摩托車曲柄的精密楔橫軋制坯工藝

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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