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主連桿分步成形鍛造工藝研究
來源:www.topdaoimage.com 發布時間:2021年06月18日
  主連桿作為坦克發動機的關鍵部件之一,自生產以來一直受到操作技能、多火加熱(天然氣爐)和設備精度差的影響,導致鍛件廢品率高、工人勞動強度大、生產效率低、模具使用壽命短。為了解決這些問題,我在我公司80kJ電液錘生產線上研究了主連桿的分步成形鍛造工藝,該生產線配有中頻加熱爐、輥鍛機和315t雙點曲柄切邊機。

  產品結構分析

  鍛件重量分布不均勻

  根據鍛件的三維和二維圖紙可以看出,該產品主要由大頭、軸和小頭三部分組成,整個主連桿的重量為12公斤,主連桿的大部分重量分布在大頭和小頭,而軸的重量僅為整個鍛件重量的1/4。主連桿中心距320.5mm,大頭呈U型,大頭中心線與軸中心線成30夾角。U型大頭重心偏向軸的中心線一側,計算出的偏心量約為50 mm,這種產品結構大大增加了制坯難度。

  鍛件的U形大端很難成形

  主連桿大頭的設計高度為76毫米,與小頭一起是鍛件的高尺寸。據計算,大頭的重量為7.3公斤,占鍛件總重量的60.8%。如果鍛件毛坯制作不當,會使大頭難以填充,大頭的結構進一步增加了其成形難度。比如毛坯分布不均勻,在鍛造過程中會產生對流現象,導致鍛件折疊報廢。

  很難保證工字形軸的尺寸

  該連桿工字桿處單邊加工余量為2.5mm,桿寬僅為9.6 mm,鍛件在切邊時,整個切邊產生的切邊力過大,存在一定的力矩,使得鍛件在熱態下容易變形,導致工字桿處余量不均勻,導致加工余量不足,廢品。

  分步成形鍛造工藝方案

  消隱方案

  根據主連桿三部分的結構,畫出各部分的截面圖,然后對各截面進行簡化,制作中間毛坯。

  根據中間坯,制定制坯方案。考慮到生產效率、中間坯的一致性和表面質量,選擇了560噸輥鍛機。根據計算,需要進行四次輥鍛,以滿足中間坯的要求,然后結合中間坯和鍛造手冊,繪制出每次使用的輥鍛模具。然后將這些數據導入DEFORM-3D軟件系統,設置系統參數和旋轉動作。

  彎曲過程

  由于主連桿大端呈U型結構,在充模時很難將型腔填滿,所以彎曲時需要進行初步的布料。彎曲模腔的設計原則是:彎曲后,儲備好U型大頭所需的材料,這里的材料在預鍛和終鍛過程中可以自給自足。

  主連桿彎曲模孔采用后定位。因此,在輥鍛過程中必須保證中間輥鍛坯的長度。如果長度過短,主連桿的U型大端在分料后無法填充,導致鍛件填充不充分。

  預成形過程

  如果鍛件彎曲后直接完成,會出現兩個問題:(1)由于鍛件的軸為工字形結構,當U形大端部分被填滿時,材料會迅速流向模腔,拐角處肯定會出現折疊損傷,導致鍛件報廢。由于直接鍛造,模具容易磨損,會大大降低模具的使用壽命。綜上所述,增加該連桿的預鍛模孔勢在必行。增加的預鍛工藝主要用于形成連桿的U形大端部分,并初步形成連桿的小頭部分

  由于工字軸的加工余量只有2.5mm,切邊模刃口磨損后,鍛件容易出現切邊變形,導致加工余量不足,產生廢品。切邊工序采用315t切邊壓力機,雙點結構,三工位生產的大型工作臺,可以增加精整工序解決變形問題。在設計過程中,為了減少精加工能量,實現局部精加工,增加了碟簧,防止曲柄壓力機頂起。

  生產驗證

  在80kJ電液錘生產線上,主連桿分步成形鍛造工藝投產后,采用中頻爐加熱和560mm輥鍛機逐步鍛造成形,鍛件采用彎曲、預鍛和終鍛工藝生產,鍛件尺寸和外觀質量較好。與以前的工藝相比,模具的使用壽命提高了四倍,大大降低了工人的勞動強度,鍛件的生產效率提高了一倍。

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