材料耗用，导致材料整体利 用率低。

同时，该系列产品在电液锤上加工，现有的成 型模具（图 3），采用传统的导销定位，由于受振 动影响出现松动，导致上下模偏移而引起产品错移 超差，据统计平均废品率达 0.85％。 

为了彻底解决差速器十字轴锻件的这些缺陷， 尽可能地降低废品率，提高材料利用率，我们在现 有成形工艺的基础上，对差速器十字轴的成形工艺及预锻模具进行了创新性设计研 究，开发出了“差速器十字轴流 动控制成形新工艺”。

新研发的差速器十字轴成形工艺 

1. 最新研发的预锻模具结构及优点 

最新研发的 3278-W-335N-M 差速器十字轴预锻成形模具结构 如图 4 所示。 3278-W-335N-M 差速器十 字轴预锻成形模具，与现有成形 模具相比，具有以下优点：

（1）预锻下模，设计了镦粗 定位凸台，确保镦粗工步件形成 与预锻模具匹配的凹槽，实现了 预锻放料的精准定位。

（2）预锻下模，增加了 4 个 对称的阻尼凸台，这种模具结构， 使差速器十字轴轴颈方向材料流 动阻力最小，易于轴颈端部成形； 同时，使锻件在形成飞边前增加 叉部的流动阻力，实现流动控制。 4 个对称的阻尼凸台，使差速器 十字轴 4 个轴端流动速率一致， 保证了预锻后差速器十字轴X 向 长度与Y 向长度的一致性。 

（3）预锻上、下模增加了 大锁扣设计，锁扣斜度 5°，有 效锁合距离 58 mm，锁扣间隙 0.2 mm。上下模通过锁扣进行 导向，确保在锻打闭模时自动 锁进。上下模具导向合模，锻 件错移度可由原来的 0.7 mm ～ 1.0 mm 提高到 0.4 mm 以 内， 可大幅度提高锻件精度，减少锻 件错模，消除了由于锻件错模超 差产生的质量损失。 3278-W-335N-M 差速器十字 轴预锻成形下模实物如图 5 所示。

2. 新研发的成形工艺流程

3278-W-335N-M 差速器十 字轴成形工艺主要包括三个步骤， 由镦粗及预锻等两个初成形工艺 步骤和最后的精锻成形工艺步骤 组成。结合 Deform 3d 模拟，对 3278-W-335N-M 差速器十字轴 成形工艺状态分析如图 6 所示。 

（1）下料规格 φ75 mm ×124 mm，下料质量 4.3 kg， 锻件重量 3.59 kg，其材料利用 率为 83.5％ ；

（2）取消了卡压工位，消除 了人为因素引起的变差； 

（3）设计开发了能实现 流动控制的预锻成形模具，经 过 工 艺 试 验， 预 锻 后 X 向 长 度 215.32 mm，Y 向长度 215.39 mm，X 向和Y 向长度相 差＜ 0.1 mm，消除了预锻后X 向及Y 向长度差异大的情况，确 保精锻后差速器十字轴四个轴颈 长度的一致性，提高了材料利用 率，同时，提高了产品精度，减 小了锻件错模，消除了因错模导 致的报废。

结论 

通过对 3278-W-335N-M 差 速器十字轴预成形模具的设计开 发及成形工艺研究，使每个差 速器十字轴的下料质量节省了 200 g，材料利用率由原来 79.8％ 提高到了 83.5％。差速器十字轴 成形工艺由原来的四工步减少到 三工艺步骤，生产效率提高了约 20％。消除了轴颈端部因缺肉严 重导致的产品报废，减小了产品 错模，废品率降低了约 50％。 

此差速器十字轴成形工艺及 预成形模具的设计技术，已全面 推广应用到所有差速器十字轴产 品上，现正在逐步向三叉轴产品 推广，产品质量提升明显，经济 效益显著。