CN109530605A - 一种大型曲拐锻造装置和锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锻造工艺领域，具体是一种大型曲拐锻造装置和锻造方法。所述锻造装置包括：挤压腔组件，所述挤压腔组件形成挤压型腔，用于锻造曲拐外形；所述挤压腔组件包括凹模、腔模、挤压筒和底座；所述挤压筒套设在所述凹模与所述腔模外部，以使所述凹模与所述腔模组成稳固的挤压型腔；所述挤压筒和所述凹模固定在所述底座上，所述底座固定在所述自由锻压机工作台上；预压凸模，其工作端为弧形结构；挤压凸模，其工作端为弧形结构。本发明提供的曲拐锻造装置和锻造方法，锻造时连续化挤压成形，曲拐的成形质量高；成形脱模简单，制造周期短，效率高；能够减小曲拐锻件尺寸余量，减少机加工余量和工时，曲拐产品制造成本大大降低。

Description

一种大型曲拐锻造装置和锻造方法

技术领域

本发明涉及锻造工艺领域，具体是一种大型曲拐锻造装置和锻造方法。

背景技术

随着经济和科技的发展，我国的船舶制造业已经开始腾飞，但是船舶上使用的大马力发动机上的主要部件曲轴曲拐一直依赖进口，究其原因，曲拐锻件体积较大、形状复杂，且要求曲拐销和曲臂处的金属纤维流向连续，锻造难度较大。

特别是针对半个组合式大型船使用的曲拐，目前主要采用的制造方法包括：块型锻造法、环锻法、镦锻法、弯锻法和模锻法等。其中模锻法通过倒棱、镦粗等工艺把钢锭压成块状毛坯，然后将毛坯放进模腔内，放下压实模，运用液压机强压作用，进一步压实钢锭内部疏松等缺陷，并使底部充满模腔，最后换上冲刀劈开坯料从而反挤，使曲拐左右臂成形，其工装费用高，成形力大，设备吨位大，操作困难，后期脱模难；环锻法是先利用空心钢坯锻出O型毛坯，然后利用压机将毛坯两面的锥度压出，再通过模锻块将毛坯压制成形，从中间分开形成两个U曲拐锻件，其锻件成形困难，成形工艺复杂，材料利用率和成形性较差，成型后的曲拐中可能出现气孔等缺陷。

可见，现有的大型曲轴锻件制造方法由于锻件本身巨大以及应力要求高的原因，无法减小曲拐锻件尺寸余量，对材料的浪费比较严重，制造成本高，制造周期长，生产效率低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种大型曲拐锻造装置和锻造方法，能够解决现有技术工艺复杂、材料浪费大、成本高以及周期长的问题。

本发明是这样实现的，一种大型曲拐锻造装置，应用于自由锻压机上，所述锻造装置包括：

挤压腔组件，所述挤压腔组件形成挤压型腔，用于锻造曲拐外形；所述挤压腔组件包括凹模、腔模、挤压筒和底座；所述挤压筒套设在所述凹模与所述腔模外部，以使所述凹模与所述腔模组成稳固的挤压型腔：所述挤压筒和所述凹模固定在所述底座上，所述底座固定在所述自由锻压机工作台上；

预压凸模，其工作端为弧形结构，用于与所述挤压型腔中心对齐后预压坯料，以成型曲拐两根曲柄臂的上表面；

挤压凸模，其工作端为弧形结构，且其两侧与所述挤压型腔的内壁贴合，用于与所述挤压型腔中心对齐后挤压坯料，以成型曲拐的两根曲柄臂与曲柄销。

进一步的，所述腔模与所述挤压筒的接触面开口从上到小逐渐变小，以使所述腔模与所述挤压筒方便配合。

进一步的，所述锻造装置还包括衬板，所述衬板活动设置在所述腔模内壁，以使锻件便于脱离所述挤压型腔。

进一步的，所述腔模由两块或两块以上腔模块紧密组合形成。

进一步的，所述腔模块上端外部设有凸块，所述腔模块外部设有与所述凸块下端配合的开合板，所述开合板设有提拉件，用于提拉所述开合板，以使所述腔模块脱离所述挤压筒。

进一步的，所述锻造装置还包括导轨和导轨滑板；所述预压凸模和所述挤压凸模固定在所述导轨滑板上；所述导轨固定在所述自由锻压机的动梁上；所述导轨滑板与所述导轨可滑动配合。

进一步的，所述锻造装置还包括上伸缩缸，所述上伸缩缸固定在所述导轨上，其输出轴与所述导轨滑板固定连接。

进一步的，所述锻造装置还包括下伸缩缸，所述下伸缩缸为两个或两个以上，均匀分布固定在所述底座上，其输出端与所述挤压筒固定连接。

本发明还提供一种大型曲拐锻造方法，所述锻造方法包括：

将加热后的坯料放入所述挤压型腔中，通过所述上伸缩缸移动所述预压凸模，以使所述预压凸模对准所述挤压型腔中心后预压坯料；

通过所述上伸缩缸移动所述挤压凸模，以使所述挤压凸模对准所述挤压型腔中心后挤压坯料，获得所需曲拐。

进一步的，所述将加热后的坯料放入所述挤压坯料之前，还包括：

将所述坯料加热到1100～1250度，加热时间不少于1小时；

在所述锻造装置挤压型腔内喷涂高温润滑脂，并将所述锻造装置预热至180～400度。

进一步的，挤压坯料获得所需曲拐之后，还包括：

通过所述下伸缩缸将所述挤压筒下拉，以使所述挤压筒脱离所述腔模；

通过所述开合板将所述腔模提拉，露出所需锻件。

本发明提供的曲拐锻造装置和锻造方法，通过设计与曲拐一致的挤压型腔，结合挤压凸模和预压凸模的锻造，锻造时连续化挤压成形，曲拐的成形质量高，金属纤维流向性好，组织致密，机械性能好；成形脱模简单，连续化程度高，产品的制造周期短，效率高；能够减小曲拐锻件尺寸余量，从而减小锻坯重量，减少机加工余量和工时，尺寸精度和材料利用率非常高，曲拐产品制造成本大大降低。

附图说明

图1是本发明实施例中一种曲拐锻造装置的主视结构示意图；

图2是本发明实施例中一种曲拐锻造装置锻造工件时的主视结构示意图；

图3是本发明实施例中一种曲拐锻造装置的右视结构示意图；

图4是本发明实施例中一种曲拐锻造装置的俯视结构示意图；

图5是本发明实施例中锻造的曲拐结构示意图；

图6是本发明实施例中一种曲拐锻造方法的流程示意图；

图7是本发明另一个实施例中一种曲拐锻造方法的流程示意图；

图8是本发明另一个实施例中一种曲拐锻造方法的流程示意图。

附图中：1、挤压腔组件；2、挤压型腔；3、凹模；4、腔模；5、挤压筒；6、底座；7、预压凸模；8、挤压凸模；9、衬板；10、腔模块；11、凸块；12、开合板；13、提拉件；14、导轨；15、导轨滑板；16、上伸缩缸；17、下伸缩缸；18、工件；19、固定板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1～4所示，其中图1是本发明实施例中一种曲拐锻造装置的主视结构示意图，图2是本发明实施例中一种曲拐锻造装置锻造工件时的主视结构示意图。在本发明实施例中，一种大型曲拐锻造装置，应用于自由锻压机上，锻造装置包括：

挤压腔组件1，挤压腔组件1形成挤压型腔2，用于锻造曲拐外形；挤压腔组件1包括凹模3、腔模4、挤压筒5和底座6；挤压筒5套设在凹模3与腔模4外部，以使凹模3与腔模4组成稳固的挤压型腔2；挤压筒5和凹模3固定在底座6上，底座6固定在自由锻压机工作台上；

如图5所示，是本发明实施例中锻造的曲拐结构示意图，挤压型腔与曲拐外形一致。

预压凸模7，其工作端为弧形结构，用于与挤压型腔2中心对齐后预压坯料，以成型曲拐两根曲柄臂的上表面；

挤压凸模8，其工作端为弧形结构，用于与挤压型腔2中心对齐后挤压坯料，以成型曲拐的两根曲柄臂与曲柄销。如图3所示，在本发明实施例中，挤压凸模8的两侧与挤压型腔2的内壁贴合，以保证能够锻出曲拐的两根曲柄臂。

在本发明其他实施例中，预压凸模7与挤压凸模8的工作端还可以根据实际曲拐的要求进行变形，比如长方形或者正方形等，本发明不进一步限制。

在本发明实施例中，自由锻压机是用于自由锻造的设备，其主要原理是通过压力机上、下砧座和相关附具，将冲锻的凸模上下运动，将金属逐步锻打成需要的形状，常用于单件小批量和大型锻件生产。在本发明实施例中，将锻造装置的底座6固定在自由锻压机的工作台上，将预压凸模7和挤压凸模8固定在自由锻压机的动梁上，进而将预压凸模7和挤压凸模8上下移动配合挤压腔组件1将曲拐锻件锻造成型。具体的，在本发明实施例中，底座6与自由锻压机工作台之间的固定方式可以是螺栓固定，卡扣、卡槽固定，还可以根据实际情况进行做出简单的结构变形，本申请不进一步限定。

如图3所示，是本发明实施例中一种曲拐锻造装置的右视结构示意图。在本发明实施例中，锻造装置还包括导轨14和导轨滑板15；预压凸模7和挤压凸模8固定在导轨滑板15上；导轨14固定在自由锻压机的动梁上；导轨滑板15与导轨14可滑动配合。锻造装置还包括上伸缩缸16，上伸缩缸16固定在导轨14上，其输出轴与导轨滑板15固定连接。通过将预压凸模7和挤压凸模8固定在导轨滑板15上，导轨滑板15通过上伸缩缸16伸缩切换预压凸模7和挤压凸模8，减少切换模具的时间和繁杂的操作，极大缩小了加工的周期。

具体的，预压凸模7和挤压凸模8移动至工作位置时，挤压型腔的中心线与移动工作台中心保持一致，确保挤压凹模中心与移动平台中心位置一致，以保证加工准确。

在本发明实施例中，腔模4与挤压筒5的接触面开口从上到小逐渐变小，以使腔模4与挤压筒5方便配合。进行脱模时，将腔模4从挤压筒5中提拉出来。其中，接触面可以是倒圆锥面、或者倒四方锥面等，可根据实际情况进行选择，本发明不进行严格限制。

在本发明实施例中，锻造装置还包括下伸缩缸17，下伸缩缸17为两个或两个以上，均匀分布固定在所述底座上，其输出端与所述挤压筒固定连接。通过下伸缩缸17的设置，进行脱模时，下伸缩缸将挤压筒5向下拉，使得腔模脱离挤压筒5的限制，便于进行脱模。

在本发明实施例中，上伸缩缸16和下伸缩缸17可以是气缸或者液压缸。

在本发明实施例中，锻造装置还包括衬板9，衬板9活动设置在腔模4内壁，以使锻件便于脱离挤压型腔2。在本发明实施例中，可以在腔模内壁贴放多块衬板9，将坯料放入衬板9之间的空间，锻压之后，衬板9相对于腔模4内壁是不固定的，便于将锻件从腔模4取出。

在本发明实施例中，腔模4由两块或两块以上腔模块10紧密组合形成。如图4所示，是本发明实施例中一种曲拐锻造装置的俯视结构示意图，在本发明实施例中，腔模由四块腔模块10组成，共同组成类似四方体型的挤压型腔。通过将腔模块10组合成腔模4，使得将腔模4取出时，通过将腔模拆分，从而便于将锻件取出。

在本发明实施例中，腔模块10上端外部设有凸块11，腔模块9外部设有与凸块11下端配合的开合板12，开合板12用于固定腔模块形成稳固的结构外，开合板12还设有提拉件13，用于提拉开合板12，以使腔模块10脱离挤压筒5。通过设置开合板12以及提拉件13，结合腔模4与挤压筒5接触面的结构特点，便于在锻造完成之后，将腔模4取出，进而脱模。

在本发明实施例中，开合板12可以是一体的板件，还可以是将两块对称的板件通过螺栓连接或者卡扣卡槽等固定成稳定结构，还可以在其上面螺栓设置固定板19，将其与腔模固定在一起，提拉件13可以是提拉环或者提拉杆，以及其他便于将开合板12吊离的简单结构，本发明不进行限制。

本发明提供的曲拐锻造装置，通过设计与曲拐一致的挤压型腔，结合挤压凸模和预压凸模的锻造，锻造时连续化挤压成形，曲拐的成形质量高，金属纤维流向性好，组织致密，机械性能好；成形脱模简单，连续化程度高，产品的制造周期短，效率高；能够减小曲拐锻件尺寸余量，从而减小锻坯重量，减少机加工余量和工时，尺寸精度和材料利用率非常高，曲拐产品制造成本大大降低。

实施例二

如图6所示，是本发明实施例中一种曲拐锻造方法的流程示意图。在本发明实施例中，一种大型曲拐锻造方法，包括：

步骤S601，将加热后的坯料放入挤压型腔中，通过上伸缩缸移动预压凸模，以使预压凸模对准挤压型腔中心后预压坯料；

步骤S602，通过上伸缩缸移动挤压凸模，以使挤压凸模对准挤压型腔中心后挤压坯料，获得所需曲拐。

在本发明实施例中，如图7所示，步骤S601中将加热后的坯料放入挤压坯料之前，还包括：

步骤S701，将坯料加热到1100～1250度，加热时间不少于1小时；

步骤S702，在锻造装置挤压型腔内喷涂高温润滑脂，并将锻造装置预热至180～400度。

在本发明实施例中，高温润滑脂可以是XB-59高温润滑脂，还可以是其他常用的高温润滑脂，本发明不进一步限制。

在本发明实施例中，对坯料加热可以是将其放置在台车加热炉专用的垫铁和防护架上，按照加热工艺执行加热；还可以根据实际情况选择加热工艺，本发明不进行限制。

在本发明实施例中，对锻造装置进行加热时，可以是采用电加热片方式预热或者其他常用加热方式。其中电加热片是利用云母板(云母片)良好的绝缘性能和其耐高温性能，以云母板(片)为骨架和绝缘层，辅以镀锌板或不锈钢板作支持保护，可做成板状、片状、圆柱状、圆锥状、筒状、圆圈状等各种型状的加热器件。

在本发明实施例中，如图8所示，步骤S602挤压坯料获得所需曲拐之后还包括：

步骤S801，通过下伸缩缸将挤压筒下拉，以使挤压筒脱离所述腔模；

步骤S802，通过开合板将腔模提拉，露出所需锻件。

在发明实施例中，后续还可以对工件进行除磷，可以是人工敲打即可。

本发明提供的曲拐锻造方法，通过设计与曲拐形状一致的挤压型腔，结合挤压凸模和预压凸模的锻造，锻造时连续化挤压成形，曲拐的成形质量高，金属纤维流向性好，组织致密，机械性能好；成形脱模简单，连续化程度高，产品的制造周期短，效率高；能够减小曲拐锻件尺寸余量，从而减小锻坯重量，减少机加工余量和工时，尺寸精度和材料利用率非常高，曲拐产品制造成本大大降低。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (11)

1.一种大型曲拐锻造装置，应用于自由锻压机上，其特征在于，所述锻造装置包括：

挤压腔组件，所述挤压腔组件形成挤压型腔，用于锻造曲拐外形；所述挤压腔组件包括凹模、腔模、挤压筒和底座；所述挤压筒套设在所述凹模与所述腔模外部，以使所述凹模与所述腔模组成稳固的挤压型腔；所述挤压筒和所述凹模固定在所述底座上，所述底座固定在所述自由锻压机工作台上；

预压凸模，其工作端为弧形结构，用于与所述挤压型腔中心对齐后预压坯料，以成型曲拐两根曲柄臂的上表面；

挤压凸模，其工作端为弧形结构，且其两侧与所述挤压型腔的内壁贴合，用于与所述挤压型腔中心对齐后挤压坯料，以成型曲拐的两根曲柄臂与曲柄销。

2.如权利要求1所述的锻造装置，其特征在于，所述腔模与所述挤压筒的接触面开口从上到小逐渐变小，以使所述腔模与所述挤压筒方便配合。

3.如权利要求1所述的锻造装置，其特征在于，所述锻造装置还包括衬板，所述衬板活动设置在所述腔模内壁，以使锻件便于脱离所述挤压型腔。

4.如权利要求1所述的锻造装置，其特征在于，所述腔模由两块或两块以上腔模块紧密组合形成。

5.如权利要求4所述的锻造装置，其特征在于，所述腔模块上端外部设有凸块，所述腔模块外部设有与所述凸块下端配合的开合板，所述开合板设有提拉件，用于提拉所述开合板，以使所述腔模块脱离所述挤压筒。

6.如权利要求1所述的锻造装置，其特征在于，所述锻造装置还包括导轨和导轨滑板；所述预压凸模和所述挤压凸模固定在所述导轨滑板上；所述导轨固定在所述自由锻压机的动梁上；所述导轨滑板与所述导轨可滑动配合。

7.如权利要求6所述的锻造装置，其特征在于，所述锻造装置还包括上伸缩缸，所述上伸缩缸固定在所述导轨上，其输出轴与所述导轨滑板固定连接。

8.如权利要求1所述的锻造装置，其特征在于，所述锻造装置还包括下伸缩缸，所述下伸缩缸为两个或两个以上，均匀分布固定在所述底座上，其输出端与所述挤压筒固定连接。

9.一种大型曲拐锻造方法，其特征在于，所述锻造方法包括：

将加热后的坯料放入所述挤压型腔中，通过所述上伸缩缸移动所述预压凸模，以使所述预压凸模对准所述挤压型腔中心后预压坯料；

通过所述上伸缩缸移动所述挤压凸模，以使所述挤压凸模对准所述挤压型腔中心后挤压坯料，获得所需曲拐。

10.如权利要求9所述的锻造方法，其特征在于，所述将加热后的坯料放入所述挤压坯料之前，还包括：

将所述坯料加热到1100～1250度，加热时间不少于1小时；

在所述锻造装置挤压型腔内喷涂高温润滑脂，并将所述锻造装置预热至180～400度。

11.如权利要求9所述的锻造方法，其特征在于，挤压坯料获得所需曲拐之后，还包括：

通过所述下伸缩缸将所述挤压筒下拉，以使所述挤压筒脱离所述腔模；

通过所述开合板将所述腔模提拉，露出所需锻件。