文/車奇楠,周擁軍,梁志保,韓海河?內蒙古一機集團富成鍛造有限責任公司
液壓精密鍛件工藝研究
文/車奇楠,周擁軍,梁志保,韓海河?內蒙古一機集團富成鍛造有限責任公司
車奇楠,助理工程師,主要從事冷、溫、熱鍛精密成形工藝方面的研究工作。
端蓋鍛件(圖1)是德國博士力士樂公司液壓系統的關鍵零件之一,尺寸精度和形位公差要求較高,其中厚度公差為±0.3mm,外形尺寸公差為±0.5mm,表面質量及平面度要求也十分苛刻。
圖1 端蓋鍛件
根據公司設備狀態和產品要求,結合國內外精密鍛件先進技術,對該產品進行工藝分析,主要存在以下難點:
⑴鍛件形狀復雜,高度落差大,未注鍛造圓角R1.6mm,鍛模局部磨損快,模具壽命低,需設計合理的預鍛工序。
⑵鍛件毛邊痕及外觀質量要求嚴格,要求切邊工裝對鍛件具有切邊和精整要求,以提高鍛件成形質量。
⑶鍛件尺寸公差和形位公差要求嚴格,傳統的鍛造工藝滿足不了圖紙要求,需設計合理的整形工序,以確保鍛件符合圖紙要求。
經項目組論證分析,確定了該產品的工藝流程:中頻加熱→模鍛預鍛、制坯→壓力機終鍛→整形、切邊→熱處理→噴砂→冷精整。
為保證鍛件尺寸精度及外觀質量,有效提高模具壽命和生產效率,項目組在以下兩方面做了重大改進。
模架的改進
項目組為保證產品終鍛質量,對630t壓力機的模架進行了改進,改進后的模架(圖2)除具有較好的工藝性和通用性外,還能提高上、下鍛模間的配合及導向精度。主要改進措施為:
⑴采用對角雙導柱以保證模具運動時具有良好的導向精度。
⑵采用夾緊楔塊的方式緊固模具,避
免了模具周期性載荷沖擊造成的松動。
圖2 模架示意圖
切邊工藝的改進
考慮到鍛件的尺寸精度要求很高,項目組結合國內外先進的切邊工藝,引進和吸收了抱切工藝:如圖3所示,壓力機滑塊下行,活動上模接觸鍛件后不再運動,切刀繼續下行完成切邊工作;滑塊上行,退料板退出飛邊,活動上模歸位,切邊結束。在此過程中鍛件由于上部彈簧的壓力而被抱緊,整個過程鍛件的形變微乎其微。
圖3 抱切模結構示意圖
項目組采用Pro/E軟件對端蓋進行3D建模,利用DEFORM-3D軟件進行工藝數值模擬,以確保產品試制前工藝方案可靠。鍛造工藝分析參數見表1,各工步模擬結果如圖4所示。
■ 表1 鍛造工藝分析參數
圖4 各工步模擬結果
圖5 端蓋鍛件
試制后的鍛件(圖5)同工藝模擬的狀態基本吻合,經檢測,鍛件尺寸及性能均符合技術要求,可進行批量投產。
端蓋精密成形工藝的研究,運用CAE技術對鍛造工藝進行了數值分析和模具合理性設計,縮短了產品開發周期,降低了能源和材料的消耗。