CN103567246A - 大型船用曲轴曲拐的挤压成形装置及成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型船用曲轴曲拐的挤压成形装置，包括由两个下滑槽与两个下侧板形成的下型腔、两个上滑槽与两个上侧板形成的上型腔，下型腔位于上型腔的上方；下型腔内设置有凹模；每个上滑槽的内侧通过斜轨活动连接一滑块，滑块能够沿斜轨相对于上滑槽滑动；滑块的下表面与下滑槽的接触面为斜面；两个上侧板与不少于一个气缸固定连接，气缸的柱塞与凸模固定连接；凸模与拉杆的上端固定连接，拉杆的下端活动连接上侧板。本发明能够大大减小机加工余量，提高材料的利用率。本发明能够实现快速脱模，连续化程度高，从而缩短产品的制造周期，工序短，效率高，并且操作简单。本发明还公开了一种大型船用曲轴曲拐的成形方法。

Description

大型船用曲轴曲拐的挤压成形装置及成形方法

技术领域

本发明涉及一种挤压成形装置，具体涉及一种大型船用曲轴曲拐的挤压成形装置。本发明还涉及一种大型船用曲轴曲拐的成形方法。

背景技术

大型船用发动机的输出功率一般超过10000马力。这种发动机中，用于组合式曲轴的曲拐非常大，这种大型曲轴曲拐的制造难度很大。

现有的大型曲轴曲拐的锻造方法有以下几种：

第一种，块型锻造法；块型锻造法的成形过程如图1所示，将曲拐毛坯锻造成一个棱角方块。这种方法的优点是：形状简单，成形容易，无需模具，锻造火次少；用这一方法锻制的曲拐余量可适当缩小，将中间的连杆位置割切削除，再机加工成形；这种方法的缺点是：曲拐锻钢件的纤维组织在中间被切断，不连续，对使用性能会有影响。

第二种，环锻法；环锻法的成形过程如图2所示，用空心钢锭或经冲孔的钢环先锻出U型毛坯，然后压出毛坯两面的锥度，再通过带有一个模锻块的立式毛坯使毛坯成形。这种方法的缺点是：成形困难，工艺复杂，材料利用率和成形性较差，锻件中还可能出现气孔等缺陷。

第三种，模锻法；模锻法的成形过程如图3所示，首先通过倒棱、镦粗把钢锭压成块状毛坯，然后将其放进模腔内，盖上压紧模，用水压机强压，进一步压实钢锭内部疏松等缺陷，最后压入冲头劈开，使之成形为左右臂。这种方法的缺点是：设备吨位大，操作困难，后期脱模难。

第四种，弯锻法；弯锻法的成形过程如图4所示，先制造成单拐形状坯料，然后在弯曲模架上弯曲，最后修整成形。这种方法的缺点是：合格率低，能耗高，成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大型船用曲轴曲拐的挤压成形装置，它可以缩小曲拐的加工余量。

为解决上述技术问题，本发明大型船用曲轴曲拐的挤压成形装置的技术解决方案为：

包括由两个下滑槽与两个下侧板形成的下型腔、两个上滑槽与两个上侧板形成的上型腔，下型腔位于上型腔的上方；下型腔内设置有凹模；每个上滑槽的内侧通过斜轨活动连接一滑块，滑块能够沿斜轨相对于上滑槽滑动；滑块的下表面与下滑槽的接触面为斜面；两个上侧板与不少于一个气缸固定连接，气缸的柱塞与凸模固定连接；凸模与拉杆的上端固定连接，拉杆的下端活动连接上侧板。

所述两个下滑槽与两个下侧板通过下连接杆固定连接；下连接杆的两端分别通过下定位圈、下限位销与下侧板固定连接；所述两个上滑槽与两个上侧板通过上连接杆固定连接；上连接杆的两端分别通过上定位圈、上限位销及小销与上侧板固定连接。

所述气缸为恒压气缸。

本发明还提供一种大型船用曲轴曲拐的成形方法，其技术解决方案为，包括以下步骤：

第一步，制坯；将钢锭压成方形毛坯；所述方形毛坯的尺寸不小于700mm×1100mm×2100mm；

第二步，将曲拐挤压成形装置的凸模与压机连接；将下型腔置于移动工作台上；

第三步，将凹模预热至300～350℃；将加热至1150～1200℃的方块毛坯放入位于下型腔内的凹模中；

第四步，通过移动工作台将已放入方形毛坯的下型腔移至上型腔的下方；使压机下行，凸模通过拉杆带动上型腔及滑块下移，直至滑块的下斜面与下滑槽接触；

第五步，使滑块继续沿下滑槽的内斜面滑行，同时滑块沿斜轨相对于上滑槽滑动，两个滑块在下移的同时相互靠拢，直至与方形毛坯接触，实现合模；

第六步，通过气缸控制上侧板固定不动，从而使两个滑块保持紧闭；

第七步，使压机继续下行，将凸模的柱体劈入方形毛坯内，从而形成两个曲拐；

第八步，使压机回程，在气缸的作用下，使凸模与坯料分离；压机继续回程，使滑块与坯料分离，实现脱模；当滑块上移至下型腔的高度以上后，通过移动工作台将下型腔移出；

第九步，吊出工件，进炉热处理。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明能够大大减小机加工余量，提高材料的利用率。

本发明能够实现快速脱模，连续化程度高，从而缩短产品的制造周期，工序短，效率高，并且操作简单。

本发明所制造的大型船用曲轴曲拐的金属流线性好，组织致密，机械性能好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有技术块型锻造法的成形过程的示意图；

图2是现有技术环锻法的成形过程的示意图；

图3是现有技术模锻法的成形过程的示意图；

图4是现有技术弯锻法的成形过程的示意图；

图5是本发明曲拐挤压成形装置的示意图；

图6是图5的侧视图；

图7是图5中A-A的剖面图；

图8a是方形毛坯的示意图；

图8b是图8a的侧视图；

图9是本发明曲拐挤压成形装置合模时的示意图；

图10是本发明曲拐挤压成形装置挤压完成时的示意图；

图11a是本发明所形成的曲拐示意图；

图11b是图11a的侧视图。

图中附图标记说明：

1为凸模，           2为柱塞，

3为上侧板，         4为上滑槽，

5为滑块，           6为下侧板，

7为下滑槽，         8为凹模，

9为方形毛坯，       10为拉杆，

11为上定位圈，      12为上限位销，

13为上连接杆，      14为下连接杆，

15为下定位圈，      16为下限位销，

17为气缸，          18为小销，

101为柱体。

具体实施方式

本发明大型船用曲轴曲拐的成形方法，用于制造外型尺寸不小于700mm×1100mm×2100mm的船用曲轴曲拐，采用如图5至图7所示的曲拐挤压成形装置，挤压成形装置包括由两个下滑槽7与两个下侧板6形成的下型腔、两个上滑槽4与两个上侧板3形成的上型腔，下型腔位于上型腔的上方；下型腔内设置有凹模8；

每个上滑槽4的内侧通过斜轨活动连接一滑块5，滑块5能够沿斜轨相对于上滑槽4滑动；滑块5的下表面与下滑槽7的接触面为斜面；当滑块5的顶面与上型腔的顶部(上型腔的顶部即上滑槽4的顶面)接触时，两个滑块5到达合模的位置；

由于滑块5通过斜轨连接上滑槽4，并且滑块5与下滑槽7的接触面为斜面，在上滑槽4带动滑块5向下运动并进入下型腔的同时，两个滑块5相互靠拢，直至合模；

两个上侧板3通过螺钉与四个气缸17固定连接，气缸17的柱塞2与设置于上型腔上方的凸模1固定连接；气缸17为恒压气缸；

凸模1的底部设置有柱体101；

凸模1与拉杆10的上端固定连接，拉杆10的下端活动连接上侧板3；

两个下滑槽7与两个下侧板6通过下连接杆14固定连接；下连接杆14的两端分别通过下定位圈15、下限位销16与下侧板6固定连接；

两个上滑槽4与两个上侧板3通过上连接杆13固定连接；上连接杆13的两端分别通过上定位圈11、上限位销12及小销18与上侧板3固定连接。

本发明大型船用曲轴曲拐的成形方法包括以下步骤：

第一步，制坯；通过倒棱、镦粗、拔长将钢锭压成符合要求的方形毛坯9，毛坯形状如图8a、图8b所示，毛坯的尺寸不小于700mm×1100mm×2100mm；

第二步，将曲拐挤压成形装置的凸模1与压机连接；将下型腔置于移动工作台上；

第三步，将凹模8预热至300～350℃；将加热至1150～1200℃的方块毛坯9放入位于下型腔内的凹模8中；

第四步，通过移动工作台将已放入方形毛坯9的下型腔移至上型腔的下方；使压机下行，凸模1通过拉杆10带动上型腔及滑块5下移，直至滑块5的下斜面与下滑槽7接触；

第五步，在柱塞及恒压气缸的作用下使滑块5继续沿下滑槽7的内斜面滑行，同时滑块5沿斜轨相对于上滑槽4滑动，两个滑块5在下移的同时相互靠拢，直至与方形毛坯9接触，实现合模，如图9所示；

第六步，通过气缸17控制上侧板3固定不动，从而使两个滑块5保持紧闭，防止由于方形毛坯9的反作用力使两个上滑槽4分离；

第七步，使压机继续下行，将凸模1的柱体101劈入方形毛坯9内，从而形成两个如图11a、图11b所示的曲拐；如图10所示，此时凸模1的柱体101已伸入方形毛坯9内；

第八步，使压机回程，在气缸17的作用下，使凸模1与坯料分离；压机继续回程，使滑块5与坯料分离，实现脱模；当滑块5上移至下型腔的高度以上后，通过移动工作台将下型腔移出；

第九步，吊出工件，进炉热处理。

Claims (5)

1.一种大型船用曲轴曲拐的挤压成形装置，其特征在于：用于制造外型尺寸不小于700mm×1100mm×2100mm的船用曲轴曲拐，包括由两个下滑槽与两个下侧板形成的下型腔、两个上滑槽与两个上侧板形成的上型腔，下型腔位于上型腔的上方；下型腔内设置有凹模；每个上滑槽的内侧通过斜轨活动连接一滑块，滑块能够沿斜轨相对于上滑槽滑动；滑块的下表面与下滑槽的接触面为斜面；两个上侧板与不少于一个气缸固定连接，气缸的柱塞与凸模固定连接；凸模与拉杆的上端固定连接，拉杆的下端活动连接上侧板。

2.根据权利要求1所述的大型船用曲轴曲拐的挤压成形装置，其特征在于：所述两个下滑槽与两个下侧板通过下连接杆固定连接；下连接杆的两端分别通过下定位圈、下限位销与下侧板固定连接；所述两个上滑槽与两个上侧板通过上连接杆固定连接；上连接杆的两端分别通过上定位圈、上限位销及小销与上侧板固定连接。

3.根据权利要求1所述的大型船用曲轴曲拐的挤压成形装置，其特征在于：所述气缸为恒压气缸。

4.一种大型船用曲轴曲拐的成形方法，其特征在于：采用权利要求1所述的挤压成形装置，包括以下步骤：

第一步，制坯；将钢锭压成方形毛坯；所述方形毛坯的尺寸不小于700mm×1100mm×2100mm；

第二步，将曲拐挤压成形装置的凸模与压机连接；将下型腔置于移动工作台上；

第三步，将凹模预热至300～350℃；将加热至1150～1200℃的方块毛坯放入位于下型腔内的凹模中；

第四步，通过移动工作台将已放入方形毛坯的下型腔移至上型腔的下方；使压机下行，凸模通过拉杆带动上型腔及滑块下移，直至滑块的下斜面与下滑槽接触；

第五步，使滑块继续沿下滑槽的内斜面滑行，同时滑块沿斜轨相对于上滑槽滑动，两个滑块在下移的同时相互靠拢，直至与方形毛坯接触，实现合模；

第六步，通过气缸控制上侧板固定不动，从而使两个滑块保持紧闭；

第七步，使压机继续下行，将凸模的柱体劈入方形毛坯内，从而形成两个曲拐。

5.根据权利要求4所述的大型船用曲轴曲拐的成形方法，其特征在于：所述第七步之后执行：

第八步，使压机回程，在气缸的作用下，使凸模与坯料分离；压机继续回程，使滑块与坯料分离，实现脱模；当滑块上移至下型腔的高度以上后，通过移动工作台将下型腔移出；

第九步，吊出工件，进炉热处理。

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