曲軸鐓鍛工藝設(shè)計(jì)研究范文

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摘要:

介紹了在100MN液壓機(jī)上采用TR鐓鍛法生產(chǎn)8L5864型曲軸的工藝設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)，以及模具的設(shè)計(jì)方法，有助于曲軸的鐓鍛成形。

關(guān)鍵詞:

8L5864型曲軸;鐓鍛;工藝設(shè)計(jì);模具

8L5864型曲軸主軸頸500mm，中心錯(cuò)移值為320mm，最大回轉(zhuǎn)半徑565mm，在100MN油壓機(jī)上采用TR法進(jìn)行模鍛，材料選用35CrMo。8L5864型曲軸三維模型如圖1所示。

1鐓鍛工藝設(shè)計(jì)

1．1鐓鍛坯料確定曲軸加工采用TR模鍛法，加工精度高，成品切削量小，考慮上、下、左、右四個(gè)方向的累計(jì)誤差，選取鍛造余量為10mm，鍛造公差為軸向±3mm，徑向±5mm。通過計(jì)算機(jī)三維模擬技術(shù)，精確計(jì)算后加工參數(shù)見表1。另外，考慮到鐓鍛過程中的燃燒損耗等原因，選用坯料直徑500mm，拐軸直徑470mm，拐柄坯料長(zhǎng)696．5mm，自由端坯料長(zhǎng)249．5mm，法蘭端坯料長(zhǎng)544．7mm，鍛件金屬燒損率選取0．05%。

1．2工步設(shè)計(jì)及火次確定

1．2．1工步設(shè)計(jì)第一工步:鐓鍛合模。該工步是為鐓鍛工步做定位準(zhǔn)備，工件加熱部位由模具限位，原材料外徑應(yīng)與模具尺寸保持一致。第二工步:預(yù)鐓。要獲得拐柄外形，首先要將坯料進(jìn)行預(yù)鐓，以得到更大的徑向截面積。第三工步:彎曲。為防止平衡塊塌角，預(yù)先將坯料預(yù)上彎，使上部坯料集中，然后下錯(cuò)拐軸頸得到指定的中心距。如圖2所示。第四工步:終鐓成形。完全合模，軸向尺寸急劇縮小，坯料徑向擴(kuò)散，充滿整個(gè)型腔，得到所需要的形狀和尺寸。

1．2．2鐓鍛火次順序TR法采用雙向鐓鍛，鐓鍛火次依序?yàn)?→4→6→3→7→2→8→1→自由端→法蘭。

1．3計(jì)算變形量和鐓鍛力(1)變形量計(jì)算

(2)鐓鍛力計(jì)算

2鐓鍛模具設(shè)計(jì)

全纖維曲軸彎曲鐓鍛一般是在液壓機(jī)上配備專用模具進(jìn)行生產(chǎn)，鐓鍛裝置通常左右各一套，而且以分模面為中心上下對(duì)稱排列，大致可以分為模座、模塊和沖頭三部分。圖4為100MN液壓機(jī)配套下沖頭式樣。模座的上下兩個(gè)箱體相互間凹凸配合，內(nèi)設(shè)多個(gè)圓環(huán)狀模槽，用以排布不同的模塊。壓機(jī)工作時(shí)，模座將壓機(jī)垂直力轉(zhuǎn)變?yōu)樗搅Γ⑼苿?dòng)模塊一起運(yùn)動(dòng)。TR法是將活動(dòng)梁與上模座用肘桿連接起來，利用肘桿的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成水平鐓粗力。在鐓鍛過程中，隨著肘桿與豎直方向的夾角a的逐漸增大，水平鐓粗力不斷增大。模塊按作用可以分為成型模塊、定位模塊和支撐塊。成型模塊放置于模座前側(cè)，主要用來限制鍛件金屬的流動(dòng)，能夠促進(jìn)成形;另外還提供鐓鍛中后期的水平鐓鍛力。定位模塊的作用是控制曲軸坯料的長(zhǎng)度和位置，從而控制單拐的坯料量和準(zhǔn)確入模，并提供鐓鍛初期的水平鐓粗力。沖頭主要用來進(jìn)行彎曲錯(cuò)拐，并對(duì)曲柄平衡塊的形狀加以控制。

2．1模膛設(shè)計(jì)模膛形狀與尺寸按鍛件圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，分模面選擇在截面最大尺寸處。

2．2模具材料及外形尺寸熱模具材料選用5CrMnMo或3Cr2W8V，冷模具材料選用35CrMo或45。模具外形尺寸應(yīng)根據(jù)模箱內(nèi)腔進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2．3確定各火次工藝參數(shù)(1)第1～8火次鐓鍛開檔尺寸1709mm，終鐓合模尺寸770mm，錯(cuò)移中心距320mm。(2)自由端開檔尺寸775mm，終鐓合模尺寸400mm，工藝余料尺寸300mm。(3)法蘭端終鐓開檔尺寸775mm，終鐓合模尺寸400mm。

2．4加熱溫度與潤(rùn)滑坯料采用中頻加熱，加熱溫度為1150～1200℃。熱脫模劑選用水基石墨。

3結(jié)束語

大型全纖維曲軸的鍛造質(zhì)量受工藝和模具的影響很大，工藝不合理或模具尺寸偏差都會(huì)導(dǎo)致鍛造尺寸不精確，甚至無法成形。通過對(duì)8L5864曲軸鍛造工藝的設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)制定以及模具設(shè)計(jì)，對(duì)大型曲軸的制造提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

［1］張志文．鍛造工藝學(xué)．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1983:5．

［2］萬煦義．大中型全纖維曲軸鍛造方法的探討．大型鑄鍛件，2006(3):45－52

作者：樊志江 孫丹鳳 單位：北京賽瑞斯國(guó)際工程咨詢有限公司 海洋石油工程股份有限公司