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楔横轧技术在连杆模锻生产线上的应用1

2010-9-16 14:49:11 来源:陈 勇 作者:陈 勇 编辑:admin
主要介绍先进的楔横轧制坯热模锻压力机成形的锻造工艺生产连杆锻件的工艺特点制坯技术及 模具设计方法 重点分析比较了楔横轧与辊锻两种不同的制坯工艺阐明了楔横轧制坯优越性指出了该 工艺在节材节能 产品质量及自动化等诸多方面的应用前景

0 前言
    楔横轧技术是一种高精度优质高效低耗的先进生产工艺在连杆生产线上采用楔横轧制坯热模锻压力机成形工艺生产连杆锻件具有其它锻造工艺无法相比的独特优势与辊锻工艺相比材料利用率提高10%以上劳动生产率提高30 50% 而且产品质量好尺寸精度高产品高度公差重量公差都在控制范围内成品率大幅度提高.

    这些年来 生产高精度连杆锻件一般都采用辊锻工艺制坯我公司从七十年代就开始应用辊锻工艺生产连杆锻件通过几十年的实践和总结我们认为辊锻工艺制坯具有局限性模具设计和制造难度大操作复杂各道模具配合要求高等缺点因此我公司在技改中采用了楔横轧制坯工艺生产高精度连杆适应市场需要为开拓新的市场做出了贡献楔横轧技术是一项发展很快的新型技术在锻压行业将得到广泛应用.

1 工艺分析
    连杆锻件是一种形状复杂精度要求高的产品在整个生产工艺中制坯是关键工序制坯质量好坏和材料分布是否合理直接影响产品质量和制造成本因此连杆生产线上采用辊锻制坯还是楔横轧制坯我们进行了全面分析认为楔横轧具有以下工艺特点

1 辊锻一般需要通过几次才能成形而楔横轧制坯可一次成形生产率高并且易于实现自动化
2 辊锻模具设计靠经验因素太多而楔横轧模具设计有较成熟的理论设计已成系列化标准化在楔横轧时工件变形简单模具变形抗力小因此模具寿命高
3 楔横轧制坯精度高尺寸波动小产品合格率高
4 楔横轧不需脱模剂加工中无鳞屑油污飞溅
5 楔横轧制坯不产生飞边材料利用率高
6 楔横轧制坯效率高生产时间短锻件温度容易控制可实现余热处理

    由于楔横轧制坯优于辊锻制坯 , 我们在 2500T 热模锻压力机连杆生产线上就采用了楔横轧制坯

    在连杆成形工艺上我们采用热模锻压力机成形 主要是热模锻只是一个方向的变形而辊锻不但有上下方向变形还有前后方向的前滑和后滑往往设计计算出来的各道模具都要经过反复试轧和修改才能正式生产由于前滑值还受工件温度的影响因此要不断地调整送料机构才能轧出合格锻件热模锻压力机刚性好封闭高度是一定的锻件高度公差和重量公差容易控制基于以上原因我们确定采用热模锻压力机成形工艺生产高精度连杆锻件
2500 热模锻压力机连杆模锻生产线工艺流程如下

下料 加热 楔横轧 制坯 弯曲 预锻 终锻 切边冲孔 热校正 淬火 回火 检测硬度 抛丸 探伤 冷精压

2 楔横轧制坯原理
    将加热的金属毛坯自动轴向送入一对旋向相同的装有楔形成形模具的轧辊中模具逐渐挤压被辊轧的金属把它延伸所要求的截面形状图为楔横轧的示意图1 为同方向旋转的轧辊在每个轧辊上有多个纵向的" "形槽通
过" "形螺钉把楔形模具固定在它上面模具对坯料作相对运动坯料本身也转动结果坯料在轴向产生直径的变化而制成阶梯轴状的零件图所示为标准成形过程和所用楔形突起的展开图通常楔形突出是由三部分组合而成即楔入部分展宽部分和精整部分坯料经过各个部分的辊轧状况按(2) (3) (4) 的顺序变形 坯料主要变形部分是展宽部分坯料在楔形突起作用下直径方向被压缩长度方向被伸长此时材料的流动情况取决于楔形突起的成形角和楔展角(见图) 精整部分是为了提高精度而设计的是决定零件的最终形状的即零件转动从而达到矫正的作用.


3 模具设计
    楔横轧是制坯工序要求对材料进行合理的分配制坯件大小头和杆部的体积要与连杆锻件大小头和杆部体积相对应为了设计准确我们要进行工艺试验先设计出楔横轧坯料图用车床加工坯料经加热锻造出合格锻件才能确定坯料图 , 再按坯料图设计楔横轧模具设计楔横轧模应注意以下几点
1.楔横轧加工对象是轴对称或园形截面的零件
2.一次可成形的程度大体为 0.55 d1/d2 0.8 ( d2- 成形后的直径 d1- 坯料直径 )
3.从成形直径 d 可限制轴向成形长度 l 值 即 2 l/d2 10 为大致的界限成形长度l 越长 不但发生弯曲同时坯料端面出现"内陷"现象
3.2 预锻模是根据终锻型腔来设计的预锻模设计正确与否对模锻件的质量和模具寿命影响很大因此必须给予充分的注意设计方法基本与锤上模锻预锻模设计相同设计时应着重考虑以下几点
1.
为了保证终锻模腔很好充满应使设计的预锻工步图在终锻模腔内尽可能镦粗成形即预锻工步图的高度尺寸相应要比终锻高 2 - 5mm 预锻工步图的宽度尺寸比终锻要小 0.5 - 1mm
2.预锻工步的体积要比终锻工步大 5% 以保证终锻时充满
3.预锻工步图某些部位的形状尺寸要与终锻工步基本吻合 以免产生折迭如连杆杆部筋条宽度预锻比终锻小 0.3 0.5mm 连杆杆部筋板厚度预锻比终锻大 0.3 0.4mm 预锻安装在 2500T 热模锻压力机模座中间工位(第二工位)


3.3 终锻模设计方法与锤上锻模相同即根据零件的热锻件图设计型腔根据压力机的吨位选择飞边槽飞边槽的形式也与锤上锻模相似但没有承击面一般情况下全部开通如 493 连杆飞边槽桥部高 3mm 仓部高 10mm 终锻模安装在 2500T 热锻压力机模座右边工位( 第三工位)第四道模具是切边模 第五道模具是热校正模该二套模座均安装在 315T 双点闭式压力机上 其设计方法按常规设计.

4 结论
    采用楔横轧制坯热模锻压力机成形工艺先后生产出30 多个品种和规格的连杆锻件满足了国内外不同用户要求本工艺特别适应批量大精度高形状复杂的各类连杆锻件的生产具有高效节材质量稳定合格率高模具寿命长操作简便经济效益显著等优点有着广阔的应用前景.

参 考 文 献
1 锻模设计手册编写组锻械设计手册北京机械工业出版社 1991
2 张承鉴张庆生楔横轧论文集吉林工业大学辊锻工艺研究所 1982
作者简介陈勇男1960 年生大学工程师锻压技术