CN113976788B - 一种中部槽槽帮锻造成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于锻造成型方法技术领域，具体涉及一种中部槽槽帮锻造成型方法，将坯料放入压扁模具内进行压扁；将压扁后的坯料放入终锻模具内进行压弯式终锻。本发明将整个槽帮用特殊的锻造方式进行一次锻造成型制作，我们发明了一种新工艺，根据产品的特殊结构，现将槽帮的上下沿展开，及窄筋处向外翻转90°，进行压扁，压扁的工艺所需要的设备规格小，而且压扁的工艺容易实现，然后再采用压弯的方式终锻成型，这样大大降低了产品成型的难度，也大大提高了工艺实现的可能性。克服了现有技术中所存在的缺陷。

Description

一种中部槽槽帮锻造成型方法

技术领域

本发明属于锻造成型方法技术领域，具体涉及一种中部槽槽帮锻造成型方法。

背景技术

刮板机中部槽主要用在煤矿井下刮板输送机和转载机中，刮板机中部槽是刮板机的机身，也就是刮板机中间段重要组成部分，它是由槽帮和中板、封底板等主要零部件组成，中板和封底板目前用耐磨板加工而成，主要目的就是增加中板，底板的耐磨性，增加寿命；槽帮的加工目前90％采用的都是铸造工艺，铸造的槽帮产品的内部组织疏松，夹杂物多，组织不均匀，热处理工艺稳定性差，机加工性能差，最终体现的机械性能差，抗冲击性能差、耐磨性差，两个相邻中部槽装配后过渡区的平顺度不高，设备运行过程中噪音大，导致刮板寿命低，产品表面光洁度不好，加工量大，加工工艺复杂。

目前整个中部槽的寿命瓶颈处就在于槽帮的寿命高低，槽帮寿命越高，中部槽的寿命就会相应提高。槽帮的寿命难以满足目前煤矿的产量需求，必须提高槽帮强度、抗冲击性能、耐磨性来提高槽帮的寿命以及煤矿的需求；尤其随着煤矿井下日益发展的节奏，井下无人操作已经成为趋势，这样对于煤矿设备的寿命要求以及质量的稳定性就更加严格；各个国家也在寻求一种替代铸造的加工方式来改善槽帮的整体寿命，其中最为常见的一种方式是：将槽帮分成三部分，一部分是中间M型槽，用轧制工艺成型，两端的凸凹端头用铸造方式做出，最后将三部分焊接后组成一体，这种槽帮由于设备能力有限，只能做一部分小型设备，难以满足目前的市场发展，而且这种方式的槽帮增加了焊接工艺，凸凹端头与M型槽连接处的强度也受到焊接工艺的影响，相对寿命降低，成本增加。

另外一种是德国制作的一种方式：将槽帮分解成5部分，分别为锻造凸、凹端头、推移耳、上槽帮、下槽帮，上槽帮和下槽帮是轧制出来的，最后将这两部分焊接组装成型。这种工艺的缺点是，虽然利用轧制工艺改善了槽帮的内部组织，增强了耐磨性，但是最终槽帮与端头是靠焊接工艺连接在一起，在端头与槽帮连接处的强度大大降低，并且新增了一道焊接工序，大大增加制造成本，且相对尺寸保证的稳定性差，锻造的凸凹端头也存在公差的大小，焊接到槽帮上的时候也存在位置偏差，最终导致槽帮与槽帮之间的连接间隙公差带加大才能保证每一件槽帮的互换性，日字连接环与凸凹端头的间隙公差较大，设备噪音大，降低了市场竞争力。

如果整体成型，目前国内外现有设备均无法锻造成型，而且在两端成型复杂的窄筋位置无法完全充满，所以靠完全挤压的方式锻造成型是无法实现的。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种中部槽槽帮锻造成型方法，该方法先采用压扁方式，然后再采用压弯方式实现终锻成型，实现整个槽帮进行一次锻造成型。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种中部槽槽帮锻造成型方法，将坯料放入压扁模具内进行压扁；将压扁后的坯料放入终锻模具内进行压弯式终锻。

坯料的形状为哑铃状，其两端直径大于中部直径。

坯料采用以下步骤制得：

S1、根据成品槽帮外形结构以及材料的分布情况计算出毛坯尺寸；

S2、选择原材料的直径以及长度，截取下料；

S3、将S2截取的料进行加热；

S4、加热之后通过辊锻制坯，得到坯料。

所述S2中：先依照计算好的毛坯重量、以及经验公式得来的加热消耗数值，测算出所用原材料重量，然后再选择原材料。

所述S2中：采用天然气炉子或中频感应将料加热；加热温度为1250℃±30。

压扁后，坯料中部的横截面形状为中间高两边扁平的“凸”字型，坯料两端的横截面形状为圆形或椭圆形或腰形。

压弯式终锻过程中：压扁后的坯料将中间的筋进行压弯，两端进行最终成型。

所述终锻模具采用全闭式锻造模具或半闭式锻造。

所述全闭式锻造模具是指：模具的上模可以伸入下模内形成封闭的终锻模腔。

所述半闭式锻造模具是指：模具的上模和下模合模后可以形成终锻模腔，该终锻模腔的宽度方向两侧设有飞边槽。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

本发明将整个槽帮用特殊的锻造方式进行一次锻造成型制作，我们发明了一种新工艺，根据产品的特殊结构，现将槽帮的上下沿展开，及窄筋处向外翻转90°，进行压扁，压扁的工艺所需要的设备规格小，而且压扁的工艺容易实现，然后再采用压弯的方式终锻成型，这样大大降低了产品成型的难度，也大大提高了工艺实现的可能性。克服了现有技术中所存在的缺陷。

1：整体锻造的槽帮比铸造槽帮综合机械性能高，寿命高，加工量少，生产周期短，设备运行过程中噪音小；

2:相比于轧制的槽帮，两端不需要再次焊接，加工工序少，端头与槽帮为一体的，槽帮连接头处的强度高，生产周期短，性价比高；

3：闭式锻造成型相比开式锻造方式，两端浪费材料少，材料利用率高，成本低，难充满处更容易充满，尺寸容易保证；

4：半闭式锻造成型工艺简化了制坯的难度，让中间部分有多余的材料可以排出，保证两端难充满的位置容易充满，也保证尺寸的稳定性。

5：比直接锻压成型所需的打击力小，模具寿命高。根据产品的结构特殊性，采用压扁后再压弯的方式终锻成型，大大减少了工件成型所需要的成型力量，将不可能完成的工艺变为可能，减少了工艺的复杂程度，并且容易实现批量生产。

附图说明

图1是本发明锻造工步截面示意图；

图2是本发明坯料的结构示意图；

图3是本发明压扁后的结构示意图；

图4是本发明原理图；

图5是本发明压扁模具的结构示意图；

图6是本发明半闭式锻造成型模具结构示意图；

图7是本发明全闭式锻造成型模具结构示意图；

图8是本发明一次锻造成型后的槽帮示意图；

其中：1为槽帮，2为上模，3为下模，4为顶杆，5为压扁模腔，6为终锻模腔，7为坯料，8为上压扁模，9为下压扁模，9为飞边槽。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至4、8所示，一种中部槽槽帮锻造成型方法，将坯料放入压扁模具内进行压扁；将压扁后的坯料放入终锻模具内进行压弯式终锻。

进一步，坯料的形状为哑铃状，其两端直径大于中部直径。采用此种特殊的形状，有利于之后进行压扁以及终锻，保证可以进行一次锻造成型制作。

进一步，坯料采用以下步骤制得：

S1、根据成品槽帮外形结构以及材料的分布情况计算出毛坯尺寸；

S2、选择原材料的直径以及长度，截取下料；

S3、将S2截取的料进行加热；

S4、加热之后通过辊锻制坯，得到坯料。

进一步，所述S2中：先依照计算好的毛坯重量、以及经验公式得来的加热消耗数值，测算出所用原材料重量，然后再选择原材料。

进一步，所述S2中：采用天然气炉子或中频感应将料加热；加热温度为1250℃±30。

进一步，压扁后，坯料中部的横截面形状为中间高两边扁平的“凸”字型，坯料两端的横截面形状为圆形或椭圆形或腰形。优选为腰形。

压扁后的坯料具备上述特殊形状，保证在压弯式终锻过程中：压扁后的坯料将中间的筋进行压弯，两端进行最终成型。

进一步，所述终锻模具采用全闭式锻造模具或半闭式锻造。

进一步，全闭式锻造模具是指：模具的上模可以伸入下模内形成封闭的终锻模腔，即该封闭式模具，在长度方向两端没有飞边槽。

进一步，半闭式锻造模具是指：模具的上模和下模合模后可以形成终锻模腔，该终锻模腔的两端具有飞边槽。优选设置在长度方向两端。

上述方法，如图4所示，实际上根据产品的特殊结构，将槽帮的上下沿展开，及窄筋处向外翻转90°，进行压扁，压扁的工艺所需要的设备规格小，而且压扁的工艺容易实现，然后再采用压弯的方式终锻成型。

为了进一步说明，分别以全闭式锻造成型和半闭式锻造成型两种方式进行说明。

方案一：全闭式锻造方案

第一步，设计毛坯，根据成品槽帮外形结构以及材料的分布情况设计出计算毛坯图(如图2所示)，毛坯的形状是两端直径大，中间直径小，计算毛坯图出来后设计出毛坯尺寸并计算毛坯，选择合适的原材料规格；

第二步，下料，依照计算好的毛坯重量、以及经验公式得来的加热消耗数值，测算出所用原材料重量，合理的选择原材料的直径以及长度，用自动带锯锯床下料；

第三步，加热，采用天然气炉子(中频感应)将料加热，加热温度要求为1250℃±30；

第四步，辊锻制坯，辊锻模是根据计算毛坯的尺寸进行合理设计，将加热好的料送到辊锻机的机械手，机械手加持料后启动辊锻机进行辊锻制坯；

第五步，压扁，用操作机将制坯后的料放到压扁模具中进行压扁，压扁模具设计简单，两端直径粗的位置压出平面，方便后续摆料，中间细的部分横截面形状为中间高，与产品的难充满处形状相似，两边薄，厚度与产品窄筋处的厚度一致；

第六步，终锻，将压扁后的工件用操作机放到终锻型腔中进行压弯式终锻，此时中间难充满的筋只需进行压弯即可，两端容易充满的部分进行最终成型。这样就将一次成型的较大的力量分解成两次容易成型的工艺；终锻时上模冲头是完全深入下模的型腔中(终锻模具示意图)。

这种方案需要对辊锻制坯的工序要求严格，产品各个位置的材料分布要合理且均匀，但是该工艺的材料利用率高，没有材料浪费，且最终生产出合格产品，满足尺寸以及外观要求。

方案二：半闭式锻造方案

第一步，设计毛坯，根据成品槽帮外形结构以及材料的分布情况设计出计算毛坯图(如图2所示)，毛坯的形状是两端直径大，中间直径小，计算毛坯图出来后设计出毛坯尺寸并计算毛坯，选择合适的原材料规格；

第二步，下料，依照计算好的毛坯重量、以及经验公式得来的加热消耗数值，测算出所用原材料重量，合理的选择原材料的直径以及长度，用自动带锯锯床下料；

第三步，加热，采用天然气炉子(中频感应)将料加热，加热温度要求为1250℃±30；

第四步，辊锻制坯，辊锻模是根据计算毛坯的尺寸进行合理设计，将加热好的料送到辊锻机的机械手，机械手加持料后启动辊锻机进行辊锻制坯；

第五步，压扁，用操作机将制坯后的料放到压扁模具中进行压扁，压扁模具设计简单，两端直径粗的位置压出平面，方便后续摆料，中间细的部分横截面形状为中间高，与产品的难充满处形状相似，两边薄，厚度与产品窄筋处的厚度一致；

第六步，终锻，将压扁后的工件用操作机放到终锻型腔中进行压弯式终锻，此时中间难充满的筋只需进行压弯即可，两端容易充满的部分进行最终成型。

由于产品结构的特殊性，该模具设计思路是两端难充满的部分设计成闭式成型方式，中间窄筋处设计成有毛边桥部和仓部的开式成型方式(如图6所示).这样成型的优势：由于两个端头所用的原材料截面积一致，选择合适的原材料后两端头不需要进行截面的变化，中间以及过渡区的截面积难以准确计算，且准确制坯难度较大，所以将中间做出可以排除多余毛边的桥部和仓部，用来容纳多余的材料，这样就不会因为材料的多余而造成局部难充满以及厚度厚的现象，更加提高了产品的精度以及外观质量。

如果做成全开式的方案，产品的材料消耗会变大，端面会增加锻造斜度以及大量毛边会从两端面排除，并且这样不利于两端难充满部位的充满成型，且加工工序增加，锻件重量加大，相应成本大大增大，市场竞争力下降。

上述压扁模具、终锻模具(全闭式和半闭式)的具体结构可以根据实际进行调整和设置。对于压扁模具而言：只要保证压扁之后可以形成：坯料中部的横截面形状为中间高两边扁平的“凸”字型，坯料两端的横截面形状为圆形或椭圆形或腰形即可。对于终锻模具而言，其模腔形状与槽帮的形状相对应即可。

同时，如图7所示，压扁模具和终锻模具可以为一体式，即通过一套模具进行压扁和最终成型。

具体可以采用以下结构设置：如图5所示，压扁模具包括上压扁模和下压扁模，上压扁模和下压扁模相对设置，上压扁模和下压扁模合模后形成压扁模腔。

如图6和7所示，终锻模具包括上模和下模，上模和下模相对设置，下模内设有顶杆，顶杆与下模滑动连接，顶杆的下端可以穿过下模伸出；上模与下模合模后，上模与下模之间形成终锻模腔。

全闭式和半闭式的区别主要在于：半闭式终锻模腔的两端具有飞边槽，全闭式终锻模具则形成封闭的终锻模腔。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种中部槽槽帮锻造成型方法，其特征在于：将坯料放入压扁模具内进行压扁；将压扁后的坯料放入终锻模具内进行压弯式终锻；压扁后，坯料中部的横截面形状为中间高两边扁平的“凸”字型，坯料两端的横截面形状为圆形或椭圆形或腰形；压弯式终锻过程中：压扁后的坯料将中间的筋进行压弯，两端进行最终成型；坯料的形状为哑铃状，其两端直径大于中部直径。

2.根据权利要求1所述的一种中部槽槽帮锻造成型方法，其特征在于：坯料采用以下步骤制得：

S1、根据成品槽帮外形结构以及材料的分布情况计算出毛坯尺寸；

S2、选择原材料的直径以及长度，截取下料；

S3、将S2截取的料进行加热；

S4、加热之后通过辊锻制坯，得到坯料。

3.根据权利要求2所述的一种中部槽槽帮锻造成型方法，其特征在于，所述S2中：先依照计算好的毛坯重量、以及加热消耗数值，测算出所用原材料重量，然后再选择原材料。

4.根据权利要求2所述的一种中部槽槽帮锻造成型方法，其特征在于，所述S3中：采用天然气炉子或中频感应将料加热；加热温度为1250℃±30。

5.根据权利要求1所述的一种中部槽槽帮锻造成型方法，其特征在于：所述终锻模具采用全闭式锻造模具或半闭式锻造。

6.根据权利要求5所述的一种中部槽槽帮锻造成型方法，其特征在于，所述全闭式锻造模具是指：模具的上模可以伸入下模内形成封闭的终锻模腔。

7.根据权利要求5所述的一种中部槽槽帮锻造成型方法，其特征在于，所述半闭式锻造模具是指：模具的上模和下模合模后可以形成终锻模腔，该终锻模腔的宽度方向两侧设有飞边槽。

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