CN113926973A - 一种锻造大型曲拐的组合砧模及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锻造大型曲拐的组合砧模及工艺，组合砧模包括锻机和机械手，锻机包括上砧、下砧和上模。上砧连接在锻机上砧座下端且固定设置为平砧；机械手设置两只；下砧包括砧模和纵、横向工作台，砧模包括大平砧、小平砧、双联压形模、梯形模、凹形下模和漏盘，漏盘置于纵向工作台上，砧模设置在横向工作台上，上模包括成型芯模、反扣折弯模和镦粗板，其由机械手夹持。运用上述组合砧模锻造大型曲拐的工艺分为十一工步，由于砧模和上模设置为随时可以更换的活动砧模，部分置放在工作台上移动更换，部分由机械手夹持更换，因此一个火次可完成多个锻造工步，将传统5‑7火次的锻件工艺缩减至2‑3火次完成。本发明具有节能降耗、优质高效的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种曲拐锻坯的制作，特别涉及大型曲拐锻造的砧模设置及工艺，属于锻造技术领域。
背景技术
曲轴是机械传动中的主要部件，曲拐是曲轴上的重要零件，因曲轴承担机械旋转运动和往复运动的变换，大型曲轴的曲拐受力大而复杂，因此要有足够的刚度、强度和承受冲击载荷的能力。为了满足上述性能要求，通常选用锻制曲拐，常见的锻造方法有：实型锻造法、模锻法和弯锻法。实型锻造法是将毛坯锻成一个方块，再机加工成型，这种方法不仅加工余量大、成本高，而且曲拐内侧壁常出现疏松缺陷。模锻法是通过倒棱、镦粗将钢锭压方块，并在锻模中进一步强压，最后用冲头劈开成型，这种方法合格率、成型率、材料利用率高，需要运用超大型锻机，且不同型号需不同模具，费用高。弯锻法是将钢坯先压成扁坯，然后在弯曲模架上弯曲，分步锻压成型，这种方法成型好，操作方便，金属流向好，对设备要求不高，所以弯锻是最常用的方法。然而现有弯锻法需要压钳口、镦粗、拔坯、压槽、弯曲和精整外形等工序，每道工序都需要更换砧模，特别是需要多次更换锻机的上砧，造成锻机不能多工序连续成型操作。上述锻造工艺需要多火次反复加热，能源和原材料消耗多，生产效率低，产品成本高。
发明内容
为了减少曲拐锻坯的锻造火次和原材料损耗，本发明提出了一种锻造大型曲拐的组合砧模及工艺 。
本发明技术方案如下：一种锻造大型曲拐的组合砧模，包括锻机和机械手，所述锻机包括上砧、下砧和上模，所述上砧连接在所述锻机上砧座的下端，所述机械手至少设置两只， 所述下砧包括砧模和移动工作台，所述砧模包括大平砧、小平砧和漏盘，所述小平砧与上砧的砧面形状和面积相同,所述上模包括成型芯模和镦粗板，所述漏盘中间设有通孔，所述移动工作台包括纵向工作台和横向工作台，所述漏盘置于纵向工作台上，所述大平砧、小平砧设置在横向工作台上，所述成型芯模和镦粗板由机械手夹持，其特征在于：
所述上砧固定设置为平砧；
所述上模还设置反扣折弯模；
所述砧模还设置双联压痕模、梯形模和凹形下模；
所述双联压痕模、梯形模和凹形下模设置在横向工作台上；所述反扣折弯模通过机械手夹持。
一种锻造大型曲拐的工艺，
步骤1、钢坯镦粗：将钢坯加热至锻造温度，纵向工作台移砧，下砧为小平砧，钢坯倒棱，纵向工作台移砧，下砧为漏盘，倒棱后的钢坯竖直置于漏盘上，镦粗板置于钢坯与上砧之间，钢坯镦粗并制得工艺柄，横向工作台移砧，下砧为小平砧，将钢坯拔长成锻坯；
步骤2、拔长压方：将步骤1制得锻坯第二次加热至锻造温度，下砧为小平砧，将锻坯压延至设定的几何形状；
步骤3、定位压痕：横向工作台移砧，下砧为双联压痕模，将步骤2制得锻坯定位分段锻制双压痕；·
步骤4、锻制凸台：横向工作台移砧，下砧为大平砧，将步骤3制得锻坯翻转180°，将步骤3制得锻坯的双压痕外侧分别压延至设定尺寸，双压痕内侧部分为凸台；
步骤5、锻制梯形槽：横向工作台移砧，下砧为梯形模，将步骤4制得锻坯凸台的四面锻制相连接的梯形槽；
步骤6、锻制曲颈部：横向工作台移砧，下砧为凹形下模，将步骤5制得的梯形槽内部分锻压成曲颈坯；
步骤7、分割：将步骤5制得锻坯冷却，按设定尺寸分割，获得单个曲拐的锻件半成品；
步骤8、折弯：将曲拐锻件半成品第三次加热至设定温度，横向工作台移砧，下砧为凹形下模，一只机械手夹持曲拐锻件半成品，将曲颈部啮合在凹形下模上端，另一只机械手夹持反向折弯模倒扣在凸台上方，上砧下压反向折弯模，锻件半成品弯折成“人”字形；
步骤9、压合：横向工作台移砧，下砧为大平砧，一只机械手夹持锻件半成品凸台，另一只机械手夹持成型芯模从“人”字形开口插入，与曲颈部贴合，上砧下压，使“人”字两边与成型芯模并合；
步骤10、终锻：两只机械手分别夹持步骤8制得的锻件半成品和成型芯模同步翻转，锻制四面至设定几何尺寸；
步骤11、锻坯成品出模。
进一步地，所述双联压痕模为两只模尖向上的连体模，且两模尖的间距与所述凸台根部宽度相等。
进一步地，当步骤1中所述钢坯为单个曲拐锻坯时，步骤1和步骤2一火次完成。
本发明中，组合砧模的上砧固定设置为平砧，砧模和上模设置为随时可以更换的活动砧模，部分置放在工作台上移动更换，部分由机械手夹持更换，实现快速更换，在一个火次可锻温度范围内完成多个复杂锻制工序，将传统5-7火次的曲拐锻坯工艺缩减至2-3火次完成。
本发明具有节能降耗、优质高效的特点。
附图说明
附图1、2为钢坯镦粗工步过程示意图；
附图3为锻坯拔长压方工步过程示意图；
附图4为锻坯定位压痕工步过程示意图；
附图5为锻制凸台工步过程示意图；
附图6、7、8为锻制四面梯形槽工步过程示意图；
附图9为锻制曲颈工步过程示意图；
附图10为附图9中A-A截面的剖视结构示意图；
附图11为锻坯分割工步过程示意图；
附图12为曲拐锻件半成品结构示意图；
附图13、14为曲拐锻件半成品折弯工步示意图；
附图15为曲拐锻件半成品压合工步过程示意图；
附图16、17、18为曲拐锻件半成品终锻成型工步过程示意图；
附图19为曲拐锻件成品的主视结构示意图；
附图20为曲拐锻件成品的左视结构示意图，
附图21为曲拐锻件成品的俯视结构示意图。
附图中，1为上砧、2为镦粗盘、3为右机械手、3′为左机械手、4为纵向工作台、4′为横向工作台、5为漏盘、6为钢坯、6′为锻坯、6〞为锻件半成品、601为工艺柄、602为压痕、603为凸台、604为梯形槽、7为小平砧、8为双联压痕模、9为大平砧、10为梯形模、11为凹形模、12为分割面、13为反扣折弯模、14为成型芯模。
具体实施方式
本实施例是一件钢坯6可制作三个曲拐锻件半成品6〞的实施例，附图1到附图12所示的是钢坯6制成单个曲拐锻件半成品6〞的过程。
如附图1所示，将漏盘5置放在纵向工作台4上，纵向工作台4移砧，使漏盘5移动到上砧1的下方，将加热后的钢坯6立置，下端置放在漏盘5上，右机械手3夹持镦粗盘2置放在钢坯6上端，上砧1下压，如附图2所示，钢坯6被镦粗，同时漏盘5通孔内制得工艺柄601；
如附图3所示，横向工作台4′移砧，小平砧7为下砧，上砧1将钢坯6压成设定尺寸的锻坯6′；
如附图4所示，横向工作台4′移砧，双联压痕模8为下砧，锻坯6′下方锻制出压痕602；
如附图5所示，将锻坯6′翻转180°，横向工作台4′移砧，大平砧9为下砧，上砧1自压痕302分别向外压延，两压痕602之间锻制出凸台603；
如附图6、7、8所示，横向工作台4′移砧，梯形砧10移至凸台603下方，翻转锻坯6′锻制梯形槽604，凸台锻成互相连接的梯形槽604；
如附图9、10所示，下砧设置为凹形模11，翻转锻坯6′，将梯形槽604内部锻制成曲颈。
在附图4-10中，锻坯6′由左机械手3′夹持移动或翻转。
如附图11所示，将锻坯6′冷却，在图9所示分割面12处分割，分割后的单个锻件半成品6〞如附图12所示。
如附图13所示，横向工作台4′移砧，凹形下模11为下砧，加热后的单个锻件半成品6〞置放在凹形下模11上方，且凹形下模11上端贴合锻件半成品6〞的曲颈部，右机械手3夹持反扣折弯模13，套置在锻件半成品6〞的凸台603上，反扣折弯模13将锻件半成品6〞的两臂下压折弯成附图14所示的“人”字形，右机械手3移出反扣折弯模13；
如附图15、16、17所示，横向工作台4′移砧，大平砧9为下砧，右机械手3夹持凸台603并将其置放在大平砧9上，左机械手3′将成型芯模14从锻件半成品6〞的“人”字开口处插入至曲颈部，上砧1和大平砧9将“人”字两边与成型芯模14压合；
如附图18所示，机械手3和3′同步翻转锻件半成品6〞和成型芯模14，从四个侧面将锻件半成品6〞终锻成如附图19、20、21所示的锻件成品。
Claims (4)
1.一种锻造大型曲拐的组合砧模，包括锻机和机械手，所述锻机包括上砧、下砧和上模，所述上砧连接在所述锻机上砧座的下端，所述机械手至少设置两只， 所述下砧包括砧模和移动工作台，所述砧模包括大平砧、小平砧和漏盘，所述小平砧与上砧的砧面形状和面积相同,所述上模包括成型芯模和镦粗板，所述漏盘中间设有通孔，所述移动工作台包括纵向工作台和横向工作台，所述漏盘置于纵向工作台上，所述大平砧、小平砧设置在横向工作台上，所述成型芯模和镦粗板由机械手夹持，其特征在于：
所述上模还设置反扣折弯模；
所述砧模还设置双联压痕模、梯形模和凹形下模；
所述双联压痕模、梯形模和凹形下模设置在横向工作台上；所述反扣折弯模通过机械手夹持。
2.运用权利要求1所述组合砧模锻造大型曲拐的工艺，包含以下步骤：
步骤1、钢坯镦粗：将钢坯加热至锻造温度，纵向工作台移砧，下砧为小平砧，钢坯倒棱，纵向工作台移砧，下砧为漏盘，倒棱后的钢坯竖直置于漏盘上，镦粗板置于钢坯与上砧之间，钢坯镦粗并制得工艺柄，横向工作台移砧，下砧为小平砧，将钢坯拔长成锻坯；
步骤2、拔长压方：将步骤1制得锻坯第二次加热至锻造温度，下砧为小平砧，将锻坯压延至设定的几何形状；
步骤4、锻制凸台：横向工作台移砧，下砧为大平砧，将步骤3制得锻坯翻转180°，将步骤3制得锻坯的双压痕外侧分别压延至设定尺寸，双压痕内侧部分为凸台；
步骤7、分割：将步骤5制得锻坯冷却，按设定尺寸分割，获得单个曲拐的锻件半成品；
步骤9、压合：横向工作台移砧，下砧为大平砧，一只机械手夹持锻件半成品凸台，另一只机械手夹持成型芯模从“人”字形开口插入，与曲颈部贴合，上砧下压，使“人”字两边与成型芯模并合；
步骤10、终锻：两只机械手分别夹持步骤8制得的锻件半成品和成型芯模同步翻转，锻制四面至设定几何尺寸；
步骤11、锻坯成品出模，
其特征在于：
在所述步骤2与所述步骤4之间设步骤3，
所述的步骤3为定位压痕：横向工作台移砧，下砧为双联压痕模，将步骤2制得锻坯定位分段锻制双压痕；·
在所述步骤4与所述步骤7之间设有步骤5和6，
所述的步骤5为锻制梯形槽：横向工作台移砧，下砧为梯形模，将步骤4制得锻坯凸台的四面锻制相连接的梯形槽；
所述的步骤6为锻制曲颈部：横向工作台移砧，下砧为凹形下模，将步骤5制得的梯形槽内部分锻压成曲颈坯；
在所述步骤7与所述步骤9之间设有步骤8，
所述的步骤8为折弯：将曲拐锻件半成品第三次加热至设定温度，横向工作台移砧，下砧为凹形下模，一只机械手夹持曲拐锻件半成品，将曲颈部啮合在凹形下模上端，另一只机械手夹持反向折弯模倒扣在凸台上方，上砧下压反向折弯模，锻件半成品弯折成“人”字形。
3.根据权利要求1所述的一种锻造大型曲拐组合砧模，其特征在于：所述双联压痕模为两只模尖向上的连体模，且两模尖间距与所述凸台根部宽度相等。
4.根据权利要求2所述锻造大型曲拐的工艺，其特征在于：当步骤1中所述钢坯为单个曲拐钢坯时，步骤1和步骤2为一火次完成。
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