小型薄壁軸類零件鍛造工藝的改進

1、小型薄壁軸類零件鍛造工藝的改進2004年第3期(總105期)小型薄壁軸類零件鍛造工藝的改進韓雷孫志剛(中國第一重型機械集團公司.黑龍江161042)摘要介紹了小型軸承套的胎模鍛造工藝,并詳述了組合套模的設(shè)計要點.生產(chǎn)實踐表明,采用該模具成形薄壁直簡軸套類零件,能提高生產(chǎn)效率和材料利用率,具有一定的推廣應用價值.關(guān)鍵詞軸承套鍛造工藝模具設(shè)計TheUpgradingoftheForgingProcessfortheSmallTypeShaftwithThinWallThicknessHanLeiSunZhigangAbstractThedieforgingprocessforthesmalltyp

2、ebearingbushingshasbeendescribedinthisarticle,aswellasthedesignoutlineoftheassembledsleevedie.ThroughtheoperationpracticetheshaftbushingpartswiththethinwallthicknessformedbythisdiehaveincreasedtheproductivityandtheutilityFateofthematerial,whichisworthexpanding.KeywordsBearingBushing,ForsingPIoces$,D

3、ieDesign.1前言2軸承套的鍛造工藝本文以常見的小型軸承的3084908軸承套為例,介紹了小型薄壁軸套類零件鍛造工藝的改進.軸承套是軸類回轉(zhuǎn)運動的承載零件,其特點是壁薄,而且工況條件比較惡劣,要求有較高的耐磨性和強韌性.用戶原來使用的軸套是用50ram圓鋼制作,不僅強韌性不好,而且材料利用率很低.我公司承制該產(chǎn)品后對其制造方法進行了分析.如果用一般的自由鍛工藝方法雖然可以提高材料利用率,但工效低,而且受到操作者技術(shù)水平的影響,產(chǎn)品表面質(zhì)量差,機械加工余量大,易出現(xiàn)廢品.為了提高軸承套鍛件的質(zhì)量,生產(chǎn)效率和材料利用率,我們經(jīng)過多次試驗研究,確定了雙向反擠壓組合套模鍛造的工藝方案.其工藝過程

4、為:下料鐓粗制坯胎模鍛倒置模具沖連皮退出鍛件.采用這種工藝方法,材料利用率可提高30%以上,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,取得了良好的經(jīng)濟效果.2.1鍛件尺寸與重量軸承套的鍛件圖見圖1.一I一一351一(39O.05)一一一l514-1圖1軸承套鍛件圖連皮的位置取在高度的1/2處,根據(jù)鍛件圖算得鍛件重量為0.3kg.為了保證鍛件質(zhì)量和精度,應準確計算鍛件下料重量.該件的下料重量G可按下式確定:Gp=Gd+G+G大型鑄鍛件式中,G鍛件重量;G燒損重量,一般取G=2%;G,沖孔連皮重量.2.2鍛造工藝軸承套胎模鍛造的具體工藝過程是:下料鐓粗制坯模鍛倒置模具沖連皮退出鍛出成品.(1)下料鋸切或剪切成O40mmX35

5、ram坯料.(2)鐓粗制坯鐓粗至(2j50ramX20ram.(3)模鍛將下模墊和下模沖放在模套中,然后將預制好的毛坯放在模具中,最后將上模墊和上模沖放在模套中進行雙向擠壓成形.上模墊和上模沖打成與模套成一個平面為止.見圖2所示.將鍛為一體的模具倒置在漏盤上,用30ram的沖子,落下模沖,沖下連皮.沖下連皮后,再用(2j50ram沖子落下上,下模墊,退出鍛件即為成品.如圖3所示.3主要模具結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1模具結(jié)構(gòu)軸承套為圓柱形通孔件,因鍛件壁厚和高度的比值B/H<1/5,所以此件為環(huán)套類胎模鍛件.根據(jù)軸承套的這一形狀特點和工藝特點,胎下模墊下桿坯料:Il;l_!上沖子圖2模鍛示意圖小二沖子

6、大二沖子l/l/lIlll:lI圖3退件過程示意圖i;I;292004年第3期(總105期)模采用套模結(jié)構(gòu),如圖4所示屬閉式胎模鍛.該模具整體結(jié)構(gòu)由以下五部分組成:模套,上沖子,下沖子,上模墊,下模墊.此模具為一種上,下活動沖頭和上下活動模墊的套模,它把沖擠和沖連皮熔為一個模具.,:l,I一:?l圖4軸承套成形組合模具結(jié)構(gòu)示意圖l一鍛件2一模套3一下沖子4一上模墊5一上沖子6一下模墊3.2模具主要尺寸的確定(1)模具外徑這種胎模承受較大的應力,特別是在金屬充滿模腔后的錘擊中,模膛承受很大的應力,所以要求模具具有足夠的強度.因此模套外徑D是根據(jù)鍛件的最大直徑D來確定,具體大小是:當D4<7

7、0mm時,DD+75.大錘干小件時外徑要適當增大.此模套外徑為126mm,考慮設(shè)備因素,此處取D=150mm.(2)上,下模墊尺寸套模下墊形狀是根據(jù)鍛件的底面形狀來確定的,兼顧沖連皮的空間,下模墊采用環(huán)套形,其高度是根據(jù)下模墊直徑D來確定的.當D60mm時,日最小高度為25mm.此處取H=27mm,下模墊尺寸如圖5所示.3034r5l.圖5下模墊零件圖套模上墊形狀主要是根據(jù)其在套模中定位作用來確定的.在下模墊尺寸確定以后,軸承套的形變最終高度主要由上模墊來控制,因此上模墊形位尺寸設(shè)計要兼顧兩方面因素:一是通用套模上模墊的一般要求,即上模墊伸人模套的高度應保證上模墊與坯料接觸時,上模墊進入模套的

8、深度不小于1525mm;二是其在套模中的定位作用.這樣上模墊的形位尺寸可設(shè)計成法蘭套的形狀,具體如圖6所示.(3)模套高度確定模套高度日時,應考慮保證上模墊和上沖頭使用安全,可靠.模套高度日按式(3)計算.H:H1+月+月(3)式中:H下模墊最小高度(1-nln);上模墊最小高度(1-nln);鍛件高度.模套如圖7所示.(4)上,下沖子的高度此胎模成形主要是靠上,下沖子的沖擠使金屬產(chǎn)生塑性變形的,其高度的確定,既要考慮減少連皮厚度,提高材料利用率,又要考慮連皮厚度對沖子使用壽命的影響.由于采用平底形式的連皮,連皮厚度取23mm,那么根據(jù)連皮位置就可以確定上,下沖子的高度,具體如圖8所示.(5)

9、模套與模墊和模墊與沖子之間的配合模套與模墊和模墊與沖子之間單邊間隙在0.30.6mm范圍,為了便于模具加工制造和檢驗,其間隙可用軸孔配合尺寸來保證具體選取的配合尺寸.4生產(chǎn)應用效果(1)采用雙向反擠壓成形的工藝方法,使小型薄壁軸承套類零件在一個組合模具內(nèi)完成成形,而且只需一次加熱,不僅減少了工序,節(jié)省了能源,更從工藝上嚴格保證了產(chǎn)品的形狀尺寸精度.(2)采用該工藝方法,生產(chǎn)率由每個班200件提高到800件,最高達1000件以上,比擠壓機生產(chǎn)率還高.(3)采用該工藝方法,材料利用率提高了30%以上.以3084908軸承套為例,材料利用率大型鑄鍛件圖6上模墊零件圖上沖子圖7模套零件圖圖8上,下沖子

10、零件圖下沖子(下轉(zhuǎn)第34頁)312004年第3期(總105期)表5工藝優(yōu)化后的化學成分的質(zhì)量分數(shù)(%)元素CSiMnPSCrNiMOVCUNb含量O.19O.261.O80.009O.oo20.07O.O70.090.O1OO.o9O.O10表6工藝優(yōu)化后的力學性能序號02,MPab,MPa6d,%.%k,一45.6HBS1#495625277339,44,150196,191,1942#47061O2973104,132,124189,189,193(2)鍛造嚴格控制終鍛溫度,保證最后一火的壓下量,防止粗晶現(xiàn)象產(chǎn)生.(3)鍛后熱處理針對管板鍛件的形狀特點,鍛后熱處理時采取架空冷或鼓風冷的冷卻

11、方式,提高鍛件冷卻速度,達到細化晶粒的目的,為第二熱處理作好組織準備.(4)最終熱處理為了提高鍛件調(diào)質(zhì)過程中的冷卻速度,得到較為理想的顯微組織,采取單件入水淬火(熱處理工藝曲線見圖2)的冷卻方式.按照改進和優(yōu)化后的工藝生產(chǎn)的管板的力學性能見表6,金相組織分析顯示為回火索氏體組織(貝氏體),實際晶粒度達到6.5級.4結(jié)語通過對以上兩種工藝形式,力學性能結(jié)果及金相組織對比可以發(fā)現(xiàn),改進后材料的顯微金相組織中鐵素體和滲碳體的片間距較細,晶粒度級別顯著改善.在強度大大提高的同時,A(一45.6C)低溫沖擊值也有很大的提高,很好地滿足了技術(shù)要求.因此,我們認為對于ASMESA350Lf2CL1實心餅形類管板鍛件,要提高其低溫沖擊韌性應采取以下措施:(1)細化晶粒,避免材料發(fā)生粗晶現(xiàn)象;(2)提高合金元素Mn的含量,提高材料的淬透性,得到理想的顯微組織;(3)最終熱處理時,應采用盡可能快的冷卻速度.笞苔苔(上接第31頁)提高了32%.(4)采用該工藝方法,鍛件質(zhì)量也非常好,棱角齊整,圓而光滑,合格率達99%以上.參考文獻1汪大年主編.金屬塑性成形原理.西安交通大學出版,1982正2張