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《摩托車曲柄的精密楔橫軋制坯工藝》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摩托車曲柄的精密楔橫軋制坯工藝 徐春國 任廣升 李興國 張松云摘要 討論了采用楔橫軋精密制坯,摩擦壓力機精密模鍛成形生產(chǎn)摩托車曲柄的新工藝,此工藝具有生產(chǎn)效率高、鍛件質(zhì)量好、節(jié)材等諸多優(yōu)點,值得在該領(lǐng)域推廣應(yīng)用。關(guān)鍵詞 楔橫軋 精密鍛造 曲柄Precisioncross-wedgerollingpreformingprocessformotorcyclecrankBeijingResearchInstituteofM/ETechnology XuChunguo RenGuangshengQingdaoTianhongPre
2、ciseforgingCo.Ltd LiXinguo ZhangSongyunAbstract Anovelprocessonformingcrankofmotorcyclewasdiscussed,preformingbycross-wedgerollingandprecisionforgingonfrictionscrewpress.Theprocesshasmanyadvantages,suchashighefficiency,goodqualityandsavingmaterialetc.Itisworthtobe
3、ingexpandedinrelativefield.Keywords Cross-wedgerolling Precisionforging Crank一、前言 近年來,我國摩托車行業(yè)獲得了長足的發(fā)展,1996年摩托車產(chǎn)量已達(dá)1000萬輛,成為世界上最大摩托車生產(chǎn)國。曲柄是摩托車發(fā)動機內(nèi)的關(guān)鍵傳動部件,對其性能要求較高,只有采用鍛造的方法,才能滿足其性能要求?! ∨f的曲柄生產(chǎn)工藝多為:火焰爐加熱、空氣錘手工制坯、摩擦壓力機成形。由于采用空氣錘手工制坯,普遍存在生產(chǎn)效率低、鍛件質(zhì)量不容易保證、工人勞動強度大等缺點,難以滿
4、足當(dāng)前行業(yè)的需求,迫切需要一種新的高效生產(chǎn)工藝提供高質(zhì)量的鍛坯。 楔橫軋是高效成形精密階梯軸類件的新工藝,與傳統(tǒng)模鍛相比,生產(chǎn)率是傳統(tǒng)模鍛的2~5倍,材料利用率提高10%~35%,模具壽命提高10倍以上。自60年代興起以來,經(jīng)過眾多學(xué)者的研究與生產(chǎn)廠家的應(yīng)用,其技術(shù)已日臻完善,近年來在汽車、摩托車、內(nèi)燃機等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,顯示出了綜合技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)越性。二、楔橫軋精密制坯工藝設(shè)計 摩托車曲柄的規(guī)格很多,本文以TB50曲柄為例,討論其成形過程及設(shè)計技術(shù)。根據(jù)TB50曲柄的鍛件圖(如圖1所示),經(jīng)體積計算設(shè)計如圖2的楔橫
5、軋毛坯圖。由于楔橫軋工藝可以有較高的精度,桿部可以由楔橫軋直接成形,頭部由模鍛成形,從而可以大大提高材料利用率?! ≡撔M軋工藝采用一模兩件軋制,這樣可以保證軋制具有良好的工藝性,且有較高的生產(chǎn)效率。圖1 曲柄鍛件圖圖2 曲柄楔橫軋毛坯圖 軋件最大的斷面縮減率為η=1-(d/D)2=1-(16.5/40)2=83%,已超過楔橫軋工藝的一次軋制的極限斷面縮減率75%,故應(yīng)分兩次軋制。第一次軋制后的中間直徑取Φ28,其斷面縮減率為51%,第二次軋制分別成形Φ23處圓柱部分(斷面縮減率為33%)和Φ16.5處的圓錐部分(33%
6、~65%)。由于左右曲柄利用一副模具生產(chǎn),故楔橫軋模具為非對稱模具。第一次軋制Φ28段時可以采用對稱軋制,第二次軋制時采用不同的成形角以平衡軸向力,利用楔入分料點偏置的方法保證左右變形的同步。楔橫軋制坯模具簡圖如圖3所示?! 】紤]到左邊的瞬時壓下量大于右邊的瞬時壓下量,所以兩邊采用不同的成形角以平衡軸向力,左邊的成形角取28°,右邊的成形角取30°。圖3 楔橫軋模具簡圖 在楔橫軋工藝設(shè)計中,如果采用兩次軋制工藝,必然在第一次軋制的基圓與第二次軋制的基圓間存在一過渡臺肩。臺肩設(shè)計不合理,可能會使此臺肩對第一次軋制時留下的頭
7、部造成擠壓,從而在頭部和桿部聯(lián)接處產(chǎn)生折疊。如果折疊嚴(yán)重,會使模鍛時在該部位產(chǎn)生折疊缺陷,形成廢品。因此,這一臺肩的正確設(shè)計可以確保在軋制過程中此臺肩與頭部不發(fā)生干涉。 臺肩的設(shè)計(圖4)原則為臺肩的展寬量應(yīng)與第二次楔展量相協(xié)調(diào)。由于楔入段的展寬效果不明顯,故可忽略此段的影響。這一臺肩的起點從展寬起點對應(yīng)的A點開始。在某一瞬時位置:圖4 二次軋制時過渡臺肩的設(shè)計 由于 dy=dx.cotβx 積分可得: 忽略第二項,可以認(rèn)為展寬線為直線,從而可以導(dǎo)出, 當(dāng)?shù)诙诬堉茣r工件的中間形狀為賀柱時,有: 就
8、是說當(dāng)?shù)诙诬堉乒ぜ闹虚g形狀為圓柱體時,展寬線為一斜率為cotβ的直線,兩基圓件的過渡臺肩為以為斜率的直線,為第二次軋制的斷面縮減率?! ≡趯嶋H的模具設(shè)計中,上述的計算方法可能導(dǎo)致模具加工困難,因此為保證模具具有良好的機加性,只要使臺肩的斜率小于計算的斜率即可。三、經(jīng)濟技術(shù)分析 楔橫軋成形的鍛件精度