螺旋压力机通用模具模架开发与应用

2014-12-14焦伟祥刘松伟马丽邓淋方田宇

金属加工(热加工) 2014年17期

焦伟祥，刘松伟，马丽，邓淋方，田宇

螺旋压力机是利用螺旋机构与惯性原理发明的锻压机械，按动力形式分为摩擦、电动、液压及复合传动四类。螺旋压力机具有打击力可控、打击速度适中、过载能力大及冲击振动较小等性能特点，工作能力与工艺适应性强，是我国目前应用最为广泛的模锻设备。

模架是装夹锻模并传递压力机打击运动的主要构件，一般由上下模座、导向部分、顶出部分及安装（紧固）调整镶块用零件组成，由于各种锻件外形、尺寸大小及顶出器形式不同，所以每台螺旋压力机必须设计一套或几套通用模架。因此，正确设计和选择模架是极为关键的。经过实践检验和不断改进，我们设计完善了一种组合式（镶块式）锻模模架，此模架具有较高综合经济效益，结构简单，制造方便，易于安装调整，上下模对模精度高，可节约大量模具钢材料，还能安装方模和圆模，方便地实现了“一机多模”的锻造方式大幅提高了设备的利用率与锻造效率。

1.模架结构特点

如图1所示，模架结构由上下模座、上下镶块、导向装置、活动镶块、斜楔、固定块等零件组成。借助T形螺栓将其固定在螺旋压力机的工作台面和滑块底面上。特点为：①借助两组导柱、导套导向，提高装模速度和锻件精度，减少锻模错移。这种结构借鉴了热模锻压力机的模架形式和冲压、挤压类模具导向方式。②镶块模固定在模架内，镶块紧固是靠四周的几个不同楔块来定位紧固，易于安装调整，可实现快速装拆模具。③通用性好，实现了模块标准化。模架能够适应不同高度的模具使用，导柱可以随着镶块高低进行更换，提高模锻有效工时。④锻模结构简单，易于制造和翻新，模具设计周期短，降低锻模成本。

图1 模架结构

2.模架开发

模架主要结构形式是根据压力机技术参数、模锻工艺方案、锻模结构类别、锻模安装与调整等进行设计，同时参照JB/T5110.4～7标准施行量化设计。

（1）模座考虑到上下模座本身应具有足够强度、刚度、定位精度，使设备在锻造过程中引起弹性变形，不致影响锻件高度方向尺寸，同时考虑经济性及机加工方便，我们选材料为QT450-10。为保证整体模架导向精度、几何公差及所有尺寸公差，机加工方面采取了龙门数控加工中心加工，模腔表面粗糙度Ra不大于3.2μm。导套孔、导柱孔不大于1.6μm，采取以上措施可很好满足其性能要求，模架实物如图2所示。

（2）导向装置模架采用双导向装置，保证模架导向精度与刚度。导向装置分别有导柱、导套外套、内衬、刮油环组成。导套结构选择组合式结构，便于导向装置精度修复，导套外套用材选用42CrMo，热处理硬度38～42HRC，表面粗糙度内外径为1.6μm。

（3）斜楔斜楔用于贯穿锻模固定模块。材料选用45钢，热处理硬度略小于模块硬度。采用斜楔压紧能将模块牢牢固定，同时装拆方便，操作简单，安全可靠。

（4）顶出装置由于螺旋压力机本身上下各带有顶料装置，可在模架设计中预留顶出孔，供顶出不易出模或卡模锻件用。我们对模架进行了改进优化，使其既能适用方形锻模又能适用于圆形锻模。加工一个与方形模块外形一致的压板，再在压板的内部加工一个与圆形镶块模相匹配的内孔，装模时圆镶块外套上方形压板，组成一个“方形模块”，然后用紧固方形模块的方式安装到模架上。改进后的设计增加了模块规格和配套楔块规格，使其功能和适应性得到提高（见图3）。

3.模架应用

在锻造中，我们常遇到大设备做小锻件的情况。为了充分发挥设备能力，解决“大马拉小车”的问题，通常采取一模多件的方式来提高效率，在这种模架上也做了大量尝试，并取得了很好效果。对于方形模块我们采取几个模膛对称布置。最典型的是载货汽车上球座锻件锻模，这个锻件分模面不是平面分模，在锻造过程中水平分力较大，如果单靠平衡锁扣来平衡水平分力势必要相应增加模块体积，采取锻件对称布局让锻造件分模面也成为对称布局，使锻件本身水平分力就得到了抵消，同时把两个模块并列放在一个模架内，来实现“一机多模”，球座模具见图4，这样的锻造方式大幅提高了设备的利用率与锻造效率。

同样典型骨架锻件，尝试采取把制坯、预锻、终锻三组模具并列安装在模架上，实现多工位多模膛锻造。模具使用紧凑，工作效率高。骨架模具见图5。