基于自由锻的细长栓杆胎模锻造法.pdf

第51卷第1期
锻压装备与制造技术
2016年2月
Vol. 51 No. 1
CHINA METALFORMING EQUIPMENT& MANUFACTURING TECHNOLOGY
Feb.2016
基于自由锻的细长栓杄胎模锻造法
于凤银',杨巍2,于凤燕3
(1.白银有色集团股份有限公司装备与自动化控制研究所,甘肃白银730900;
2.白银市工信委,甘肃白银730900;
3.白银有色集团股份有限公司西北铅锌治炼厂,せ肃白银730900)
摘要:本文根据锻造生产中的典型实例,论述基于自由锻一空气锤胎模锻造细长栓杆的方法,对细长栓杆的锻造胎模进行设计,并
闻述细长栓杆胎模锻造工艺过程,同时,针对锻造生产过程中容易出现的问题进行分析说明,以便合理利用现有锻造设备,解决
设备不足对生产带来的影响。
关键词:自由锻;细长栓杆;胎模锻造;工艺
中图分类号:TC316.3
文献标识码:A
01:10.163166is1672-0121,2016.01.026文章编号:1672-0121(2016)01-0088-04
在自由锻设备上,利用胎模生产锻造细长栓杆造工件的形状和尺寸。胎模锻工艺对锻造工人的技
的模锻件,是相对较为困难的。细长栓杆杆部直径偏术要求不高,锻造工的操作技术熟练水平,对胎模锻
细,端部直径大,锻件整体长度超出了自由锻的锻造造最终结果影响不大;其操作简便易行,生产效率
范围,属于锻造生产中的顶镦锻件,通常应在顶镦设高。(②胎模锻造的锻件形状准确,尺寸精度较高;锻
备如模锻机、平锻机上锻造生川。但由于模锻机、平件工艺余量小、加工富裕量少,能有效节约原材料,
锻机价格相对昂贵,企业通常并没有这类特殊锻造减轻精加工过程中的工作量和锻件切削余量;③)胎
设备;同时,适用于顶镦设备的顶镦模具设计复杂、模锻造成形的锻件,锻件内部组织结构细密,纤维分
加工制造成本高、生产准备周期长。因而,在现有的布更加符合锻件的各种性能要求。
自由锻设备一一空气锤上,采用胎模锻造方法生产
细长栓杄锻件产品图如图1所示,其特点为:总
细长栓杄模锻件,很有现实意义。本文以锻造生产中体长度超长,总长度L为520mm,杆颈部直径30
的一个典型实例为代表,对基于自由锻的细长栓杆mm,端部(70mmx20m,90沉头)为埋头形状,材质
胎模锻造法进行了研究。生产实践证明,该方法技术A3钢,产品技术要求为:锻造后不加工、表面粗糙度
可行、经济适用,较大地提高了细长栓杆的锻造生产Ra25。
效率。
2胎模锻设计方案理论分析
胎模锻造法的特征
根据图1所示锻件特点及其杄部直径尺寸,选择
胎模锻造是在自由锻设备一空气锤上,利用530mm圆钢作为锻件坯料,以保证栓杆锻造后的杄
胎模模具生产锻件的一种工艺方法。通常为自由锻部直径尺寸及产品的技术要求,同时选用400kg空
预锻制坯,胎模终锻造成形,适用于无特殊模锻设备气锤作为自由锻设备。
的锻造企业进行特殊锻件的批量生产。
现场对p30mm圆钢骰造坯料进行局部加热至
与常规自由锻相比,胎模锻造方法具有如下特
征:①胎模模具的设计、加工质量和精度,保证了锻
全部
收稿日期:2015-06-26;修订日期:2015-08-12
作者简介:于凤银(1967-),男,高级工程师,从事锻造工艺研究设计。
E-mailmissiby@sohu.com
图1细长栓杆产品图
88
于凤银,等:基于自由锻的细长栓杅胎模锻造法
第1期
温度1250℃左右,坯料呈红热状态,在自由锻设备
上,采用胎模锻造方法,进行坯料的端部镦粗成形
完成细长栓杄的锻制过程。
根据锻件局部镦粗法则,细长杆类锻件的一次
镦粗成形条件为:变形长度与杆部直径比值应小于
3.2,否则必须经过多次镦粗才能成形。将细长栓杆的
变形长度L=72mm(可由端部尺寸70mmx20mm、
90°沉头计算得出,并略大于端部直径,以利于栓杆
图3空气锤锤头行程示意图
埋头的材料堆积成形)及栓杆杆部直径do=w30mm,
1空气锤锤头2.坯料3.胎模4.下砧
代人公式(1):
一锤头剩余自由高度=空气锤锤头有效行程L行空气锤锤头最大行程
有效锤击行程为180m,如图3所示。细长栓杆锻造
72
允许粗
(1)生产中,不仅上、下料困难、起模不便,而且锤击力不
其比值小于次敏粗极限值3.2,该细长栓杆满足够,很难达到栓杆件顶部缴粗成形的预期结果
一次镦粗条件,不会产生杆部纵向锻造弯曲,即:坯
在180mm自由锻行程下,400kg空气锤的锤击
料端部的变形区,经过空气锤锤击后,可以全部充满力由公式(3)计算得出:
胎模的型腔,而无坯料堆积歪斜现象发生,如图2所
F击力=额定锤击能量x1=950kg
180mm
°mX
1000mm
400kg空气锤相关技术参数如表1所示。
171kg
为了使细长栓杆胎模锻造过程中上下坯料方
便、起模容易,且坯料局部加热后,顶部能够镦粗成
×
形,必须增大400kg空气锤锤头的自由高度L1和锤
击力F権击力。为此,撤除空气锤原有下砧,使空气锤底
座滑轨至锤头距离增加到980mm,人为增大空气锤
的剩余自由高度L1,即:空气锤有效行程增大至
460mm,从而使锻制栓杆的锤头有效行程L达到胎
模镘所需的范围值。此时,由公式(3)计算得出,扩大
锤头有效行程ル1后的锤击力为
图2细长栓杆头部鞭粗变形示意图
460mm
F击力=额定锤击能量xL1=950从kgm×10om
上胎模2.坯料3.细长栓杆
?437k
寝1400kg空气锤技术参数
相比于原180mm自由锻行程下的锤击力,锤击
锤头最大行程Limm
锤击能量kg·m
力増大了26kg,因此,可有效解决在空气锤(400kg
950
额定锤击力)上采用胎模锻方法锻制细长栓杅时,空
上下砧面尺寸(长×宽)mmxm
265×100
细长栓杆总长度L=520m,其剩余自由锻造席气锤有效行程不够及锤击力不足的问题。
度L可由公式(2)计算得出:
3胎模设计及胎模锻工艺过程
L=锤头最大行程L行细长栓杆锻件总长度L
(2
为减小锻造过程中胎模的重量,降低劳动强度,
代入计算得
采用上、下胎模、自由镦头成形的设计方式,如图4、5
L=180mm
所示。上、下胎模均设计有R15mm的装柄孔,以便安
由式(2)计算结果可知,400kg空气锤锤头距离装抬柄,便于上、下模脱模出件。同时,为确保细长栓
栓杆坯料的顶端面180mm,即:400kg空气锤锤头的杆杆部锼造尺寸公差符合产品技术要求,防止锻造
89?