95型连杆锻造工艺对比及其合理选择_罗晴岚.pdf

鬃鹦 5 型连杆锻造工艺对比及其合理选择 哪娜瞬嚼 研护 机械部 第四设计研完院岁晴岚霍新政 提要 本文通过对 95型 连杆辊锻 成形工艺与其它五种 模锻 方 法 的对比 说 明了辊锻成 形 的待点 连杆锻件的质量 材 料利用 丰 设备 重 量 投资 基础尺寸 体积 厂房 高度及面积 模 具材 料 重量 价格 寿命 翻新次数 机组生产 能力 人 数及劳动量 燃 料 动 力消耗 单 件成本对比等 从上述各项技术经济对比 得 出不同产数 批量时到底采用 哪种工艺技术先进 经济 合理的判断 9 5 型连杆锻件有连杆体与 连杆盖锻成整体 成为一个锻件的 有连杆体与 连杆盖分开成 为 两个锻件的 为便于比较 例 子中尽最采用 整 体锻造的 为了说明9 5 型连杆几种 锻造工艺 的优 缺 点及不同产量 时的技术经济合理性 收集了肠 型或类似连杆灼 几种锻造工艺 进 行了对比 其 中包括于1 9肚年鉴定投产的连杆辊锻 成形目动 线 一 9 5型连杆可采用的几种锻 造工艺方法 1 辊锻成形自动线 下简称 辊锻 线 毛坯小8 0 x 8 7 加热 3 0 千瓦可 控硅 中频电源 2 台 感应加热 第一 二道辊 锻 制坯 D4 2 一62 0辊锻机 10转 分 第 三道辊锻 成形 D4 2一6 2 0辊锻机 n转 分 整形 J5 3一吐0 0摩擦压力机 切边 冲孔 JA31一31 5 闭式单点压力机 热校正 1 6 吨气动 螺旋锤 2 辊锻 机制 坯 摩擦压力机 成 形 下简 称 辊 摩 毛坯小7 0 xl l6 加热帅 3米 转 体煤 气炉 辊锻制坯 D43一630辊 锻机 共 分 三道型槽 成形 J53一63 0 摩擦压力 机 切 边 冲孔 J A3 1 一2洲 闭式单点压力 机 3 空气锤制 坯 摩擦压力机成形 下简 称 空 十 摩 毛坯小7 0 x 12 0 加热 半连 续式 油炉 或 双 室式 油炉 制坯 150公 斤 或2 5 0公斤 空气锤 加热帅 2 4米转体油炉或2 6米 双 室 式油炉 成形 J53一100 0摩 擦压力 机 切边 冲孔 J A3 1一31 5 闭式 单点压力 机 4 空气锤制坯 空 气锤 成形 下简称 空 空 1 连杆体 毛坯小6 0 x112 加 热 室式 油炉 制坯 15 0 公斤空气锤 加热 室式 油炉 预锻 75 0公斤空气锤 热切边 1 00吨 压力机 终 锻 7 5 0公斤 空气锤 冷切边 10 0吨压力机 冷校 正 3 0 0吨摩擦压力机 2 连杆盖 毛坯小3 5 xl l 8 加热 空式油炉 模锻 3 0 吨摩擦压 力机 冷切边 100吨压力机 5 模锻锤模锻 下简称 锤模锻 毛坯小6 0 x 15 5 加热 2 6米 半连续 式煤气炉或油炉 模锻 2吨模 锻 锤 切边 冲孔 J A 3 一 2 5 0闭 式单点压力机 6 辊锻机制 坯 热模锻 压 力机成形 下 简称 锻压 机 毛坯今6 5 x 1 3 o 加热 6 4 5千瓦机式中 频电孤感应 加热 辊锻 制坯 小46 辊锻机 成形 顶 锻 终锻 2 0 00吨热模锻压力机 切边 冲孔 J3 7一20 0闭式双 点压 力机 二 几种锻造工艺方法的 技米 经济对比 1 锻件质盆及材料利用率 以不同锻造方法生产的9 5 型连杆锻件的数 据对比列 入 表 i 表 1 以不 同锻造方法 生产的9 5型连杆的数据 对比 一 蛋 一 一 泣二 岁 下 获 一蔺 一蔺 茸 一仁 了蔺 一犷茸一 犷 乞 乞 锤 严 锻压机 5 5 53 5 5 3O 尸J广 s n自 零件重 锻件重 毛 还尺 公斤 公 斤 毫米 公斤 公斤 零 件重 锻件重 零件重 毛坯重 零 件重 材料重 锻件重 毛坯重 55 70 十 碍 515 伞 08 K 87 小了 火1 16 中 了0 x 201 小 56zx3o 员几寸组 八 门 58毛 坯重量 材料消耗 材料 利用率 6沙 88 1 55 1 70 0 56 二 2 53 小 6o K 212 中 35 x l生 匕 2 05 0 90 360 枷 x 51 5 人尺八 乙 甲Uv八 止O U 345 3 3 6l r 5了 4怕 4 4 3帕 40 8肠 77 1汤 4肠 66肠 6 7 4肠 43 1泊43 1肠45呱 46 1肠 40 65 3汤 0 5怕 42 3肠417肠 43 1铂 摩 一 一 60 2肠68 2肠6 8 5 废品率 工厂 指标 1 0肠1 0肠 呢 厌 哄 叮3 户 l肠 娜 J 0 4 1 八j4 6 472 注 零件重萤是 根 据上海内燃 机研究所 内研函宁沁1 1 2 2 9 号文 当连 杆 盖 采用据 齿 形 定 位 者 包 括19 5 20 5 495 6 9 5 连杆组总重 量为1 8 1公 斤 连杆沐 为 1 1 4公斤 重量 差不大于 1 克 过杆盖为 4 1公 斤 重 量 差 不 大于 士7克 模锻 锤 上 带钳头锻造时毛坯 重4 公斤 不带钳 头 锻造 时3 5公 斤 当钳头用 来 生产共 它 锻件时 不 应算作废料 二 山 二 曰 二 锻件重泊 性主卞寸习曰口月日习 尹边二咭比花又 钱 夕 U 蔽 i 升 垂百干U月习二1匕于 父 二匕决上月主 好 这说 明辊 锻 制坯的优越性 锻件毛坯较 小 但辊锻 成形的毛坯 重 量与 其它 锻造方法接 近 这说明材料利用 率 相 当 辊锻连杆的锻件 重量较其 它锻造方法大0 2 5 0 4 0公斤 根据 二十余种不同机型 的连杆锻件统计 其中零件 净重与锻件重之 比 国内锤上模锻的平均先 进 水平在 6 4 2 8 7 6 7 之问 热模锻压力机高 达8 8 7 1 而辊锻 只达 5 7 4 这 说 明辊锻件 设计是落后的 因为辊锻过程 中发生前滑与后 滑 金属纵 向延伸容易 而在高度方向充满型槽 较困难 因而加大了过渡圆 弧和圆角半径 拔模 斜度等 又 由于辊锻成形过程产生毛边 毛边 冷却较快 下一步在摩擦压力机上 整形时在锻 件周围形成阻力 有助于金属充满型槽 但多 余的金属不可能作为毛边继续流 出 致 使锻件 重量较大 如果用辊 锻机制 坯 然后 在 较大吨位 的摩 擦压力机上成形 就不会存在锻件 超重的问 题 辊锻成形受温度影响较大 随毛坯温度高 低而引起连杆尺寸的变化较明显 而模锻 锤或 压力机成形则较稳定 辊锻成形适合 品种单一 更换品种 调 整周 期 长 辊锻仅用 于 制 坯则不受影响 辊锻 成形工艺不稳定 在锻造过 程中废品 率较高 据订货厂反映 连杆热处理后产生裂 纹比锤和压力机模锻件高 辊锻成形生产的锻件较其 它锻造方法生产 的 锻件重 量大 尺寸精度较低 相 应 的机加工 量较多 它 的连杆组装总重 量也较大 达 1 8 3 公斤 2 设备及投资 在 几种锻造方法中 一般印象认为辊锻设 备体积小 重量轻 投资省 建设快 不需深 的厂房柱基 和庞大的设备基 础等 但忽略了机 组设备台数多 其总 和亦不小这个重 要的因 素 辊锻机组与其它锻造方法的设备重量 投资 基础深度和体积对比列入表2 表 2 几种锻造方法的设备重量 投资 基础体积予的对比 二厂 置置二兰汤下签二下泣哭犷 乡 Z 群三 许 三 二 砚亘 一丁 夏 三可 括号 内为电源 设备台数 各 种工艺 设备计算到锻件热 处理前 为止 锤模锻 机组投 资不计锅炉 锅 炉 房 以煤气为燃料不 计煤气站 以油为 燃 料不汁汕 泵 站 油库 用 电加 热 不 计 中频 发电机 组专用变 电所 由表 2 知 模锻锤机组的设备重量 及投资 比辊锻小得多 基 础体积 及造价与辊锻相差不 多 3 厂房 及面 积 一提到辊锻 常 有人说辊锻车间不需 要 深 基高柱大厂房 造价 低等 辊锻机组对厂房高 度要求及面 积对比资料列入表 3 表 3 几种锻造方法的厂房高度 要求及面积对比 二一一二二 4 模具 辊锻成形的模具 材料为 3C r ZWS 由于 两 道制坯 一道成形 金属变形比辊锻制坯分为 三道的情况剧 烈 故模具寿命并不很理想 第 一 二道辊锻模寿命分 别为 1 2 0 00 件 个别达 2000 0件 和80 0 0件 第三道辊 锻 模只 达600 0 件 也有资料 平均为8100件的 模具用一次 即报废 不进行翻 修 整形模材料 SC r M n M O 寿命5 0 0 0件 次 平均可翻 修2 5次 由 于 整 形 模与第三道辊锻模要配套使用 两者要同时 更换 因此第 三 道辊锻模实际 与500 0件无 异 辊锻成形全套模具的重 量 虽较轻 模块尺 寸较小 但因模具寿命一般 翻修次数少 单 位 加工费用不低 所以并 没有体现该 工 艺单件 模具材料省 费用 低 辊锻制坯分 三道进行时 模具寿命均在 1 000 0件以上 高的达数万件 几 种 锻造方法 的模具重 量 寿命 翻修次 数及价格列入 表 4 表 4 几种极造 方法的模具重量 寿命 价格等的衬比 名称 全套 模具重 量 公 斤 全套模具价格 元 折合每吨模具价格 元 一 汽煞 空 摩空 空锤模锻锻压机 10 0 0 60 0850 19220 00 5 5006 60 0 竺 一 4440 030053081290 0 76086 600 5 50 0660 05401400 0 0 每个锻件 耗用模具钢 公斤 每吨锻件 耗用模具钢 公斤 每个 锻件模具费用 元 0057475003700356 00436301508642700 320125 14217432316289 0160204520 626 4 40163052 60017 辊 一 一 l sel J 注 冷校 正模 冷精压模未 列 入 切边模 冲孔模以易损件 凹模 凸模 退件器 冲 头等 为主 5 机 组生产 能力 人数 及劳动盘 辊锻成形劳动生产 率较高 并已实现了机 械化和自动化 劳动强度较 低 自动线的连 续 运行情况良好 与 锻锤比无 振动 无 冲 击 噪 音 但辊锻自动 线的人数还较多 文件上为1 3 人 实际生产 时 人数还要多 几种锻造方法的机组生产 能力 人数及劳 动量对比资料列入 表 5 表 5 几种锻造方法的机组生产能力 人数及劳动量对比 一 一 少 一 兰 一 经 踌 二 一 一 一 空 一 醚竺 一 一 竺 机组人数队 3 8 9 十g十5一 1 8 6 卜 生 产率 件 小时 节 臼36 25 25 5 盖 3 体 3 1 节拍 2 8 单件 劳动量 工时 52 3 2 6 一 2 2 2 2 6 年生严能力 万件 45 一 2 4 6 动 力 表 6 各机组的燃料与动力 消耗 列入 表 6 几种锻造方法的动 力及燃料消耗 对比 辊 锻线 棍 十 摩空 摩 一二色 空 锤模 锻锻压机 16 814 01241 51 168 一 量 一容 称一装 一安 瓦 一备千 名 一设 一械 一 机 燃料 种类 燃料耗 量 蒸汽最 大 平均 公斤 小时 压缩空气 米 3 小时 生 产用水 吨 小时 30 0千瓦 中频炉 2 台 6 85千瓦 件 发生炉煤气 160 0大 一卜 米 3 重汕 97 0 大卡 公斤 l 公斤毛坯 0 1 5公斤油 3 5米3 件 重 油 9了 大卡 公斤 l公 斤毛坯 1 5公 斤油 1 0 8公斤 件 8 84公斤 件 发生炉煤气 160 0大 卡 米3 3 45米3 件 6 45千瓦 中频炉 1台 0 68 6千瓦 件 153 0 12 0 0 1 1010 5 口 一 了 生产成本 产品的 质量和生产 成本是 决定该项技术或 工艺是 否合理 的最 终 因素 根据以上 的资料 不难算出各种 锻造工艺生产9 5型连杆锻件的成 本 按各机组生 产 能力计算的生产成本列入 表 7 最佳工艺方案应是根据生产纲领即产量 和 批量而得 出的最经济的方案 按不同生产 纲领 计算的单件成本列入 表 8 从表 8 可知 对大批大量生产 例 如年产 纲领5 0 9 0万件 3 一 5 个锻件品种 时 仍 以辊锻机制坯 热 模 锻压力机成形或辊锻机制 21 表 7 几种锻造方法的生产成 本计算时比资料 称 名 称 辊 空 空 锤模锻 锻压机 主要材料费 6 元 公 斤 工资 额 直 接附加 动力 基本电费 62 4 元 年 电度电费 07元 千瓦时 燃料 蒸汽 6 元 吨 压缩空气 生产 用水 设备折旧 1 51 L S 维修 按 FJ D F值 厂房建 筑折旧及维护 模具费用 废品率 占材 料费的肠 车间其它费用 单件成本合计 元 2 82O2232 16 0 01740 0t0 7002 00 0 6700 1540 0 0 955 00 0 3 2 80002 7 30 0 0 42 800011800 0 01 170 0 02 62 0 017 3 0 03 75 0134 5 0 01400 0 20 40 059000 32 2 019 950 0 8 64007 0801 9 6 G5 00 1 62 0 0 358 0 1 2 8 8 00554 00 06 600 0630 008 000卜1600 0 51000498 0 0 16000 340008 400 2 700 09 70 0143 006700 0 4 68800 5640 0 7950 049 50 0 64 5 0 0 3740 0 34 9 60 054 20 12 44 800 399 90 03058 00 0 3 730 0 034 40 0 061 10014 90 00 7 4 500 0 3 32 0 6 0 120 4 5 202 6 60 4 4 160 3 520 6 0 17 0 091200 33 90 0116 500 220003340 C Z16 0 0 0 2 9300 01 80 0036001600 0 027000 16 33 16 043 07 56 1287 5363 135 06300 0 62309 55 5 表 8 按不 同生产纲领计算的单件成本 元 年产纲领 辊锻线 年产 80 90万件 年产 40 45万件 年产2 0万件 3 2 3 6 3 6 0 摩 一 万 一百 而 3 13 3 24 空 摩空 空抓模锻锻压机 2 8 9 2 97 3 0 0 315 3 07 3一