一种镦粗大高径比锻件的方法

一种镦粗大高径比锻件的方法 梁秀春 1) 摘 要 介绍了一种镦粗大高径比锻件的方法。用这种方法可以镦粗高径比 H /D= 6的 镦件。 关键词: 镦锻 工艺 模具 在锻造生产中, 镦粗变形时圆形截面坯料的 高径比一般不超过 2 . 5 3 ; 若对高径比大于 3的 坯料进行镦粗加工, 则在变形中容易产生纵向弯 曲而使变形失去稳定, 这样不但给操作带来了困 难, 还会引起坯料轴心偏移。 坯料在局部镦粗时的金属流动特征与平砧镦 粗相似。为了避免镦粗时产生纵向弯曲, 坯料的变 形部分的高径比也应小于 2 . 5 3。 因此, 在用局 部镦粗法锻造头部带有较大法兰的轴杆锻件即当 头部法兰较大而杆部较细时, 如果坯料的尺寸还 按杆部的直径选用, 则变形部分的高径比过大。以 前当高径比超过了 2. 5 3时, 我们一般所采用的 解决办法是选用直径大于杆部直径的坯料, 在锻 造时, 先拨长杆部到所需的尺寸, 然后再局部镦粗 头部。这样一来, 锻件的加工过程就不仅需要局部 镦粗, 还需要局拨长, 加工过程较为复杂, 材料消 耗也较大。 而如果以通过调整镦粗加工的工艺方 法局部镦粗大高径比的头部, 就可以按杆部直径 确定坯料的直径, 省去杆部局部拨长的这道工序。 在汽车后桥半轴的加工中, 我设计了一套镦粗模 具, 将这套模具安装在压力机上就可以镦粗大高 径比的锻件。 EQ 153后桥半轴的形状和主要尺寸见图 1 。 其锻造工艺过程为: 下料头部局部镦粗杆端 部局部镦粗法兰盘摆辗成形。在其成形过程中, 杆端部的局部镦粗很容易实现, 法兰盘的摆辗成 形也能在摆辗机上顺利进行, 但是摆辗加工时所 用的毛坯要由头部局部镦粗获得, 其形状和尺 寸 见图 2 , 考虑到烧损及必要的加工余量, 坯料直径 按杆部直径取定为 60mm。 图 1 汽车后桥半轴形状及主要尺寸 图 2 头部局部镦粗后的工件 由此可见,头部局部镦粗的任务就是将 60mm直径的、 一定长度的圆柱形毛坯镦粗成一 个大端直径为 100mm, 小端直径为 60mm, 高度 为 200mm 的圆锥体。 由计算可知变形体积为 1025733 mm 3, 参与镦粗变形的 60mm 的圆柱形 1) 梁秀春, 女,1963年出生,1984年毕业于太原工学院, 本科, 工程师。工作单位:030009 , 太原市胜利街, 山西省机电设计研究院。 131 1999年增刊 山 西 机 械 毛坯长度为 363 mm。 所以, 在头部的局部镦粗变 形中, 毛坯的高径比为 363 60= 6. 05 。为保证大的高 径比的毛坯在镦粗变形中不出现失稳现象, 在自 由镦粗的状态下是肯定不行的, 为此, 设计了结构 如图 3所示的一套镦粗模具, 在实际生产中采用 这套模具可有效地控制坯料的稳定性, 顺利地实 现镦粗变形并获得所需的工件形状。 其工作原理如下: 当上、 下模分离, 模具处于 打开的状态时 (图 3中未表示出 ), 将毛坯 6放入 下模 7中, 当上模板 1在与其联接在一起的压力 机滑块的带动下向下运动时, 压头 4和上模 5随 之下行, 当上模 5落入下模 7内后 (如图 3右侧所 示的状态 ), 上模 5停止运动; 压力机滑块继续向 下运动时, 上模板 1带动压头 4继续向下运动, 压 头 4将坯料 6压下使其沿上模 5的内孔向下流 动, 逐渐镦粗变形成所需要的形状。 由于有上模孔 壁的支撑作用, 坯料在变形过程中不会产生失稳 现象, 可以顺利地实现镦粗变形。 当变形完成后 (如图 3中左侧所表示的状态 ), 上模板 1随压力 机的滑块上行, 首先带动压头 4向上运动, 当上行 到图 3右侧所示的位置后, 连接板 3在拉杆 2的 带动下随上模板 1一起运动, 与连接板 3固定在 一起的上模 5也随之一起向上运动, 并打开模具, 上、 下模分离, 这时可取出工件。 该模具结构简单, 工作可靠。 在半轴的锻造加 工中, 采用这套模具进行头部的局部镦粗, 不仅简 化了加工工序, 同时也节省了材料消耗和人力消 耗。 1- 上模板;2- 拉杆;3- 连接板;4- 压头; 5- 上模;6- 坯料;7- 下模 图 3 镦粗模具结构示意图 (上接第 130页 ) 方式, 计数环长, YS、 YH 的比较值等。读出其中 的内容时, 需用 FROM 或 DFROM 指令。再就是 关于测布脉冲轮直径的补偿问题, 因为我们是按 脉冲当量等于 0 . 1mm 为依据, 进行设置和计算 的, 而考虑到脉冲轮直径上存在的误差, 故需对此 进补偿, 提高控制精度。 鉴于控制系统尚属于开环 控制, 因而将有些不受控的因素也考虑在内, 如长 度补偿输入的设定, 就是用以对制动时出现的“斜 坡”加以控制。程序中的乘法和除法运算也考虑了 四舍五入, 并将可能发生的故障进行编码排队、输 出显示。 4 结束语 经过改进后的系统自投入运行以来, 工作稳 定, 控