CN111167985B - 大型长轴十字形锻件的成形方法及成形装置 - Google Patents

大型长轴十字形锻件的成形方法及成形装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及大型锻件的仿形锻造领域,公开了一种大型长轴十字形锻件的成形方法及成形装置。该成形方法的预制的坯料不必锻造为方截面,降低了预制坯料的难度,采用了分段分料和锻压同步进行的方式,对坯料的一部分进行分料时对其上步分料部位锻压成十字形,相较于传统的全段进行分料后再拔长的方式,所需火次更少,可以将以往2火次锻造完成的步骤用1火次完成,锻造效率高,可以降低拔长过程中给锻件造成的不对称、形状不均匀的弊端。

Description

大型长轴十字形锻件的成形方法及成形装置
技术领域
本发明涉及大型锻件的仿形锻造领域,尤其是一种大型长轴十字形锻件的成形方法及成形装置。
背景技术
锻造是大型工件成形的一种极为重要工艺,而锻件是指通过对金属坯料进行锻造变形而得到的工件或毛坯。大型长轴十字形锻件结构如图1、2所示,锻件截面为十字形,重量达10吨以上,锻件的轴向尺寸大于截面尺寸。
对于大型长轴十字形锻件,传统方式锻造的主要步骤为坯料拔方、纵向分料、拔长成形,即如图3、4所示,首先需要锻造大截面方截面坯料,然后纵向压上下左右4个分料刀口,最后横向拔长4边,成形出大型长轴十字形锻件。但存在如下弊端:
①锻造火次多,不但生产效率低且能源消耗大,很难实现大批量生产。
②坯料拔长后极易造成锻件或坯料尺寸不对称、形状不均匀的弊端,毛坯尺寸的不一致,对后序的模具成形造成严重的影响。
③纵向上三角分料与通常的横向上三角分料不同,存在操作难度大、繁琐的问题,难上下对齐、左右对称分料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大型长轴十字形锻件的成形方法及成形装置,有效提高生产效率。
本发明公开的大型长轴十字形锻件的成形方法,包括如下步骤:
a、根据十字锻件截面,预制长轴结构的坯料;
b、在坯料中轴线两侧沿纵向对坯料的一段进行分料;
c、对已分料的部分进行锻压,成形十字锻件的两侧突出部;
d、重复b、c步骤使坯料全段锻压出两侧突出部;
e、将坯料旋转90°,重复进行c、d步骤;
f、通过b、c、d、e步骤的锻压,使坯料的四个突出部的厚度符合十字形锻件设计尺寸;
g、修整坯料形成十字形锻件。
优选地,同步进行b、c步骤,在对坯料的下一段进行分料时,同步对已分料的部分进行锻压。
优选地,采用同一成形装置同步进行b、c步骤;
所述成形装置包括上模和下模,所述上模包括上模座和对称设置于上模底部两侧的上模作用部,两侧的上模作用部之间具有上腔体,所述上模作用部包括沿纵向排列的上三角和上砧块,所述下模包括下模座和对称设置于下模座上部两侧的下模作用部,两侧的下模作用部之间具有下腔体,所述下模作用部包括沿纵向排列的下三角和下砧块,所述上三角和下三角相对应,所述上砧块与下砧块相对应,所述上腔体和下腔体的宽度大于或等于十字形锻件的四个突出部厚度,所述上腔体和下腔体的深度大于或等于十字形锻件的四个突出部宽度;
利用所述成形装置同步执行b、c步骤,执行过程如下:
将坯料的一端放置于下模的两个下三角之上,上模压下,两个上三角与坯料接触后压下,上三角和下三角与坯料接触实现分料;
上模抬起,将坯料送进后放置于两下三角之上,送进长度等于上三角的纵向长度,使已分料的部分位于上砧块和下砧块之间;
上模压下,上砧块和下砧块之间锻压出坯料的两侧突出部,同时上三角和下三角对坯料的下一段进行分料。
优选地,a步骤中,预制的坯料横截面为圆形。
优选地,a步骤中,预制坯料的流程包括,钢锭滚圆,在钢锭的一端压出钳把,再将钢锭镦粗、滚圆后预制成坯料;
a、b、c、d、e、f步骤中,通过夹持钳把实现坯料的移动和旋转;
g步骤中,修整坯料后,将钳把切割去除。
优选地,d步骤中,重复多趟次锻压坯料的两侧突出部,直至两侧突出部的厚度符合十字形锻件设计尺寸;
然后再进行e步骤,锻压出另外两个突出部,并重复多趟次锻压使另外两个突出部符合十字形锻件设计尺寸。
优选地,g步骤的修整坯料包括:
修整坯料突出部的外侧,使对应的突出部外表面之间的间距符合十字形锻件设计尺寸。
本发明还公开了一种用于所述大型长轴十字形锻件的成形方法的成形装置,该装置包括上模和下模,所述上模包括上模座和对称设置于上模底部两侧的上模作用部,两侧的上模作用部之间具有上腔体,所述上模作用部包括沿纵向排列的上三角和上砧块,所述下模包括下模座和对称设置于下模座上部两侧的下模作用部,两侧的下模作用部之间具有下腔体,所述下模作用部包括沿纵向排列的下三角和下砧块,所述上三角和下三角相对应,所述上砧块与下砧块相对应,所述上腔体和下腔体的宽度均大于十字形锻件的四个突出部厚度,所述上腔体和下腔体的深度大于或等于十字形锻件的四个突出部宽度。
优选地,所述上三角、下三角、上砧块以及下砧块的纵向长度均相等。
本发明的有益效果是:该成形方法的预制的坯料不必锻造为方截面,降低了预制坯料的难度,采用了分段分料和锻压的方式,对坯料的一部分进行分料后对其该分部锻压成十字形,相较于传统的全段进行分料拔长的方式,所需火次更少,可以将以往2火次锻造完成的步骤用1火次完成,锻造效率高,可以降低拔长过程中给锻件造成的不对称、形状不均匀的弊端。
附图说明
图1和2是大型长轴十字形锻件的示意图,图2是图1的侧视图;
图3和4是传统方式锻造的分料示意图,图4是图3的侧视图;
图5是本发明的成形装置的示意图;
图6是本发明的成形装置的使用示意图;
图7-13是本发明的锻造流程图;
图7是原料钢锭的示意图;
图8和9是预制坯料的示意图,图9是图8的侧视图;
图10和11是开始分料的示意图,图11是图10的侧视图;
图12和13是成形十字锻件的两侧突出部的示意图,图13是图12的侧视图。
附图标记:上模1,上三角11,上砧块12,上模座13,上腔体14,下模2,下三角21,下砧块22,下模座23,下腔体24,坯料3。
具体实施方式
下面对本发明进一步说明。
如图1、2所示,即为一个典型的大型长轴十字形锻件,该十字形锻件具有四个突出部,其中一对突出部的厚度为H1,另一对突出部的厚度为H2,十字形锻件截面的竖向和横向尺寸分别B1和B2。本发明公开的大型长轴十字形锻件的成形方法,包括如下步骤:
a、根据十字锻件截面,预制长轴结构的坯料;
b、在坯料中轴线两侧沿纵向对坯料的一部分进行分料;
c、对已分料的部分进行锻压,成形十字锻件的两侧突出部,锻压出两侧突出部后实际就形成了十字形截面;
d、重复b、c步骤使坯料全段锻压出两侧突出部;
e、将坯料旋转90°,重复进行c、d步骤,旋转方向可以是顺时针方向也可以是逆时针方向,坯料旋转后可以对十字锻件的另外两个突出部实现锻压;
f、通过b、c、d、e步骤的锻压,使坯料的四个突出部的厚度符合十字形锻件设计尺寸;
g、修整坯料形成十字形锻件。
其中,b步骤的分料和c步骤的锻压可以按照常规方式一样分别进行,但是相对效率较低。鉴于分料和锻压是分段进行的,因此,b、c步骤可以同步进行,即在对坯料3的下一段进行分料时,同步对已分料的部分进行锻压,在一次下压过程中,就可同时实现对已分料部分的锻压以及对于下一段的分料,可以进一步提高生产效率。
如图5所示,为了实现分料和锻压的同步进行,本发明还公开了一种优选的成形装置,该成形装置包括上模1和下模2,所述上模1包括上模座13和对称设置于上模座13底部两侧的上模作用部,两侧的上模作用部之间具有上腔体14,所述上模作用部包括沿纵向排列的上三角11和上砧块12,所述下模2包括下模座23和对称设置于下模座23上部两侧的下模作用部,两侧的下模作用部之间具有下腔体24,所述下模作用部包括沿纵向排列的下三角21和下砧块22,所述上三角11和下三角21相对应,所述上砧块12与下砧块22相对应,所述上腔体14和下腔体24的宽度X大于或等于十字形锻件的四个突出部厚度,所述上腔体14和下腔体24的深度Y大于或等于十字形锻件的四个突出部宽度,保证上腔体14和下腔体24可以在锻压时容纳十字形锻件的突出部。
如图6及10-13所示,利用所述成形装置同步执行b、c步骤,执行过程如下:
将坯料3的一端放置于下模2的两个下三角21之上,上模1压下,两个上三角11与坯料3接触后压下,上三角11和下三角21与坯料3接触实现分料;
上模1抬起,将坯料3送进后放置于两下三角21之上,使已分料的部分位于上砧块12和下砧块22之间;
上模1压下,上砧块12和下砧块22之间锻压出坯料3的两侧突出部,同时上三角11和下三角21对坯料3的下一段进行分料。
采用该成形装置可以同时发挥分料、成形十字截面以及拔长的作用,操作难度低,锻造效率高,而且因为将分料的三角和锻压的砧块设置在了同一模座上,当上砧块12和下砧块22与已分料的部分接触时,可以对前面的上三角11和下三角21发挥定位导向效果,使上三角11和下三角21新的分料位置与已分料及锻压的位置保持在同一直线上,从而保证十字锻件轴向上的均匀性。虽然上三角11与上砧块12、下三角21与下砧块22的纵向长度不相等,也可实现分料和锻压,但是,作为优选方式,所述上三角11、下三角21、上砧块12以及下砧块22的纵向长度均相等。即如图10和12所示,模座的总体纵向长度为B,而上三角11、下三角21、上砧块12以及下砧块22的纵向长度均为B/2。
a步骤中,预制的坯料截面可以是圆形、方形、菱形,正多边形等,但是,其中最优为圆形。圆形截面的坯料制作最为简单,利用圆形截面坯料直接成形十字锻件,可以较大程度上简化锻造过程。特别是在采用上述成形装置时,圆形可以靠自重在成形装置上的左右对称定位,便于实现标准化操作,提高尺寸均匀性和成形质量。
如图7-9所示,在此提供一种具体的预制坯料方式,流程包括,钢锭滚圆,在钢锭的一端压出钳把,再将钢锭镦粗、滚圆后预制成坯料;如图8所示,钳把的直径为φ0,坯料成形部的直径为φ1,钳把的制作主要是为了方便坯料的夹持,坯料成形部则用于成形锻件,a、b、c、d、e、f步骤中,通过夹持钳把实现坯料的移动和旋转;g步骤中,修整坯料后,将钳把切割去除,从而得到如图1和2所示的锻件。
成形过程中,成形装置从坯料一端锻压至另一端即为一趟次,一趟次是无法成形出符合设计尺寸的十字形锻件的,因而需要进行多趟次的锻压。具体操作时,可以在坯料的一个方向上锻压一趟次或者几个趟次,在两侧的突出部厚度未达到设计尺寸时,就将其旋转90°,再对另一方向进行锻压,另一方向锻压到一定程度后,再旋转90°,继续进行锻压,如此反复进行。不过考虑到操作的方便性,作为优选方式,d步骤中,重复多趟次锻压坯料的两侧突出部,直至两侧突出部的厚度符合十字形锻件设计尺寸;然后再进行e步骤,锻压出另外两个突出部,并重复多趟次锻压使另外两个突出部符合十字形锻件设计尺寸。即如图13所示,当△H等于H2时,才将坯料旋转90°,对另一方向进行锻压,可以减少坯料的旋转次数,提高生产效率。
修整坯料主要是为了去除坯料的多余部分,形成十字形锻件成品,就如图所示的实施例而言,修整坯料主要是修整坯料突出部的外侧,使对应的突出部外表面之间的间距符合十字形锻件设计尺寸。

Claims (8)

1.大型长轴十字形锻件的成形方法,所述大型长轴十字形锻件的截面为十字形,重量达10吨以上,锻件的轴向尺寸大于截面尺寸,其特征在于,所述成形方法包括如下步骤:
a、根据十字锻件截面,预制长轴结构的坯料;
b、在坯料中轴线两侧沿纵向对坯料的一段进行分料;
c、对已分料的部分进行锻压,成形十字锻件的两侧突出部;
d、重复b、c步骤使坯料全段锻压出两侧突出部;
e、将坯料旋转90°,重复进行c、d步骤;
f、通过b、c、d、e步骤的锻压,使坯料的四个突出部的厚度符合十字形锻件设计尺寸;
g、修整坯料形成十字形锻件;
采用同一成形装置同步进行b、c步骤,在对坯料的下一段进行分料时,同步对已分料的部分进行锻压。
2.如权利要求1所述的大型长轴十字形锻件的成形方法,其特征在于:所述成形装置包括上模(1)和下模(2),所述上模(1)包括上模座(13)和对称设置于上模座(13)底部两侧的上模作用部,两侧的上模作用部之间具有上腔体(14),所述上模作用部包括沿纵向排列的上三角(11)和上砧块(12),所述下模(2)包括下模座(23)和对称设置于下模座(23)上部两侧的下模作用部,两侧的下模作用部之间具有下腔体(24),所述下模作用部包括沿纵向排列的下三角(21)和下砧块(22),所述上三角(11)和下三角(21)相对应,所述上砧块(12)与下砧块(22)相对应,所述上腔体(14)和下腔体(24)的宽度大于或等于十字形锻件的四个突出部厚度,所述上腔体(14)和下腔体(24)的深度大于或等于十字形锻件的四个突出部宽度;
利用所述成形装置同步执行b、c步骤,执行过程如下:
将坯料的一端放置于下模(2)的两个下三角(21)之上,上模(1)压下,两个上三角(11)与坯料接触后压下,上三角(11)和下三角(21)与坯料接触实现分料;
上模(1)抬起,将坯料送进后放置于两下三角(21)之上,使已分料的部分位于上砧块(12)和下砧块(22)之间;
上模(1)压下,上砧块(12)和下砧块(22)之间锻压出坯料的两侧突出部,同时上三角(11)和下三角(21)对坯料的下一段进行分料。
3.如权利要求1或2所述的大型长轴十字形锻件的成形方法,其特征在于:a步骤中,预制的坯料横截面为圆形。
4.如权利要求3所述的大型长轴十字形锻件的成形方法,其特征在于,
a步骤中,预制坯料的流程包括,钢锭滚圆,在钢锭的一端压出钳把,再将钢锭镦粗、滚圆后预制成坯料;
a、b、c、d、e、f步骤中,通过夹持钳把实现坯料的移动和旋转;
g步骤中,修整坯料后,将钳把切割去除。
5.如权利要求1所述的大型长轴十字形锻件的成形方法,其特征在于,d步骤中,重复多趟次锻压坯料的两侧突出部,直至两侧突出部的厚度符合十字形锻件设计尺寸;
然后再进行e步骤,锻压出另外两个突出部,并重复多趟次锻压使另外两个突出部符合十字形锻件设计尺寸。
6.如权利要求1所述的大型长轴十字形锻件的成形方法,其特征在于,g步骤的修整坯料包括:
修整坯料突出部的外侧,使对应的突出部外表面之间的间距符合十字形锻件设计尺寸。
7.用于权利要求1-6任一项所述的大型长轴十字形锻件的成形方法的成形装置,其特征在于,包括上模(1)和下模(2),所述上模(1)包括上模座(13)和对称设置于上模座(13)底部两侧的上模作用部,两侧的上模作用部之间具有上腔体(14),所述上模作用部包括沿纵向排列的上三角(11)和上砧块(12),所述下模(2)包括下模座(23)和对称设置于下模座(23)上部两侧的下模作用部,两侧的下模作用部之间具有下腔体(24),所述下模作用部包括沿纵向排列的下三角(21)和下砧块(22),所述上三角(11)和下三角(21)相对应,所述上砧块(12)与下砧块(22)相对应,所述上腔体(14)和下腔体(24)的宽度均大于十字形锻件的四个突出部厚度,所述上腔体(14)和下腔体(24)的深度大于或等于十字形锻件的四个突出部宽度。
8.如权利要求7所述的成形装置,其特征在于,所述上三角(11)、下三角(21)、上砧块(12)以及下砧块(22)的纵向长度均相等。
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