一种变厚度主轴滑套产品闭式锻造工艺制定

文／李艳·陕西法士特齿轮有限责任公司

螺旋压力机没有固定的下死点，毛坯体积的误差对其也没有影响，自身带有下顶出器可实现顶出，加之刚性好、调整方便、价格便宜等优点，使其成为较理想的无飞边模锻设备。随着锻造行业的发展，闭式锻造以其成形稳定、锻件质量好、材料利用率高而成为一种新兴的锻造方式，各锻造企业都迅速向闭式锻造方向转变。

问题分析

⑴某主轴滑套产品采用模锻锤开式工艺(图1)，即镦粗→锻造→冲孔、切边，存在如下缺点：

图1 模锻锤开式工艺

①锻件易产生错差；

②锻件容易打薄；

③锻件切边不易放正，外观质量差；在机加工时不易装夹定位，而导致报废；

④锻造工序工步多；

⑤锻件加工余量大、有飞边仓、废料；

⑥模具承受冲击力大，寿命低，基于以上质量和其他的制约因素，加之该件较小的特点试图设计螺旋压力机上的闭式工艺。

⑵变厚度主轴滑套(图2)在闭式锻造时存在如下问题：

①产品最大投影截面与端面不重合，分模面难选取；

②将分模面设置在端部会增加大量工艺辅料。

闭式锻造设计、试制和推广

设计、试制过程

常规的锻造以镦粗变形为主，在外力作用下金属主要向外流动，同时向下向上充填型腔，因此，该产品采用镦粗+反挤的成形方法较好。设计将主轴滑套锻件分模面设置在产品最大圆柱端面处，即图2 中双点划线处。设计向侧上的毛刺槽，保证图3 中上模A 处强度。设计好型腔，用三维软件不断模拟优化，得到图3 的优化模腔。镶块模设计导向锁扣利于导向，根据成形力计算安排承锻设备1000t 高能螺旋压力机。

图2 变厚度主轴滑套

图3 优化后的模具

设计和试制时将经验和理论模拟进行对照，该品种锻件重要成形步骤(图4)如下：

图4 闭式锻造重要成形步骤

⑴步骤一、二，圆饼放入模具下腔，上模下行，圆饼继续镦粗逐渐接触侧壁，此阶段主要充填下腔；

⑵步骤三，侧壁完全接触，反挤成形加速充填上模腔，充填上腔同时挤出毛刺；

⑶步骤四，反挤后期充满角隙；

⑷步骤五，型腔完全充满，余料流向毛刺。试生产得到图5 所示的锻件。

图5 试生产锻件

推广

此闭式工艺后续在另一台630t 电动螺旋压力机上试制推广，这台设备生产节拍快，生产闭式产品为了出模的原因需要逐件充分润滑，引起下腔憋气，下模圆角处不易充满；调大打击力后出现下模圆角处开裂的情况；减小打击力增加了下模排气孔，锻件又钻刺明显。从充填和出模，型腔润滑排气几方面考虑后改为分体式模具结构，多次试制后上批量生产。

有益效果

⑴产生薄而低的毛刺，机加工前车掉；

⑵解决变厚度产品锻造分模面选取的难点；

⑶实现闭式锻造，镦粗→终锻→冲孔，较开式模锻省去切边工步且生产速度明显加快；

⑷提高锻件质量，错差小，外圆质量好(机加工装夹基准面质量改善明显)，锻件尺寸稳定；

⑸提高模具寿命，降低成本；

⑹锻件加工余量小、较开式模锻省去飞边仓，减少工艺用料，实现较高材料利用率；

⑺充分利用螺旋压力机的设备特点和成形优势，安排工艺过程适合的品种，实现设备产能最大化。

结束语

在本产品设计、试生产及推广改进完善过程中得到以下经验：

⑴上下模毛刺槽间隙特别小，坯料金属在封闭的模膛中成形，金属流线分布合理。变形金属处于三向压应力状态下，提高了金属材料的塑性。

⑵反挤开始后金属较快完成充填型腔，不易挤出大飞刺，所以毛刺低而薄。

⑶不同种类设备的力能因素，生产安排节拍快慢，模体结构等都会对成形产生影响，对此锻件来说在相对大吨位设备上成形优势更明显。

⑷坯料下料质量越精确，端面质量越好，毛刺越小越均匀。

⑸在规模大的锻造厂，相关品种已成系列。根据经验直径较大锻件和承锻设备成形稳定性都高，而外形尺寸小、厚度薄和看似形状简单的锻件试制时往往遇到的问题更多，设计试制过程更复杂。