CN106541070A - 一种电机转轴的锻造方法 - Google Patents

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曹薇
马建平
莫涛
杨景华
杨永刚
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    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/06—Making machine elements axles or shafts
    • B21K1/12—Making machine elements axles or shafts of specially-shaped cross-section
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations

Abstract

本发明公开了一种电机转轴的锻造方法，步骤包括：1、先利用镦拔方式，破碎钢锭铸态组织，锻合芯部组织；再将钢锭中间段制作为八方坯料，八方坯料的两端为圆形台阶；计算锻件各部位的坯料重量，计算八方坯料两端所需卡印尺寸；2、选用一对三角形型砧，将该两个三角形型砧沿八方坯料上下相对面压制，该两个三角形型砧在八方坯料上下相对面沿中线位置落砧，并且该两个三角形型砧沿八方坯料的长度方向压痕；3、锻造，十字轴身中段的十字形状成型；4、整理外形，得到十字轴身电机转轴最终的成品。本发明的方法简单，工作量小，制作成本低。

Description

一种电机转轴的锻造方法
技术领域
本发明属于自由锻造技术领域，涉及一种电机转轴的锻造方法。
背景技术
十字形轴身的发电机转轴，在运行时承受高速旋转产生的巨大离心力以及传递扭矩和自重产生的弯曲应力，及复杂的工作条件和受力状态，要求转轴锻件冶金质量好、材质均匀，具有高强度、高塑性、高韧性、晶粒细小，超声波探伤要求非常严格，因此对冶炼、锻造、热处理及机械加工技术要求较高。另外，转轴锻件的附加值高，市场需求较大。
目前，在十字形轴身的电机转轴自由锻生产过程中，都是利用绘图软件或者通过计算将十字形部位算取一圆形截面尺寸，在此基础上放量，这就对材料造成极大浪费，并且加大了后期机加工的工作量，增加整体生产成本。因此，以自由锻方式锻造出十字廓形是行业内的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电机转轴的锻造方法，解决了现有技术在加工制作十字电机转轴过程中，材料浪费大，后期机加工的工作量大，整体生产成本高的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种电机转轴的锻造方法，按照以下步骤实施：
步骤1、预备步骤
先利用镦拔方式，破碎钢锭铸态组织，锻合芯部组织；
再将钢锭中间段制作为八方坯料，八方坯料的两端为圆形台阶；
计算锻件各部位的坯料重量，计算八方坯料两端所需卡印尺寸；
步骤2、选用一对三角形型砧，包括上三角形型砧和下三角形型砧，将该两个三角形型砧沿八方坯料上下相对面压制，该两个三角形型砧在八方坯料上下相对面沿中线位置落砧，并且该两个三角形型砧沿八方坯料的长度方向压痕；
步骤3、锻造
第一趟，使得八方坯料的P点在左上45°位置，控制该两个三角形型砧的压下量均为H1，H1＝HS1+HX1，HS1为上三角形型砧的向下压进量，HX1为下三角形型砧的向上压进量；
第二趟，将八方坯料翻转90°，使得八方坯料的P点在左下45°位置，该两个三角形型砧的压下量同样为H1，H1＝HS1+HX1，此时八方坯料已经现出十字形的廓形，称为十字形坯料；
第三趟，翻转十字形坯料90°，使得P点在右下45°位置，用该两个三角形型砧在第一趟的压痕部位落砧，控制该两个三角形型砧再压下H2，H2＝HS2+HX2，HS2为上三角形型砧的向下压进量，HX2为下三角形型砧的向上压进量；
第四趟，将十字形坯料翻转90°，使得P点在右上45°位置，用该两个三角形型砧在第二趟的压痕部位落砧，控制该两个三角形型砧再压下H2，至此，十字轴身中段的十字形状成型；
步骤4、整理外形
将十字轴身两端预制的台阶拔长到图纸要求尺寸，对十字轴身的外形尺寸进行精整，即得到十字轴身电机转轴最终的成品。
本发明的有益效果是，将十字轴身制作为八方坯料1，实现了对电机转轴十字形部位的锻造，减少对金属材料和机加工时造成的浪费；明显减少了后期机加工的工时，大大缩短了生产周期、节约生产成本；并且一定程度减少对锻造流线的切削破坏，提高电机转轴的使用性能。
附图说明
图1是现有技术常采用的十字电机转轴轴身锻坯截面图；
图2是本发明方法采用的十字电机转轴轴身锻坯截面图；
图3是本发明方法中选用的八方坯料结构示意图；
图4是本发明方法中采用的三角形型砧结构示意图；
图5是本发明方法利用上下三角形型砧进行第一趟锻造的状态示意图；
图6是本发明方法利用上下三角形型砧进行第二趟锻造的状态示意图；
图7是本发明方法利用上下三角形型砧进行第三趟锻造的状态示意图；
图8是本发明方法利用上下三角形型砧进行第四趟锻造的状态示意图；
图9是本发明方法最终得到的成品立体结构示意图。
图中，1.八方坯料，2.上三角形型砧，3.成品，4.下三角形型砧，
另外，W1表示压前上三角形型砧位置，W2表示压后上三角形型砧位置，W3表示压前下三角形型砧位置，W4表示压后下三角形型砧位置；
A表示八方坯料边长，P表示坯料旋转方向标示点；
HS1表示位移量H1时上砧压下量，HX1表示位移量H1时下砧上压量；
HS2表示位移量H2时上砧压下量，HX2表示位移量H2时下砧上压量。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参照图1，目前行业内在锻制十字形轴身时，采用计算出圆形胚料的外接圆尺寸Φc，并在此尺寸基础上放锻造余量△，致使初始锻造尺寸大，造成对材料的极大浪费和后期机械加工量比较大。图中a为十字轴身对边外沿最大长度，b为十字轴身每个单边宽度。
参照图2，本发明方法的工作原理是，十字形轴身中部主体部分采用正八方形坯料，使用一对三角形型砧从上下位置同时进行锻造，直接在十字形尺寸上放锻造余量△，最终锻造出十字廓形，极大的降低生产成本并减少后期机械加工量。
本发明的锻造方法，按照以下步骤实施：
步骤1、预备步骤
先利用镦拔方式，破碎钢锭铸态组织，锻合芯部组织；
再将钢锭中间段制作为八方坯料1，八方坯料1所在部分最终加工为十字轴身部位，此时中间段为边长为A的正八方体形状，八方坯料1的两端为圆形台阶，见图3；
计算锻件各部位的坯料重量，计算八方坯料1两端所需卡印尺寸，按尺寸卡印，并将八方坯料1两端的台阶拔长圆整，拔长直径满足在后续步骤拔长该台阶时有一定的锻造余量；
步骤2、选用一对三角形型砧，见图4，包括上三角形型砧2和下三角形型砧4，上三角形型砧2和下三角形型砧4结构一致，上下对称设置；
使用过程中，将该两个三角形型砧沿八方坯料1上下相对面压制，该两个三角形型砧在八方坯料1上下相对面沿中线位置落砧，并且该两个三角形型砧沿八方坯料1的长度方向压痕；
步骤3、锻造
第一趟(锻压)，见图5，使得八方坯料1的P点(标志点)在左上45°位置，控制该两个三角形型砧的压下量均为H1，H1＝HS1+HX1，HS1为上三角形型砧2的向下压进量(从W1位置下压到W2位置)，HX1为下三角形型砧4的向上压进量(从W4位置上压到W3位置)；
第二趟(锻压)，见图6，第一趟压完后，将八方坯料1翻转90°，使得八方坯料1的P点在左下45°位置，第二趟该两个三角形型砧的压下量同样为H1，H1＝HS1+HX1，此时八方坯料1已经现出十字形的廓形，称为十字形坯料；
第三趟(锻压)，见图7，翻转十字形坯料90°，使得P点在右下45°位置，用该两个三角形型砧在第一趟的压痕部位落砧，控制该两个三角形型砧再压下H2，H2＝HS2+HX2，HS2为上三角形型砧2的向下压进量(从W1位置下压到W2位置)，HX2为下三角形型砧4的向上压进量(从W4位置上压到W3位置)；
第四趟(锻压)，见图8，再将十字形坯料翻转90°，使得P点在右上45°位置，用该两个三角形型砧在第二趟的压痕部位落砧，控制该两个三角形型砧再压下H2，至此，经过对称的四趟(锻压)，八方坯料1转动了一整圈，八方坯料1的八个面都得到均匀的锻压，十字轴身中段的十字形状成型；
步骤4、整理外形
使用上下平砧，将十字轴身两端预制的台阶拔长到图纸要求尺寸，对十字轴身的外形尺寸进行精整，即得到十字轴身电机转轴最终成品3，见图9。
本发明的锻造方法，在试用过程中，利用SolidWorks绘图软件绘制中间段的八方坯料1和三角形型砧，将模型导入Deform模拟软件；依据十字轴身尺寸设定压下量等模拟参数，对十字轴身锻造成型进行模拟，效果很好，结果直观可见，具有可操作性。

Claims (3)

1.一种电机转轴的锻造方法，其特征在于，按照以下步骤实施：
步骤1、预备步骤
先利用镦拔方式，破碎钢锭铸态组织，锻合芯部组织；
再将钢锭中间段制作为八方坯料(1)，八方坯料(1)的两端为圆形台阶；
计算锻件各部位的坯料重量，计算八方坯料(1)两端所需卡印尺寸；
步骤2、选用一对三角形型砧，包括上三角形型砧(2)和下三角形型砧(4)，将该两个三角形型砧沿八方坯料(1)上下相对面压制，该两个三角形型砧在八方坯料(1)上下相对面沿中线位置落砧，并且该两个三角形型砧沿八方坯料(1)的长度方向压痕；
步骤3、锻造
第一趟，使得八方坯料(1)的P点在左上45°位置，控制该两个三角形型砧的压下量均为H1，H1＝HS1+HX1，HS1为上三角形型砧(2)的向下压进量，HX1为下三角形型砧(4)的向上压进量；
第二趟，将八方坯料(1)翻转90°，使得八方坯料(1)的P点在左下45°位置，该两个三角形型砧的压下量同样为H1，H1＝HS1+HX1，此时八方坯料(1)已经现出十字形的廓形，称为十字形坯料；
第三趟，翻转十字形坯料90°，使得P点在右下45°位置，用该两个三角形型砧在第一趟的压痕部位落砧，控制该两个三角形型砧再压下H2，H2＝HS2+HX2，HS2为上三角形型砧(2)的向下压进量，HX2为下三角形型砧(4)的向上压进量；
第四趟，将十字形坯料翻转90°，使得P点在右上45°位置，用该两个三角形型砧在第二趟的压痕部位落砧，控制该两个三角形型砧再压下H2，至此，十字轴身中段的十字形状成型；
步骤4、整理外形
将十字轴身两端预制的台阶拔长到图纸要求尺寸，对十字轴身的外形尺寸进行精整，即得到十字轴身电机转轴最终的成品(3)。
2.根据权利要求1所述的电机转轴的锻造方法，其特征在于：所述的步骤1中，按尺寸卡印，并将八方坯料(1)两端的台阶拔长圆整，拔长直径满足在后续步骤拔长该台阶时有锻造余量。
3.根据权利要求1所述的电机转轴的锻造方法，其特征在于：所述的上三角形型砧(2)和下三角形型砧(4)结构一致，上下对称设置。
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