45°剖分连杆体毛坯在热模锻生产线上的锻造工艺

文章编号1672012120100100840345嗜IJ分连杆体毛坯在热模锻生产线上的锻造工艺刘宗江12J蒋洪海。张国强1山东大学材料科学与工程学院，山东济南250061；2潍坊柴油机厂，山东潍坊261001摘要介绍了典型热模锻压力机生产线的设备配置情况，通过对45。剖分连杆体进行工艺分析提出了锻造工艺方案，设计了辊锻模、预锻模、终锻模等工装，并对连杆锻件毛坯生产流程也进行了探讨。关键词机械制造自动化；模锻；连杆；热模锻压力机中图分类号TG3159文献标识码B1概述在汽车制造飞速发展的今天，发动机连杆生产也大都采用热模锻压力机生产线来加工模锻件，这类生产线主要由中频加热炉、辊锻机、热模锻压力机及切边压力机等组成。为节约能源、降低制造成本，国内已有多家锻造专业厂相继采用锻造余热淬火新工艺，这样生产线还包括余热淬火及连续回火设备，实现了连杆毛坯封闭生产【”。此外，国内少数企业从国外引进了先进连杆机械加工新工艺，即胀断连杆，连杆体和连杆盖是整体锻造后脆性裂解，然后组装而成。连杆锻造后要求控温冷却，即锻后余热正火，这样生产线还包括由微机控制的控温冷却炉I2,3】。1中频加热炉。该设备用于锻坯透热，由静止变频器、电控、机械传动、感应加热炉和水电连接等五大部分组成，为典型的机电一体化设备。其最大的特点是加热机的节拍可以控制，便于与锻压机节拍相匹配，利于组织自动化生产；加热速度快、生产效率高、氧化脱碳少、无污染，且加热均匀，芯表温差小；可方便地更换感应炉，适用不同规格的坯料透热，实现一机多用。2辊锻机。辊锻机是一种将轧制变形引入锻造生产的成形设备，主要用于生产线中模锻前制坯工序，可为连杆等长轴类锻件提供锻造毛坯。设备结易操作，配备机械手可实现自动化生产；生产，节约能源；降低模锻主机的打击力，提高锻20091207刘宗江1967一，男，高工，硕士在读，从事锻压工艺及设备方向工作3热模锻压力机。是适用于自动化高效率生产的锻压机械，目前在国内被广泛推广。国内外制造该类设备的厂家逐渐增多，大体分为DR型、MP型和FP型等系列。与锤上模锻相比，锻压机上模锻具有劳动条件好，便于实现机械化自动化，锻件尺寸精度和生产率较高等优点。但不便于进行拔长、滚压等制坯工步，对于截面变化较大的锻件，需配备辊锻机等其他设备进行制坯。4切边压力机。主要用于毛坯锻后切边、冲孔、校正等工序，设备吨位根据主机吨位来选配。2工艺性分析及方案确定21连杆体毛坯工艺要求连杆体毛坯如图1所示，连杆体毛坯技术要求为锻后正火，调质处理后强度为780MPA一930MPA，连杆纵剖面的金属宏观组织其纤维方向应沿着连杆中心线并与外形相符，不得有紊乱及间断，连杆错移不大于08RAM。21906图1连杆体毛坯简图22锻件分析及工艺方案确定该锻件为带工字形截面的长轴类零件，杆部表面不需机械加工，质量要求严，不允许有折叠，成品连杆有重量要求，尺寸精度要求高，鉴于此，采用预锻，以防止杆部折叠，同时提高终锻模膛寿命，使锻件的尺寸稳定。连杆大头为45。立分，截面变化较大，而且头部不沿中心对称，对这一类锻件应设置压弯成形工序，如图2所示。图2压弯成形模膛头部与杆部的截面积之比为61，因此，应采用辊锻制坯，这样容易实现自动化生产。因为连杆直线度要求为05MM，加之连杆体大头为45。剖分，切边时容易造成翘曲现象，切边后需进行热校正。工艺方案确定后就要选择相应的设备，根据工艺特点选择了热模锻压力机，在设备类型确定后就需要计算完成该工艺所需的吨位。热模锻压力机设备吨位的选择，根据锻造变形力P来确定5070F1式中变形力，KN；卜咆括飞边桥在内的锻件投影面积，CM2。经计算该连杆体飞边桥在内的锻件投影面积为2817CM。式中系数需要根据材质系数、锻件复杂程度等因素确定，连杆材质为40CR，属合金结构钢。考虑到以上诸多因素，故系数取最大值。故有P70F70X281719719KN根据实践经验选择设备公称压力P设，需考虑118的安全系数，故有P设118P一233MN综合考虑到行程、行程次数、工作台面积等因素，最终选公称压力25MN热模锻压力机。鉴于以上分析与计算，确定连杆体工艺流程中频加热炉加热一辊锻机制坯一热模锻压力机成形、预锻、终锻、切边一压力机上热校正余热淬火一连续炉回火。3辊锻模设计31辊锻毛坯图设计设计时，首先根据锻件图绘出截面图和计算毛坯图，注意各截面积等于相应长度上锻件截面积和飞边截面积之和。根据以上计算毛坯，设计出辊锻毛坯图图3。32原始毛坯尺寸的确定图3辊锻毛坯截面图最大截面区段位于连杆体的小头，在坯料的端部，这一区段在辊锻时几乎不变形，毛坯尺寸就按此头部确定，按下式计算嘲DO1132式中D一原始毛坯尺寸，MM；卜辊锻毛坯截面积。所以原始毛坯的直径为DO113丽一71MM按相近的标准钢材选定原始毛坯直径O70MM，则有原始坯料长度K3式中辊锻毛坯体积；，谠损系数；卜原始坯料的截面积。经初步计算并根据实践经验确定连杆毛坯下料最佳尺寸为O72MMX160MM。33辊锻道次的确定根据辊锻毛坯图先计算出总伸长系数A4式中卜原始坯料截面积；辊锻后坯料截面积。AD70X1015232。4923计算中所乘系数1015是考虑到收缩，按15来计算。辊锻道次按下式计算式中分另U并由蟹重赫FF寻囱LJL52J图4辊锻工步图4预锻、终锻模的设计1终锻模热锻件图的设计。由于杆部截面积较小，热校正时温度较其他部位低，因此，中心距在热锻件图中只按11的收缩率计算，而其余尺寸按15计算。2工字形截面。预锻模膛的高度尺寸比终锻相应要大，而宽度尺寸要小，并使预锻件的横截面积稍大于终锻件相应的横截面积。其尺寸关系如下B1一1；111H；HL13H；R】15R。R增大主要用于当预锻变形量大时，金属外流快，容易在R处产生折叠，增大R可以减慢金属变形开始时向飞边流动的速度，防止终锻时产生返流折叠。见图5所示。3飞边槽的确定。在热模锻压力机上模锻，由于采用了辊锻机制坯，金属在终锻模膛内的变形主要是以镦粗形式进行，飞边的阻力作用已显得不很重要，而较多地起着排泄和容纳多余金属的作用，因此，取飞边槽桥部高度H飞35RAM，桥部宽度B图5杆部截面预、终锻设计图15MM，而飞边槽仓部是开放的，这样有利于保护设备，防止闷车。4模块的选择及顶杆的设置。模块可选用整体和分体两种形式，整体模块适用于模膛报废后的堆焊工艺，基体材料采用5CRNIMO；分体形式的模块材料常采用4CRMOSIV，这种钢具有高的强度和韧性，较好的抗氧化性和抗热疲劳性，较高的淬透性。顶杆分为两级，这样既便于更换又节约顶杆消耗。5结束语目前，连杆体已经在25MN热模锻压力机生产线锻造成功，并大批量生产。这一工艺的推广，为同类锻件在热模锻压力机生产线的锻造，提供了可以借鉴的经验。【参考文献】1李绍忠发动机连杆生产工艺的进展汽车科技，2000，1711，202何约洁国外发动机连杆生产现状内燃机，1994，6693】颜怀祥浅谈连杆加工工艺中的一些新的技术柴油机设计与制造，2003，245484郝滨海锻造模具简明设计手册北京化学工业出版社，20065559【5】吕炎锻模设计手册模具手册之5第2版北京机械工业出版社，2006612620【6赵新海，程联军，吴向红，赵