主連桿作為坦克發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵部件之一，自生產(chǎn)以來一直受到操作技能、多火加熱(天然氣爐)和設(shè)備精度差的影響，導(dǎo)致鍛件廢品率高、工人勞動強度大、生產(chǎn)效率低、模具使用壽命短。為了解決這些問題，我在我公司80kJ電液錘生產(chǎn)線上研究了主連桿的分步成形鍛造工藝，該生產(chǎn)線配有中頻加熱爐、輥鍛機(jī)和315t雙點曲柄切邊機(jī)。

  產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

  鍛件重量分布不均勻

  根據(jù)鍛件的三維和二維圖紙可以看出，該產(chǎn)品主要由大頭、軸和小頭三部分組成，整個主連桿的重量為12公斤，主連桿的大部分重量分布在大頭和小頭，而軸的重量僅為整個鍛件重量的1/4。主連桿中心距320.5mm，大頭呈U型，大頭中心線與軸中心線成30夾角。U型大頭重心偏向軸的中心線一側(cè)，計算出的偏心量約為50 mm，這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大大增加了制坯難度。

  鍛件的U形大端很難成形

  主連桿大頭的設(shè)計高度為76毫米，與小頭一起是鍛件的高尺寸。據(jù)計算，大頭的重量為7.3公斤，占鍛件總重量的60.8%。如果鍛件毛坯制作不當(dāng)，會使大頭難以填充，大頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增加了其成形難度。比如毛坯分布不均勻，在鍛造過程中會產(chǎn)生對流現(xiàn)象，導(dǎo)致鍛件折疊報廢。

  很難保證工字形軸的尺寸

  該連桿工字桿處單邊加工余量為2.5mm，桿寬僅為9.6 mm，鍛件在切邊時，整個切邊產(chǎn)生的切邊力過大，存在一定的力矩，使得鍛件在熱態(tài)下容易變形，導(dǎo)致工字桿處余量不均勻，導(dǎo)致加工余量不足，廢品。

  分步成形鍛造工藝方案

  消隱方案

  根據(jù)主連桿三部分的結(jié)構(gòu)，畫出各部分的截面圖，然后對各截面進(jìn)行簡化，制作中間毛坯。

  根據(jù)中間坯，制定制坯方案?？紤]到生產(chǎn)效率、中間坯的一致性和表面質(zhì)量，選擇了560噸輥鍛機(jī)。根據(jù)計算，需要進(jìn)行四次輥鍛，以滿足中間坯的要求，然后結(jié)合中間坯和鍛造手冊，繪制出每次使用的輥鍛模具。然后將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入DEFORM-3D軟件系統(tǒng)，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和旋轉(zhuǎn)動作。

  彎曲過程

  由于主連桿大端呈U型結(jié)構(gòu)，在充模時很難將型腔填滿，所以彎曲時需要進(jìn)行初步的布料。彎曲模腔的設(shè)計原則是：彎曲后，儲備好U型大頭所需的材料，這里的材料在預(yù)鍛和終鍛過程中可以自給自足。

  主連桿彎曲?？撞捎煤蠖ㄎ弧Ｒ虼?，在輥鍛過程中必須保證中間輥鍛坯的長度。如果長度過短，主連桿的U型大端在分料后無法填充，導(dǎo)致鍛件填充不充分。

  預(yù)成形過程

  如果鍛件彎曲后直接完成，會出現(xiàn)兩個問題：(1)由于鍛件的軸為工字形結(jié)構(gòu)，當(dāng)U形大端部分被填滿時，材料會迅速流向模腔，拐角處肯定會出現(xiàn)折疊損傷，導(dǎo)致鍛件報廢。由于直接鍛造，模具容易磨損，會大大降低模具的使用壽命。綜上所述，增加該連桿的預(yù)鍛模孔勢在必行。增加的預(yù)鍛工藝主要用于形成連桿的U形大端部分，并初步形成連桿的小頭部分

  由于工字軸的加工余量只有2.5mm，切邊模刃口磨損后，鍛件容易出現(xiàn)切邊變形，導(dǎo)致加工余量不足，產(chǎn)生廢品。切邊工序采用315t切邊壓力機(jī)，雙點結(jié)構(gòu)，三工位生產(chǎn)的大型工作臺，可以增加精整工序解決變形問題。在設(shè)計過程中，為了減少精加工能量，實現(xiàn)局部精加工，增加了碟簧，防止曲柄壓力機(jī)頂起。

  生產(chǎn)驗證

  在80kJ電液錘生產(chǎn)線上，主連桿分步成形鍛造工藝投產(chǎn)后，采用中頻爐加熱和560mm輥鍛機(jī)逐步鍛造成形，鍛件采用彎曲、預(yù)鍛和終鍛工藝生產(chǎn)，鍛件尺寸和外觀質(zhì)量較好。與以前的工藝相比，模具的使用壽命提高了四倍，大大降低了工人的勞動強度，鍛件的生產(chǎn)效率提高了一倍。