曲轴镦锻工艺设计研究范文

摘要:

介绍了在100MN液压机上采用TR镦锻法生产8L5864型曲轴的工艺设计和工艺参数，以及模具的设计方法，有助于曲轴的镦锻成形。

关键词:

8L5864型曲轴;镦锻;工艺设计;模具

8L5864型曲轴主轴颈500mm，中心错移值为320mm，最大回转半径565mm，在100MN油压机上采用TR法进行模锻，材料选用35CrMo。8L5864型曲轴三维模型如图1所示。

1镦锻工艺设计

1．1镦锻坯料确定曲轴加工采用TR模锻法，加工精度高，成品切削量小，考虑上、下、左、右四个方向的累计误差，选取锻造余量为10mm，锻造公差为轴向±3mm，径向±5mm。通过计算机三维模拟技术，精确计算后加工参数见表1。另外，考虑到镦锻过程中的燃烧损耗等原因，选用坯料直径500mm，拐轴直径470mm，拐柄坯料长696．5mm，自由端坯料长249．5mm，法兰端坯料长544．7mm，锻件金属烧损率选取0．05%。

1．2工步设计及火次确定

1．2．1工步设计第一工步:镦锻合模。该工步是为镦锻工步做定位准备，工件加热部位由模具限位，原材料外径应与模具尺寸保持一致。第二工步:预镦。要获得拐柄外形，首先要将坯料进行预镦，以得到更大的径向截面积。第三工步:弯曲。为防止平衡块塌角，预先将坯料预上弯，使上部坯料集中，然后下错拐轴颈得到指定的中心距。如图2所示。第四工步:终镦成形。完全合模，轴向尺寸急剧缩小，坯料径向扩散，充满整个型腔，得到所需要的形状和尺寸。

1．2．2镦锻火次顺序TR法采用双向镦锻，镦锻火次依序为5→4→6→3→7→2→8→1→自由端→法兰。

1．3计算变形量和镦锻力(1)变形量计算

(2)镦锻力计算

2镦锻模具设计

全纤维曲轴弯曲镦锻一般是在液压机上配备专用模具进行生产，镦锻装置通常左右各一套，而且以分模面为中心上下对称排列，大致可以分为模座、模块和冲头三部分。图4为100MN液压机配套下冲头式样。模座的上下两个箱体相互间凹凸配合，内设多个圆环状模槽，用以排布不同的模块。压机工作时，模座将压机垂直力转变为水平力，并推动模块一起运动。TR法是将活动梁与上模座用肘杆连接起来，利用肘杆的转动转化成水平镦粗力。在镦锻过程中，随着肘杆与竖直方向的夹角a的逐渐增大，水平镦粗力不断增大。模块按作用可以分为成型模块、定位模块和支撑块。成型模块放置于模座前侧，主要用来限制锻件金属的流动，能够促进成形;另外还提供镦锻中后期的水平镦锻力。定位模块的作用是控制曲轴坯料的长度和位置，从而控制单拐的坯料量和准确入模，并提供镦锻初期的水平镦粗力。冲头主要用来进行弯曲错拐，并对曲柄平衡块的形状加以控制。

2．1模膛设计模膛形状与尺寸按锻件图进行设计，分模面选择在截面最大尺寸处。

2．2模具材料及外形尺寸热模具材料选用5CrMnMo或3Cr2W8V，冷模具材料选用35CrMo或45。模具外形尺寸应根据模箱内腔进行设计。

2．3确定各火次工艺参数(1)第1～8火次镦锻开档尺寸1709mm，终镦合模尺寸770mm，错移中心距320mm。(2)自由端开档尺寸775mm，终镦合模尺寸400mm，工艺余料尺寸300mm。(3)法兰端终镦开档尺寸775mm，终镦合模尺寸400mm。

2．4加热温度与润滑坯料采用中频加热，加热温度为1150～1200℃。热脱模剂选用水基石墨。

3结束语

大型全纤维曲轴的锻造质量受工艺和模具的影响很大，工艺不合理或模具尺寸偏差都会导致锻造尺寸不精确，甚至无法成形。通过对8L5864曲轴锻造工艺的设计和工艺参数制定以及模具设计，对大型曲轴的制造提供借鉴。

参考文献

［1］张志文．锻造工艺学．北京:机械工业出版社，1983:5．

［2］万煦义．大中型全纤维曲轴锻造方法的探讨．大型铸锻件，2006(3):45－52

作者：樊志江 孙丹凤 单位：北京赛瑞斯国际工程咨询有限公司 海洋石油工程股份有限公司