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            端蓋的精密鍛造工藝研究

            端蓋是液壓系統(tǒng)的關鍵零件之一,是典型的精鍛件,尺寸精度和形位公差要求都很高,其中厚度公差為±0.3mm,外形尺寸公差為±0.5mm,相關平面的平行度和平面度要求也十分苛刻。
            1 工藝難度及重點
                根據(jù)端蓋的成形特點,借鑒國內(nèi)外相關精鍛件開發(fā)經(jīng)驗,該產(chǎn)品的技術(shù)難度非常高,主要工藝難點有:(1)鍛件尺寸精度要求嚴格。(2)鍛件形狀復雜,高度落差大,鍛造最小圓角僅R1.6mm,模具局部磨損速度快,必須設計合理的預鍛工步才能確保終鍛成形質(zhì)量。(3)鍛件局部細節(jié)尺寸要求嚴格,需設計合理的切邊精整模具對鍛件細節(jié)處進行精整,提高鍛件成形質(zhì)量。(4)鍛件形位公差要求苛刻,需增加合理的冷精整工序,確保鍛件形位公差、尺寸公差和機加輔助定位等精整成形質(zhì)量復合圖紙要求。
            2 工藝制定
                經(jīng)反復分析論證,最終確定該產(chǎn)品的鍛造工藝路線為:中頻爐加熱-1t模鍛錘制坯、成形預鍛-6.3MN摩擦壓力機終鍛-1.6MN螺旋壓力機整形切邊-正火-噴砂除氧化皮 -6.3MN摩擦壓力機冷精整。為了保證鍛件尺寸精度、表面質(zhì)量,提高鍛件尺寸穩(wěn)定性和模具壽命,確定了各工步的具體方案。
            2.1 中頻爐加熱
                根據(jù)45鋼在Gleeble1500D高溫熱力模擬試驗機上進行溫度-氧化速率的測試結(jié)果可知:加熱溫度越高,鍛件表面氧化導致的表面質(zhì)量下降越嚴重。從氧化皮生成速度看,45鋼加熱溫度不應該超過1200℃?紤]到中頻爐加熱溫度存在20~30℃波動,因此實際生產(chǎn)過程中,將45鋼毛坯的加熱溫度由通常的1220℃降低到1130~1150℃,這樣既保證了鍛件表面質(zhì)量,也提高了鍛件的性能。
            2.2 1t模鍛錘制坯、預鍛
                由于鍛件形狀相對復雜,局部形狀精細,單工步成形難度大,設備狀態(tài)波動容易導致鍛造缺陷;模具局部受熱時間過長,模具容易過早回火軟化。因此,在1t模鍛錘上基本實現(xiàn)鍛件成形,既可減少模具損耗速度,又可以降低終鍛模磨損速度,提高終鍛件尺寸精度。
                預鍛采用較大的飛邊高度設計,這樣既可以降低多余材料流出的阻力,又提高了高度尺寸的穩(wěn)定性,比較容易在1t模鍛錘上成形。
            2.3 6.3MN摩擦壓力機終鍛
                終鍛件幾何尺寸和形位公差要求非常嚴格,因此終鍛模需要非常高的加工精度和導向精度,上、下鑲塊之間的配合精度和導向精度,在充分借鑒精鍛模具設計經(jīng)驗的基礎上,結(jié)合生產(chǎn)、設備的實際情況,設計了具有較好工藝性和通用性的6.3MN摩擦壓力機模架;(1)采用對角雙導柱保證模具運動時良好的導向精度;(2)采用安裝定位面與夾緊楔塊的方式,實現(xiàn)模具的有效緊固,避免周期性載荷沖擊造成的模具松動影響鍛件精度。
            2.4 1.6MN螺旋壓力機切邊及整形
                此鍛件的上、下表面的平面度和局部細節(jié)尺寸要求很高。因此,為了防止切邊的時候產(chǎn)生變形,工藝組采用了刨切的工藝。模架具體運動過程:壓力機滑塊下行,活動上模接觸鍛件后便不再運動,切刀繼續(xù)下行完成切邊工作,滑塊上行,退料板退出飛邊,活動上模歸位,切邊結(jié)束。在此過程中,鍛件由于上部彈簧的壓力而被抱緊,因此這個過程帶來的形變微乎其微,保證了鍛件的精度要求。
            3 鍛造工藝有限元分析
                鍛造工藝數(shù)值模擬技術(shù)是一種較為先進的成形工藝分析與優(yōu)化技術(shù),能使工藝設計人員發(fā)現(xiàn)設計缺陷,提高設計可靠性和準確性。項目組用Pro/EWildfire2.0進行了端蓋鍛件及模具的3D建模,然后利用DEFORM-3D v6.1進行工藝的數(shù)值模擬,確保投入試制之前工藝方案的可靠性,使成形工藝參數(shù)趨于最優(yōu)化。
            4 工藝的優(yōu)化
               (1)實際鍛造遇到的問題。由于終鍛上模沖頭斜度過小,鍛件本身要求的圓角很小,模具根部很容易出現(xiàn)裂紋,因此本身要求的圓角很小,模具根部很容易出現(xiàn)裂紋,因此模具壽命相對較低,從而降低了生產(chǎn)效率,增加了修模成本。
               (2)改進措施。除對模具進行有效強化外,從工藝設計方面也做了相應改進,將終鍛模上鑲塊的沖頭改為小法蘭結(jié)構(gòu),當抽頭磨損嚴重時可直接替換,不需要重做整個模具鑲塊,這樣就大大減少了模具費用方面的損失。為保證鑲塊的穩(wěn)定性,沖頭和鑲塊采用過盈配合,并且沖頭和內(nèi)孔采用數(shù)控模具加工,在最大程度上增加模具精度,避免配合偏差。
                為了更好的脫模,在整修壓力機的基礎上,采用了Fuchs645F代替普通石墨作為鍛造潤滑劑,配比比例為1:6,這種潤滑劑有很好的脫模和冷卻效果,并且采購了專用的潤滑冷卻設備,該設備可以保證潤滑液噴涂的均勻性和有效性。這樣就有效地避免了粘模情況的發(fā)生,降低了模具的損耗,有效提高了模具壽命。

            【上一個】 連桿自動化精密鍛造生產(chǎn)線 【下一個】 關于傳統(tǒng)的三大補償控制柜方案


             ^ 端蓋的精密鍛造工藝研究

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