CN111496154A - 一种生产台阶孔筒类锻件的套筒辅具及方法 - Google Patents

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Abstract

一种生产台阶孔筒类锻件的套筒辅具及方法，属于锻件生产设备及方法技术领域，用于生产台阶孔筒类锻件。其技术方案是：马杠为圆柱体，马杠的长度大于锻件的长度，马杠的外径小于锻件的孔筒台阶内径，外套为圆筒体，外套的长度与锻件的长度相匹配，外套的外径小于锻件的孔筒内径且大于锻件的孔筒台阶内径，外套的内径与马杠的外径相匹配，外套套装在马杠的中部，外套内孔与马杠外壁为紧配合。本发明是降低台阶孔筒类锻件重量的一次全新突破，解决了台阶孔筒类锻件毛坯加工余量大、加工工时长、材料利用率低、制造成本高的问题。本发明拆卸方便，实现了产品尺寸由粗大化向精细化转型，降低了生产成本，提高了生产效率，增加了企业的经济效益。

Description

一种生产台阶孔筒类锻件的套筒辅具及方法
技术领域
本发明涉及一种生产台阶孔筒类锻件的套筒辅具及使用方法，属于锻件生产设备及方法技术领域。
背景技术
在工业生产中，大量的机械零部件是通过对锻件进行加工完成的，因此锻件是机械加工的基础工序。筒类锻件的生产工艺过程较为复杂，基本涵盖了自由锻的所有工序，包括镦粗、拔长、冲孔、扩孔、芯轴拔长、收口等。生产筒类锻件传统的辅具是芯棒，芯棒为圆柱体，芯棒圆柱体有1：100的锥度，芯棒圆柱体的中心有通孔，中心通孔≥φ200。
传统的采用芯棒生产筒类锻件的过程中存在以下缺点：
首先，芯棒外周需采用数控车床加工锥度，同时需要采用深孔钻设备加工中心通孔，制造成本高；其次，由于受芯棒外形限制，遇到台阶孔筒类锻件，无法锻出台阶孔，只能保留加工余量，不仅导致锻加工后的锻件重量增加，而且后续加工余量大、工时长，浪费了材料，增加了加工成本；还有，在使用芯棒加工锻件时，由于芯棒的棒体是空心件，导热快，必须通水来冷却芯棒，因此在加工过程中需外接水管，占用空间大；最后，芯棒是整体锻件，无法拆卸，适用范围窄。
迄今为止，传统的采用芯棒生产筒类锻件的方法一直得以延续，生产的锻件毛坯加工余量大、加工工时长、材料利用率低、制造成本高的问题没有得到有效解决，降低了生产效率，提高了生产成本，亟待加以改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产台阶孔筒类锻件的套筒辅具及方法，这种辅具和方法可以按照锻件的内孔台阶形状进行设计，依形锻造，大大减少台阶孔筒类锻件加工余量，减少加工工时，提高材料的利用率，从而降低生产成本，提高生产效率，增加企业的经济效益。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种生产台阶孔筒类锻件的套筒辅具，它由马杠和外套组成，马杠及外套采用低碳钢制造，马杠为圆柱体，马杠的长度大于锻件的长度，马杠的外径小于锻件的孔筒台阶内径，外套为圆筒体，外套的长度与锻件的长度相匹配，外套的外径小于锻件的孔筒内径且大于锻件的孔筒台阶内径，外套的内径与马杠的外径相匹配，外套套装在马杠的中部，外套内孔与马杠外壁为紧配合。
上述生产台阶孔筒类锻件的套筒辅具，所述马杠的外径小于锻件的孔筒台阶内径100-150mm，外套的外径小于锻件的内孔直径200-300mm。
一种使用上述生产台阶孔筒类锻件的套筒辅具生产台阶孔筒类锻件的方法，它采用以下步骤进行：
a.使用低碳钢制作马杠和外套，马杠的长度大于锻件的长度，马杠的外周直径小于锻件的孔筒台阶内径，外套的长度与锻件的长度相匹配，外套的外径小于锻件的孔筒内径且大于锻件的孔筒台阶内径，外套的内径与马杠的外径相匹配；
b.将外套加热至1000℃以上，将马杠穿入外套，滚外套外圆，使马杠与外套“抱死”，形成套筒；
c.上车床对外套的外圆粗车，使外套的外圆外径小于锻件的孔筒内径且大于锻件的孔筒台阶内径；
d.按照正常工序对锻件毛坯进行镦粗、冲孔、扩孔；
e.使用套筒对扩孔后的锻件进行拔长，锻件外圆呈台阶状，收口部位直径为锻件外圆直径+（锻件内孔直径-套筒的马杠直径）；
f.对锻件进行收口，套筒扩孔至锻件的内孔直径比套筒的外套的外径大100mm，锻件的内孔台阶处的直径比套筒的马杠的外径大100mm；
g.对锻件进行精整，抽出套筒，完成产品。
上述生产台阶孔筒类锻件的方法，所述步骤a中的马杠的外径小于锻件的内孔台阶内径140mm，外套的外径小于锻件的内孔直径250mm，外套的内径大于马杠的外径20mm。
本发明的有益效果是：
本发明的马杠和外套以按照锻件的内孔台阶形状进行设计，依形锻造，大大减少台阶孔筒类锻件加工余量，减少加工工时，提高材料的利用率。与传统的芯棒生产筒类锻件相比较，毛坯重量降低26%，节省加工工时100小时，材料成品利用率提高8%。
本发明提供了一种生产台阶孔筒类锻件的套筒辅具和方法，是降低台阶孔筒类锻件重量的一次全新突破，解决了台阶孔筒类锻件毛坯加工余量大、加工工时长、材料利用率低、制造成本高的问题。本发明的套筒辅具为组装结构，拆卸方便，应用范围广，实现了产品尺寸由粗大化向精细化转型，降低了生产成本，提高了生产效率，增加了企业的经济效益。
附图说明
图1是套筒辅具的马杠示意图；
图2是套筒辅具的外套示意图；
图3是套筒辅具的结构示意图；
图4是使用套筒辅具进行加工示意图；
图5是锻件订货示意图；
图6是采用传统芯棒生产锻件毛坯示意图；
图7是采用套筒辅具生产锻件毛坯示意图；
图8是套筒辅具与锻件套装示意图。
图中标记如下：马杠1、外套2、机械手3、上锤头4、下锤头5、锻件6、芯棒生产锻件毛坯7、套筒辅具生产锻件毛坯8。
具体实施方式
本发明的套筒辅具马杠1和外套2组成。
图1显示，马杠1采用低碳钢制作，马杠1为圆柱体，马杠1的长度大于锻件6的长度，马杠1的外径小于锻件6的孔筒台阶内径。
图2、3显示，外套2采用低碳钢制作，外套2为圆筒体，外套2的长度与锻件6的长度相匹配，外套2的外径小于锻件6的孔筒内径且大于锻件6的孔筒台阶内径，外套2的内径与马杠1的外径相匹配，外套2套装在马杠1的中部，外套内孔与马杠外壁为紧配合。
本发明的一个实施例中，图1的马杠1的外径为690mm，图2的外套2的内径为710mm，外套2高温加热后很容易套在马杠1外面，然后滚动外套2和马杠1，使外套2抱紧马杠1，达到紧密连接，如图3中所示。
图1、2、3、5显示，马杠1的外径小于锻件6的孔筒台阶内径100-150mm，外套2的外径小于锻件6的内孔直径200-300mm。
图5显示，锻件6的一个实施例的内孔直径为1280mm，锻件6内孔的台阶处直径为830mm，因此对应的外套2的外径为1030mm，小于锻件6的内孔直径250mm；同样，对应的马杠1的外径为690mm，小于锻件6内孔台阶处直径140mm。采用这样的马杠1和外套2锻出的锻件8，其内孔直径大于马杠1外径100mm，台阶处的直径大于外套2的外径100mm，与锻件6要求的尺寸还有一定的差距，该差距即为后续工序的加工余量，分别为150mm和40mm，。
图6显示，采用传统芯棒生产的锻件毛坯内孔没有台阶，内孔的直径为790mm，这样的内孔要加工到锻件6要求的内孔直径1280mm还有车去直径480mm，加工余量较大。
图7显示，采用套筒辅具生产锻件毛坯有台阶，内孔的直径为1130mm，这样的内孔要加工到锻件6要求的内孔直径1280mm，还要车去直径150mm，大大减少了加工余量。
图6显示，采用传统芯棒生产锻件毛坯如下：
毛坯重量：31.5吨；
加工工时：采用200镗铣端面，8米立车车内、外孔，合计300小时；
材料利用率（指钢锭到成品）：0.21。
图7显示，采用套筒辅具生产锻件毛坯如下：
毛坯重量：23.3吨；
加工工时：采用200镗铣端面，8米立车车内、外孔，合计200小时；
材料利用率（指钢锭到成品）：0.29。
图6与图7的数据对比结论如下：
套筒辅具生产台阶孔锻件比传统芯棒生产，毛坯重量降低8.2吨；
套筒辅具生产台阶孔锻件比传统芯棒生产，减少大量的锻造余块，后续加工工时降低100小时；
套筒辅具生产台阶孔锻件比传统芯棒生产，材料利用率（指钢锭到成品）提高8%。
图8显示，本发明的生产台阶孔筒类锻件的方法，它采用以下步骤进行：
a.使用低碳钢制作马杠1和外套2，马杠1的长度大于锻件6的长度，马杠1的外径小于锻件6的孔筒台阶内径，外套2的长度与锻件6的长度相匹配，外套2的外径小于锻件6的孔筒内径且大于锻件6的孔筒台阶内径，外套2的内径与马杠1的外径相匹配；
b.将外套2加热至1000℃以上，将马杠1穿入外套，滚外套2外圆，使
马杠1与外套2“抱死”，形成套筒；
c.上车床对外套2的外圆粗车，使外套2的外圆外径小于锻件6的孔筒内径且大于锻件6的孔筒台阶内径；
d.按照正常工序对锻件毛坯进行镦粗、拔长、冲孔、扩孔；
e.使用套筒对扩孔后的锻件进行拔长；
f.对锻件进行收口，扩孔至锻件的内孔直径大于套筒的外套的外径100mm，锻件的内孔台阶处的直径大于套筒的马杠的外径100mm；
g.抽出套筒，对锻件进行精整，完成产品。
上述步骤a中的马杠1的外径小于锻件6的内孔台阶内径140mm，外套2的外径小于锻件6的内孔直径250mm，外套2的内径大于马杠1的外径20mm。
本发明的一个实施例如下：
（1）采用传统芯棒生产
传统芯棒：采用1：100的锥度，中心通孔≥φ200；
毛坯重量：31.5吨；
加工工时：采用200镗铣端面，8米立车车内、外孔，合计300小时；
材料利用率（指钢锭到成品）：0.21。
（2）采用套筒辅具生产
套筒辅具：采用1支马杠与1支外套组成；
毛坯重量：23.3吨；
加工工时：采用200镗铣端面，8米立车车内、外孔，合计200小时；
材料利用率（指钢锭到成品）：0.29。

Claims (4)

1.一种生产台阶孔筒类锻件的套筒辅具，其特征在于：它由马杠（1）和外套（2）组成，马杠（1）及外套（2）采用低碳钢制造，马杠（1）为圆柱体，马杠（1）的长度大于锻件（6）的长度，马杠（1）的外径小于锻件（6）的孔筒台阶内径，外套（2）为圆筒体，外套（2）的长度与锻件（6）的长度相匹配，外套（2）的外径小于锻件（6）的孔筒内径且大于锻件（6）的孔筒台阶内径，外套（2）的内径与马杠（1）的外径相匹配，外套（2）套装在马杠（1）的中部，外套（2）的内孔与马杠（1）的外壁为紧配合。
2.根据权利要求1所述的生产台阶孔筒类锻件的套筒辅具，其特征在于：所述马杠（1）的外径小于锻件（6）的孔筒台阶内径100-150mm，外套（2）的外径小于锻件（6）的内孔直径200-300mm。
3.一种使用上述生产台阶孔筒类锻件的套筒辅具生产台阶孔筒类锻件的方法，其特征在于：它采用以下步骤进行：
a.使用低碳钢制作马杠（1）和外套（2），马杠（1）的长度大于锻件（6）的长度，马杠（1）的外周直径小于锻件（6）的孔筒台阶内径，外套（2）的长度与锻件（6）的长度相匹配，外套（2）的外径小于锻件（6）的孔筒内径且大于锻件（6）的孔筒台阶内径，外套（2）的内径与马杠（1）的外径相匹配；
b.将外套（2）加热至1000℃以上，将马杠（1）穿入外套（2），滚外套（2）外圆，使马杠（1）与外套（2）“抱死”，形成套筒；
c.上车床对外套（2）的外圆粗车，使外套（2）的外圆外径小于锻件（6）的孔筒内径且大于锻件（6）的孔筒台阶内径；
d.按照正常工序对锻件毛坯进行镦粗、拔长、冲孔、扩孔；
e.使用套筒对扩孔后的锻件（6）进行拔长；
f.对锻件（6）进行收口，扩孔至锻件（6）的内孔直径大于套筒的外套（2）的外径100mm，锻件（6）的内孔台阶处的直径大于套筒的马杠（1）的外径100mm；
g.抽出套筒，对锻件（6）进行精整，完成产品。
4.根据权利要求3所述的生产台阶孔筒类锻件的方法，其特征在于：所述步骤a中的马杠（1）的外径小于锻件（6）的内孔台阶内径100mm，外套（2）的外径小于锻件（6）的内孔直径250mm，外套（2）的内径大于马杠（1）的外径20mm。
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