双拐曲轴的锤上模锻工艺

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双拐曲轴的锤上模锻工艺
厂生产的2105曲轴锻件，是柴油机上的主要零件(图1)。锻件重38.0kg，材料为45钢，下料规格φ120×470，下料重41.7kg。
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1　锻造特点及工艺分析
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如图1所示，2105曲轴两端部较细而长，锻件重量主要集中在两φ150×37之间。φ150截面与邻近的φ83、φ84截面的截面比约为3.3∶1，与φ63、φ70截面的截面比约为5∶1。两拐偏离中心轴线65mm。经计算，中部重27.7kg，左端部重6.5kg，右端部重3.8kg。

1 c' W6 Z( B6 q% F5 W9 \" U+ n根据锻件图，可由下式确定模锻锤吨位。
　　　G=KF×10-3=4×1150×10-3=4.6
式中：G——锻锤吨位，t；
　　　F——锻件水平投影面积(包括飞边面积)，cm2；
　　　K——钢种系数。

6 ]3 v: U( W! u+ @8 \: j经计算，模锻2105曲轴需用5t模锻锤。

: W& j2 x% g0 S5 O& E3 E3 O$ p3 s其工艺流程：下料→加热(燃煤反射炉)→压弯、终锻成形(5t模锻锤)→切边(5000kN切边压力机)→热校正(3000kN摩擦压力机)。

2　弯曲型槽的工艺设计

3 M4 i; t1 j9 h& H' B根据图1计算并绘制出计算毛坯直径图(毛边槽充满系数0.6～0.7)和弯曲型槽图。在绘制弯曲型槽图时，应根据2105曲轴的特点作适当的修整。
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# {3 S' {  P) N' R3 l+ Q; {( r6 P为保证锻件的两端和中部在终锻时能充满型槽，应对圆钢(φ120)的相应部位进行卡压。根据图1，分段计算出局部重量及局部计算毛坯重量(中部毛边槽充满系数按0.3～0.4)，并与同一部位同一长度的圆钢重量相比较，选定图1中的Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ部位进行卡压。经卡压后的毛坯，Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ之间的金属可满足中部终锻型腔的充满，两头可满足杆部的成形(图2)。卡压部位的型腔截面如图2中F-F。理论计算型腔高度应为50，实际定为56，以避免因卡压毛坯程度过大而引起终锻锤击时失稳。从F-F截面向端部延伸的型腔，采用4°～6°的张口斜角。F-F截面向中部延伸的型腔，采用12°的张口斜角(图中未标出)。


. B' |+ J- g: h7 ?在中部的压弯部位，曾因压弯过浅、宽度过窄而造成在终锻时根部两边出现折痕，且模具不易打靠，增加了锤击的负荷。为避免这个问题，根据经验，采用尽可能深、尽可能宽的压弯。如图2示，压弯型腔凸出部分超出中心线12(锻件图上，拐根部距锻件中心线23)，宽度与锻件图宽度基本相当。圆角过渡处，尽可能选用较小的过渡圆角(也不宜过小，否则，在终锻时易引起根部折叠)，以增强压弯效果。图2中用R20、R30做为压弯凸出部位的过渡圆角。与过渡圆角相接处的倾斜线，其倾斜角应不小于9°，这里选用了10°倾斜角。
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& J3 t+ f5 o4 Z' k弯曲型槽的凸出部位截面图如图2中E-E，压弯圆弧深度25，其余15。据经验，加大压弯圆弧深度，可增强终锻时金属向两边移动分配的效果。

! e$ m$ E- n# Z3 [8 a经弯曲型槽压制的毛坯，可方便地放入终锻型槽。锤击时，弯曲毛坯以镦粗形式充满终锻模膛。
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* @" b# u: X8 q. q( @3　终锻型槽的设计

为使弯曲毛坯在终锻模膛中理想成形，终锻型槽除按一般的设计程序设计外，还应做一些必要的修整。如图3所示，在a、b部位增设阻力槽，以限制终锻锤击时拐部金属向外流动，迫使金属向两边流动，满足中部及φ150×37部位的需要，其毛边槽型式如图4b所示。

由于2105曲轴水平投影面比较大，为减少终锻时的锤击次数，终锻型槽的毛边槽采用图4a所示的双边仓部毛边槽，以增强终锻结束前毛边槽仓部快速容纳多余金属的能力。对于多余金属可能多的部位，仓部深度选用图4中的较大值。

  Q/ m7 t) m! T# Z终锻型槽在锤锻模上的位置，应尽可能使终锻型槽中心与锻模中心重合，以减轻设备的偏击负荷，减小锻件的错移。

$ f9 o& O0 D- K' r6 g6 O; z) m由于诸多因素的影响，锻件在垂直方向的实际尺寸可能超出公称尺寸(有时达2.5～3.0mm)，故在制作模具时，应有意使终锻模膛浅0.5～1mm。

4　使用效果

经生产使用，效果很好，达到了预期目的。切下的毛边不大，整体均匀，不断边。锻件各部位均匀充满，拐内无折叠等缺陷，水平错移仅为1.0mm。