CN110976741A - 双动液压机上锻造曲拐的工艺装备及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双动液压机上锻造曲拐的工艺装备及加工方法，其技术方案要点是：一种双动液压机上锻造曲拐的工艺装备，包括上合模板、底座、固定于底座且气压缸、设于底座并用于锻造成型曲拐的闭合模腔、固定在双动液压机内滑块上的压实模或凸模、设于底座并与闭合模腔连接的下合模板，下合模板沿水平方向滑动连接于底座，气压缸输出轴连接于下合模板。本发明充分发挥双动液压机低能耗、高效率的特点，工装的设计使合模开模时间大大缩短，生产效率提高，并且该工装结构简单，工作可靠，加工容易，拆卸方便，同时该方法不仅能保证锻件的纤维流向不被切断，使曲拐的成型质量提高，而且提高了曲拐材料的利用率，降低了曲拐的生产成本。

Description

双动液压机上锻造曲拐的工艺装备及加工方法

技术领域

本发明涉及曲拐锻造领域，尤其涉及到一种双动液压机上锻造曲拐的工艺装备及加工方法。

背景技术

大型船舶内燃机主要的核心部件是曲轴，不像中小型曲轴那样可以一次成型，大型船用曲轴主要采用组合法生产，而组合式曲轴锻造的难点在于曲拐锻造。

目前由双动液压机锻造曲拐是一种较为先进的、高效的加工方法。经机加工后的曲拐不仅具有良好的刚度和强度，还有较高的尺寸精度，形状精度，现阶段多采用块段法、环锻法、墩锻法锻半组合式大型船用曲轴中的曲拐。块段法锻造的出来的曲拐余量大、成本高、并且切断了曲拐的金属纤维，成形质量不高；环锻法锻件成型困难，成形工艺复杂，对设备和操作技术都有很高的要求，成型后的曲拐锻件中可能会存在气孔，实用性不是很强；墩锻法需要一套专用的锻模及其附属设备，成本高，不适合小批量生产。

因此，研究一种新的大型曲拐的成型工艺与工装，对提高曲拐的成型质量和工作效率有着极为重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种新材料。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：一种双动液压机上锻造曲拐的工艺装备，包括固定连接于双动液压机外滑块的上合模板、固定连接于可水平移动的工作台的底座、固定连接于所述底座且呈水平设置的气压缸、设置于所述底座并用于锻造成型曲拐的闭合模腔、固定在双动液压机内滑块上的压实模或凸模、设置于所述底座并与闭合模腔连接的下合模板，所述下合模板呈回形设置，所述下合模板沿水平方向滑动连接于所述底座，所述气压缸输出轴连接于所述下合模板；

所述闭合模腔包括U型模腔、板型模腔及凹模，所述U型模腔、板型模腔、凹模位于上合模板正下方，所述U形模腔与板型模腔合围呈回形，所述板型模腔固定连接与所述底座，所述U型模腔固定连接于所述下合模板，所述凹模位于U型模腔与板型模腔之间且固定连接于底座，所述气压缸驱动所述下合模板及U型模腔移动并开合闭合模腔；

所述上合模板内腔设有内壁呈倾斜角为α的梯形区域，所述闭合模腔外侧设有与上合模板的梯形区域相吻合的斜面，所述上合模板连接有合模支撑架，所述合模支撑架可穿设于所述下合模板内腔，所述合模支撑架一侧侧壁贴合于板型模腔外侧壁，另一侧侧壁抵接于所述下合模板内壁。

本发明的进一步设置为：所述合模支撑架贴于板型模腔的侧壁与工作台平面呈垂直设置，所述合模支撑架抵接于下合模板内壁的侧壁设置为倾斜角为β的斜面，所述下合模板设有与合模支撑架倾斜面相吻合的斜面。

本发明的进一步设置为：所述闭合模腔内分别设有用于构成封闭的模腔区域的直衬板、T形衬板、前衬板、后衬板。

本发明的进一步设置为：所述上合模板的梯形区域四角设有小圆槽，所述凹模底部四周设有凸块，所述底座上端面开设有呈回形的台阶槽，所述台阶槽固定连接有凹模固定板，所述凹模固定板突出于所述底座内侧壁并与凸块抵接。

本发明的进一步设置为：所述U型模腔和板型模腔相向的端面均设有相互卡接的台阶。

本发明的进一步设置为：U型模腔内侧壁呈倾斜角为θ的倾斜面，所述前衬板、后衬板与所述U型模腔内侧壁贴合的表面设置为倾斜角γ，所述倾斜角θ与倾斜角γ相等。

本发明的进一步设置为：所述倾斜角α＝7°，所述倾斜角β＝8°。

本发明的进一步设置为：所述倾斜角θ＝γ＝3°。

本发明的进一步设置为：一种双动液压机上锻造曲拐的方法，包括如下工序：

1)合模工序：将与合模支撑架连接的上合模板固定在双动液压机外滑块上，启动水平方向的气压缸，气压缸沿水平工作台带动下合模板进而带动U型模腔与固定在底座上的板型模腔和凹模紧贴在一起合模形成闭合模腔；

2)放置坯料工序：将坯料放入闭合模腔中，移动水平工作台将闭合模腔移动到上合模板的正下方，启动双动液压机外滑块，将上合模板和合模支撑架缓缓放下，在此过程中，应使上合模板的梯形区域与闭合模腔的斜面紧密贴合，并使合模支撑架垂直面紧贴板型模腔外表面，合模支撑架斜面紧贴下合模板斜面，直至上合模板不能下降为止；

3)坯料压实工序：将压实模固定在双动液压机的内滑块上，启动双动液压机内滑块，带动压实模完成对坯料的压实；

4)曲拐成型工序：将双动液压机内滑块回调到初始位置，将压实模卸下，换上凸模，然后启动双动液压机内滑块，带动凸模完成曲拐的成型；

5)曲拐取出工序：将双动液压机内滑块回调到初始位置，启动双动液压机外滑块将上合模板缓缓抬起，并移动水平工作台将闭合模腔移出，之后启动水平方向的气压缸，在水平气压缸的推力作用下，带动下合模板以及U型模腔一起移动至规定行程，使曲拐完全裸露出来，然后利用取件装置将曲拐取出。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

利用双动液压机成型曲拐的新技术，充分发挥双动液压机低能耗，高效率的特点，双动液压机可以同时提供水平和垂直方向的压力，水平方向提供合模力和开模力，垂直方向对坯料进行压实和成型，与传统的曲拐成型工艺相比，以模锻法为原理进行的曲拐成形，不仅能保持曲拐金属的纤维流向不被切断，有效的消除内部缺陷，使曲拐的成型质量提高，而且提高了曲拐材料的利用率，降低了曲拐的生产成本，使生产效率大大提高，该工艺装备结构简单，工作可靠，加工容易，取件方便；

上合模板内壁与闭合模腔外侧具有相同倾斜角度α的斜面紧密贴合，这种设计结构，不但避免了再加部件支撑上合模板，避免工装过于沉重，而且保证上合模板不会落下，还能起到合模的作用。梯形区域四角加小圆槽，减小应力集中从而延长部件使用寿命；

保证合模支撑架落在板型模腔和下合模板两者围成的封闭区域内，这样能确保提供足够的合模力，从而提高锻件质量。

附图说明

图1是锻件曲拐主视图；

图2是锻件曲拐侧视图；

图3是实施例1的主视图；

图4是实施例1的侧视图；

图5是实施例1的俯视图；

图6是实施例1中上合模板及合模支撑架结构示意图；

图7是实施例1中除去上合模板及合模支撑架的部分工装示意图；

图8是实施例1中压实模的主视图；

图9是实施例1中前衬板的主视图；

图10是实施例1中上和模板的俯视图；

图11是实施例1中U型模腔的主视图；

图12是实施例1中U型模腔的俯视图。

图中数字所表示的相应部件名称：1-底座；2-气缸固定板；3-气压缸；4-气缸连接件；5-合模架固定块；6-合模支撑架；7-压实模；8-凸模；9-上合模板；10-下合模板；11-凹模固定板；12-凹模；13-前衬板；14-导轨；15-U型模腔；16-T型衬板；17-后衬板；18-直衬板；19-板型模腔；20-凸台；21-台阶槽。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1：如图1至图12所示，本发明提出的一种双动液压机上锻造曲拐的工艺装备，包括固定连接于双动液压机外滑块的上合模板9、固定连接于可水平移动的工作台的底座1、固定连接于底座1且呈水平设置的气压缸3、设置于底座1并用于锻造成型曲拐的闭合模腔、固定在双动液压机内滑块上的压实模7或凸模8、设置于底座1并与闭合模腔连接的下合模板10，下合模板10呈回形设置，下合模板10沿水平方向滑动连接于底座1，气压缸3输出轴连接于下合模板10；其中压实模7与凸模8在制备曲拐时分阶段固定于双动液压机内滑块上。

闭合模腔包括U型模腔15、板型模腔19及凹模12，U型模腔15、板型模腔19、凹模12位于上合模板9正下方，U型模腔15与板型模腔19为两个半模腔并可合围呈回形，板型模腔19固定连接与底座1，U型模腔15固定连接于下合模板10，凹模12位于U型模腔15与板型模腔19之间且固定连接于底座1，气压缸3驱动下合模板10及U型模腔15移动并开合闭合模腔。U型模腔15在下合模板10的带动下，与板型模腔19紧紧贴合在一起，U型模腔15的内表面与凹模12外表面紧密接触，板型模腔19，凹模12，U型模腔15形成闭合模腔。

上合模板9下端面连接有合模支撑架6，并且上合模板9通过设置合模架固定块5与合模支撑架6连接。由双动液压机外滑块带动上合模板9将其放在闭合模腔顶部，上合模板9内设有倾斜角为α＝7°的梯形区域，与闭合模腔外侧具有相同倾斜角度α的斜面紧密贴合，即U型模腔15与板型模腔19的外侧壁设置有相同倾斜角度α的斜面，这种设计结构，不但避免了再加部件支撑上合模板9，避免工装过于沉重，而且保证上合模板9不会落下，还能起到合模的作用。梯形区域四角加小圆槽，减小应力集中从而延长部件使用寿命。

合模支撑架6采用焊接结构，既降低加工难度，同时还能保证许用强度。合模支撑架6底部一侧设计成与工作台平面垂直的平面，可与板型模腔19紧密贴合；合模支撑架6另一侧具有倾斜角度β＝8°的斜面与下合模板10具有相同倾斜角度β的斜面紧密贴合，同时保证合模支撑架6落在板型模腔19和下合模板10两者围成的封闭区域内，这样能确保提供足够的合模力，从而提高锻件质量。

凹模12设置在底座1中心的矩形槽内，并且凹模12底部四周设有凸台20，底座1上端面开设有台阶槽21，台阶槽21内固定放置凹模固定板11，凹模固定板11突出于矩形槽侧壁并与凸台20抵接。将板型模腔19固定安装在凹模固定板11上，底座1、凹模固定板11、板型模腔19通过螺栓固定在一起，板型模腔19内表面与凹模12外表面紧密接触。

U型模腔15和板型模腔19相向端面的外部均设有台阶，且U型模腔15内侧壁设有θ＝3°的斜面，这是因为坯料在压实和成型的过程中，模腔的每一侧都会承受很大的胀形力，台阶的用途在于防止在成形过程中胀形力使模腔发生变形，一定的倾斜角度是为了在开模时，减小开模阻力，更加有利于完成开模工序。在闭合模腔内，前、后衬板13、17、紧贴U型模腔15两侧斜面放置，将T型衬板16紧贴U型模腔15放置，通过螺栓与U型模腔15固定在一起，直衬板18紧贴板型模腔19放置，通过螺栓与板型模腔19固定在一起，四块衬板及凹模12围成的闭合区域就是锻件曲拐成型的区域，再将气压缸3固定在底座1。

将底座1放置在可以移动的水平工作台上，利用气压缸3带动下合模板10进而带动与之固定在一起的U型模腔15运动，与固定在底座1上的板型模腔19紧贴在一起达到合模目的，合模工序完成以后，将坯料缓缓放进闭合模腔中，然后将如图所示的部分工装通过水平移动工作台，移到相应的上合模板9正下方，启动双动液压机，利用双动液压机的外滑块带动上合模板9和合模支撑架6将其缓缓放下，上合模板9的倾斜角度α的斜面与闭合模腔外侧倾斜角度α斜面紧密贴合，将闭合模腔牢牢紧固在一起确保成型过程中提供足够的合模力；竖直方向上先将压实模7固定在双动液压机内滑块上，启动双动液压机，对坯料进行压实工序，压实工序完成以后，双动液压机回调到初始位置，将压实模7卸下，换上凸模8，重复压实工序对坯料进行成型工序，该工序完成以后，双动液压机的内滑块回调到初始位置，启动双动液压机外滑块将上合模板9和合模支撑架6缓缓提起到初始高度，确保水平工作台将剩余工装移出时不会发生干涉，利用水平工作台将图所示部分工装移出。启动气压缸3，在其推力作用下带动下合模板10和与下合模板10固定在一起U型模腔15进行开模，在开模过程中，T型衬板16与前衬板13、后衬板17留有一定间隙，且U型模腔15内设有θ＝3°的斜面，前、后衬板13、17设有倾斜角γ＝θ的斜面，由于U型模腔15、前后衬板17的贴合面是斜面，这样就能使开模阻力大大减少。在底座1上添加导轨14，是为了避免在开模过程中，气压缸3推力和开模阻力形成的力偶使下合模板10发生偏转，避免下次合模发生侧偏，影响成型质量，待气压缸3带动下合模板10以及U型模腔15一起移动至规定行程，使曲拐完全裸露出来，然后利用取件装置将曲拐取出。至此，一个完整的曲拐锻造成型工序完成。

实施例2：一种双动液压机上锻造曲拐的加工方法，包括如下工序：

1)合模工序：将与合模支撑架6连接的上合模板9固定在双动液压机外滑块上，启动水平方向的气压缸3，气压缸3沿水平工作台带动下合模板10进而带动U型模腔15与固定在底座1上的板型模腔19和凹模12紧贴在一起合模形成闭合模腔；

2)放置坯料工序：将坯料放入闭合模腔中，移动水平工作台将闭合模腔移动到上合模板9的正下方，启动双动液压机外滑块，将上合模板9和合模支撑架6缓缓放下，在此过程中，应使上合模板9的梯形区域与闭合模腔的斜面紧密贴合，并使合模支撑架6垂直面紧贴板型模腔19外表面，合模支撑架6斜面紧贴下合模板10斜面，直至上合模板9不能下降为止；

3)坯料压实工序：将压实模7固定在双动液压机的内滑块上，启动双动液压机内滑块，带动压实模7完成对坯料的压实；

4)曲拐成型工序：将双动液压机内滑块回调到初始位置，将压实模7卸下，换上凸模8，然后启动双动液压机内滑块，带动凸模8完成曲拐的成型；

5)曲拐取出工序：将双动液压机内滑块回调到初始位置，启动双动液压机外滑块将上合模板9缓缓抬起，并移动水平工作台将闭合模腔移出，之后启动水平方向的气压缸3，在水平气压缸3的推力作用下，带动下合模板10以及U型模腔15一起移动至规定行程，使曲拐完全裸露出来，然后利用取件装置将曲拐取出。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种双动液压机上锻造曲拐的工艺装备，其特征在于，包括固定连接于双动液压机外滑块的上合模板(9)、固定连接于可水平移动的工作台的底座(1)、固定连接于所述底座(1)且呈水平设置的气压缸(3)、设置于所述底座(1)并用于锻造成型曲拐的闭合模腔、固定在双动液压机内滑块上的压实模(7)或凸模(8)、设置于所述底座(1)并与闭合模腔连接的下合模板(10)，所述下合模板(10)呈回形设置，所述下合模板(10)沿水平方向滑动连接于所述底座(1)，所述气压缸(3)输出轴连接于所述下合模板(10)；

所述闭合模腔包括U型模腔(15)、板型模腔(19)及凹模(12)，所述U型模腔(15)、板型模腔(19)、凹模(12)位于上合模板(9)正下方，所述U型模腔(15)与板型模腔(19)合围呈回形，所述板型模腔(19)固定连接于所述底座(1)，所述U型模腔(15)固定连接于所述下合模板(10)，所述凹模(12)位于U型模腔(15)与板型模腔(19)之间且固定连接于底座(1)，所述气压缸(3)驱动所述下合模板(10)及U型模腔(15)移动并开合闭合模腔；

所述上合模板(9)内腔设有内壁呈倾斜角为α的梯形区域，所述闭合模腔外侧设有与上合模板(9)的梯形区域相吻合的斜面，所述上合模板(9)连接有合模支撑架(6)，所述合模支撑架(6)可穿设于所述下合模板(10)内腔，所述合模支撑架(6)一侧侧壁贴合于板型模腔(19)外侧壁，另一侧侧壁抵接于所述下合模板(10)内壁。

2.根据权利要求1所述的双动液压机上锻造曲拐的工艺装备，其特征在于，所述合模支撑架(6)贴于板型模腔(19)的侧壁与工作台平面呈垂直设置，所述合模支撑架(6)抵接于下合模板(10)内壁的侧壁设置为倾斜角为β的斜面，所述下合模板(10)设有与合模支撑架(6)倾斜面相吻合的斜面。

3.根据权利要求1所述的双动液压机上锻造曲拐的工艺装备，其特征在于，所述闭合模腔内分别设有用于构成封闭的模腔区域的直衬板(18)、T型衬板(16)、前衬板(13)、后衬板(17)。

4.根据权利要求1所述的双动液压机上锻造曲拐的工艺装备，其特征在于，所述上合模板(9)的梯形区域四角设有小圆槽，所述凹模(12)底部四周设有凸台(20)，所述底座(1)上端面开设有呈回形的台阶槽(21)，所述台阶槽(21)固定连接有凹模固定板(11)，所述凹模固定板(11)突出于所述底座(1)内侧壁并与凸台(20)抵接。

5.根据权利要求1所述的双动液压机上锻造曲拐的工艺装备，其特征在于，所述U型模腔(15)和板型模腔(19)相向的端面均设有相互卡接的台阶。

6.根据权利要求3所述的双动液压机上锻造曲拐的工艺装备，其特征在于，U型模腔(15)内侧壁呈倾斜角为θ的倾斜面，所述前衬板(13)、后衬板(17)与所述U型模腔(15)内侧壁贴合的表面设置为倾斜角γ，所述倾斜角θ与倾斜角γ相等。

7.根据权利要求2所述的双动液压机上锻造曲拐的工艺装备，其特征在于，所述倾斜角α＝7°，所述倾斜角β＝8°。

8.根据权利要求6所述的双动液压机上锻造曲拐的工艺装备，其特征在于，所述倾斜角θ＝γ＝3°。

9.一种双动液压机上锻造曲拐的方法，其特征在于，包括如下工序：

1)合模工序：将与合模支撑架(6)连接的上合模板(9)固定在双动液压机外滑块上，启动水平方向的气压缸(3)，气压缸(3)沿水平工作台带动下合模板(10)进而带动U型模腔(15)与固定在底座(1)上的板型模腔(19)和凹模(12)紧贴在一起合模形成闭合模腔；

2)放置坯料工序：将坯料放入闭合模腔中，移动水平工作台将闭合模腔移动到上合模板(9)的正下方，启动双动液压机外滑块，将上合模板(9)和合模支撑架(6)缓缓放下，在此过程中，应使上合模板(9)的梯形区域与闭合模腔的斜面紧密贴合，并使合模支撑架(6)垂直面紧贴板型模腔(19)外表面，合模支撑架(6)斜面紧贴下合模板(10)斜面，直至上合模板(9)不能下降为止；

3)坯料压实工序：将压实模(7)固定在双动液压机的内滑块上，启动双动液压机内滑块，带动压实模(7)完成对坯料的压实；

4)曲拐成型工序：将双动液压机内滑块回调到初始位置，将压实模(7)卸下，换上凸模(8)，然后启动双动液压机内滑块，带动凸模(8)完成曲拐的成型；

5)曲拐取出工序：将双动液压机内滑块回调到初始位置，启动双动液压机外滑块将上合模板(9)缓缓抬起，并移动水平工作台将闭合模腔移出，之后启动水平方向的气压缸(3)，在水平气压缸(3)的推力作用下，带动下合模板(10)以及U型模腔(15)一起移动至规定行程，使曲拐完全裸露出来，然后利用取件装置将曲拐取出。

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