曲軸鐓鍛工藝設計研究范文

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摘要:

介紹了在100MN液壓機上采用TR鐓鍛法生產8L5864型曲軸的工藝設計和工藝參數，以及模具的設計方法，有助于曲軸的鐓鍛成形。

關鍵詞:

8L5864型曲軸;鐓鍛;工藝設計;模具

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

1鐓鍛工藝設計

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、右四個方向的累計誤差，選取鍛造余量為10mm，鍛造公差為軸向±3mm，徑向±5mm。通過計算機三維模擬技術，精確計算后加工參數見表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696．5mm，自由端坯料長249．5mm，法蘭端坯料長544．7mm，鍛件金屬燒損率選取0．05%。

1．2工步設計及火次確定

1．2．1工步設計第一工步:鐓鍛合模。該工步是為鐓鍛工步做定位準備，工件加熱部位由模具限位，原材料外徑應與模具尺寸保持一致。第二工步:預鐓。要獲得拐柄外形，首先要將坯料進行預鐓，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，預先將坯料預上彎，使上部坯料集中，然后下錯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，坯料徑向擴散，充滿整個型腔，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，鐓鍛火次依序為5→4→6→3→7→2→8→1→自由端→法蘭。

1．3計算變形量和鐓鍛力(1)變形量計算

(2)鐓鍛力計算

2鐓鍛模具設計

全纖維曲軸彎曲鐓鍛一般是在液壓機上配備專用模具進行生產，鐓鍛裝置通常左右各一套，而且以分模面為中心上下對稱排列，大致可以分為模座、模塊和沖頭三部分。圖4為100MN液壓機配套下沖頭式樣。模座的上下兩個箱體相互間凹凸配合，內設多個圓環狀模槽，用以排布不同的模塊。壓機工作時，模座將壓機垂直力轉變為水平力，并推動模塊一起運動。TR法是將活動梁與上模座用肘桿連接起來，利用肘桿的轉動轉化成水平鐓粗力。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，主要用來限制鍛件金屬的流動，能夠促進成形;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度和位置，從而控制單拐的坯料量和準確入模，并提供鐓鍛初期的水平鐓粗力。沖頭主要用來進行彎曲錯拐，并對曲柄平衡塊的形狀加以控制。

2．1模膛設計模膛形狀與尺寸按鍛件圖進行設計，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。模具外形尺寸應根據模箱內腔進行設計。

2．3確定各火次工藝參數(1)第1～8火次鐓鍛開檔尺寸1709mm，終鐓合模尺寸770mm，錯移中心距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結束語

大型全纖維曲軸的鍛造質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導致鍛造尺寸不精確，甚至無法成形。通過對8L5864曲軸鍛造工藝的設計和工藝參數制定以及模具設計，對大型曲軸的制造提供借鑒。

參考文獻

［1］張志文．鍛造工藝學．北京:機械工業出版社，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：北京賽瑞斯國際工程咨詢有限公司 海洋石油工程股份有限公司