双动液压机上锻造曲拐的工艺装备及方法与流程

本发明涉及一种曲拐成型的工艺装备及方法，具体涉及一种双动液压机上锻造曲拐的工艺装备及方法

背景技术：

大型船舶内燃机主要的核心部件是曲轴，不像中小型曲轴那样可以一次成型，大型船用曲轴主要采用组合法生产，而组合式曲轴锻造的难点在于曲拐锻造。目前由双动液压机锻造曲拐是一种较为先进的、高效的加工方法。经机加工后的曲拐不仅具有良好的刚度和强度，还有较高的尺寸精度，形状精度，现阶段多采用块段法、环锻法、墩锻法锻半组合式大型船用曲轴中的曲拐。块段法锻造的出来的曲拐余量大、成本高、并且切断了曲拐的金属纤维，成形质量不高；环锻法锻件成型困难，成形工艺复杂，对设备和操作技术都有很高的要求，成型后的曲拐锻件中可能会存在气孔，实用性不是很强；墩锻法需要一套专用的锻模及其附属设备，成本高，不适合小批量生产。因此，研究一种新的大型曲拐的成型工艺与工装，对提高曲拐的成型质量和工作效率有着极为重要的意义。

技术实现要素：

针对上述存在问题，本发明的目的在于结合双动液压机低能耗、高效率的优点，提供一种锻造曲拐工艺装备及方法，简化加工工序，提高锻造生产效率，节约能源，提高锻件的成型质量。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种双动液压机上锻造曲拐的工艺装备，包括：固定在双动液压机外滑块上的上合模板，固定在可水平移动的工作台上的底座，固定在底座上的压气缸，由u型模腔和板型模腔两个半模腔与凹模形成的且位于上合模板正下方的闭合模腔，固定在双动液压机内滑块上的压实模或凸模，置于底座上通过螺栓与u型模腔连接的下合模板；所述上合模板内设有倾斜角为α的梯形区域，所述闭合模腔外侧设有与上合模板的梯形区域相吻合的斜面，所述上合模板的一侧连接合模支撑架，所述合模支撑架底部一侧设有与工作台平面垂直的平面，另一侧设有倾斜角为β的斜面，所述下合模板上设有与合模支撑架斜面相吻合的斜面，所述上合模板落下后，上合模板的梯形区域与闭合模腔外侧斜面紧密贴合，所述合模支撑架随上合模板落下后，其垂直平面与板型模腔紧密贴合，其斜面与下合模板斜面紧密贴合，所述板型模腔和凹模都固定在底座上，板型模腔内表面与凹模外表面紧密接触，所述下合模板通过压气缸连接件与压气缸在水平方向上连接，所述u型模腔在水平方向上通过压气缸牵引下合模板完成闭合模腔的开、合模。

一种双动液压机上锻造曲拐的方法，包括如下工序：

1)合模工序：将与合模支撑架连接的上合模板固定在双动液压机外滑块上，启动水平方向的气压缸，气压缸沿水平工作台带动下合模板进而带动u型模腔与固定在底座上的板型模腔和凹模紧贴在一起合模形成闭合模腔；

2)放置坯料工序：将坯料放入闭合模腔中，移动水平工作台将闭合模腔移动到上合模板的正下方，启动双动液压机外滑块，将上合模板和合模支撑架缓缓放下，在此过程中，应使上合模板的梯形区域与闭合模腔的斜面紧密贴合，并使合模支撑架垂直面紧贴板型模腔外表面，合模支撑架斜面紧贴下合模板斜面，直至上合模板不能下降为止；

3)坯料压实工序：将压实模固定在双动液压机的内滑块上，启动双动液压机内滑块，带动压实模完成对坯料的压实；

4)曲拐成型工序：将双动液压机内滑块回调到初始位置，将压实模卸下，换上凸模，然后启动双动液压机内滑块，带动凸模完成曲拐的成型；

5)曲拐取出工序：将双动液压机内滑块回调到初始位置，启动双动液压机外滑块将上合模板缓缓抬起，并移动水平工作台将闭合模腔移出，之后启动水平方向的气压缸，在水平气压缸的推力作用下，带动下合模板以及u型模腔一起移动至规定行程，使曲拐完全裸露出来，然后利用取件装置将曲拐取出。

本发明的工艺装置及方法采用了以模锻法原理的锻造工艺与工装，利用双动液压机成型曲拐的新技术，充分发挥双动液压机低能耗，高效率的特点，双动液压机可以同时提供水平和垂直方向的压力，水平方向的提供合模力和开模力，垂直方向对坯料进行压实和成型，与传统的曲拐成型工艺相比，以模锻法为原理进行的曲拐成形，不仅能保持曲拐金属的纤维流向不被切断，有效的消除内部缺陷，使曲拐的成型质量提高，而且提高了曲拐材料的利用率，降低了曲拐的生产成本，使生产效率大大提高，该工艺装备结构简单，工作可靠，加工容易，取件方便。

附图说明

图1a为锻件曲拐主视图；图1b为锻件曲拐侧视图。

图2为本发明的工艺装备主视图。

图3为图2所示工艺装备的侧视图。

图4为图2所示工艺装备的俯视图。

图5为图2所示工艺装备的上合模板及合模支撑架结构示意图。

图6为图2所示工艺装备除去上合模板及合模支撑架的部分工装示意图。

图7a是图2所示工艺装备的压实模主视图；图7b是压实模侧视图。

图8a是图2所示工艺装备的前衬板主视图；图8b是前衬板侧视图。

图9a是图2所示工艺装备的上合模板主视图；图9b是上合模板俯视图。

图10a是图2所示工艺装备的u型模腔主视图；图10b是u型模腔俯视图。

图11是图2所示工艺装备的凹模主视图；图11b是凹模俯视图。

图12是图2所示工艺装备的底座主视图；图12b是底座俯视图。

图中：1-底座；2-气缸固定板；3-压气缸；4-气缸连接件；5-合模架固定块；6-合模支撑架；7-压实模；8-凸模；9-上合模板；10-下合模板；11-凹模固定板；12-凹模；13-前衬板；14-导轨；15-u型模腔；16-t型衬板；17-后衬板；18-直衬板；19-板型模腔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明：

本发明实施例中，根据图1a、b所示的锻件曲拐，设计了双动液压机上锻造曲拐的工艺装备，具体结构如图2～12所示。

本发明的工艺装备包括固定在双动液压机外滑块上的上合模板9，它通过合模架固定块5与合模支撑架6连接，由双动液压机外滑块带动上合模板9将其放在闭合模腔顶部，上合模板9内设有倾斜角为α＝7°的梯形区域，与闭合模腔外侧具有相同倾斜角度α的斜面紧密贴合，这种设计结构，不但避免了再加部件支撑上合模板，避免工装过于沉重，而且保证上合模板不会落下，还能起到合模的作用。梯形区域四角加小圆槽，减小应力集中从而延长部件使用寿命(参见图9)。

合模支撑架6采用焊接结构，既降低加工难度，同时还能保证许用强度。合模支撑架底部一侧设计成与工作台平面垂直的平面，可与板型模腔19紧密贴合；合模支撑架6另一侧具有倾斜角度β＝8°的斜面与下合模板10具有相同倾斜角度β的斜面紧密贴合，同时保证合模支撑架6落在板型模腔19和下合模板10两者围成的封闭区域内，这样能确保提供足够的合模力，从而提高锻件质量。

将凹模11放在底座1中心的矩形槽内，然后底座台阶部位放置凹模固定板11(参见图12)，将板型模腔19放置在凹模固定板11上，底座1、凹模固定板11、板型模腔19通过螺栓固定在一起，板型模腔内表面与凹模外表面紧密接触，u型模腔15在下合模板10的带动下，与板型模腔紧紧贴合在一起，u型模腔的内表面与凹模外表面紧密接触，板型模腔19，凹模12，u型模腔15形成闭合模腔，u型模腔和板型模腔外部设有台阶，且u型模腔内设有θ＝3°的斜面(参见图10、11)，这是因为坯料在压实和成型的过程中，模腔的每一侧都会承受很大的胀形力，台阶的用途在于防止在成形过程中胀形力使模腔发生变形，一定的倾斜角度是为了在开模时，减小开模阻力，更加有利于完成开模工序。将前、后衬板13、17紧贴u型模腔两侧斜面放置，然后将t型衬板16紧贴u型模腔放置，通过螺栓与u型模腔固定在一起，直衬板18紧贴板型模腔放置，通过螺栓与板型模腔固定在一起，四块衬板及凹模围成的闭合区域就是锻件曲拐成型的区域。再将压气缸3固定在底座1上就形成如图6所示的部分工装。

将如图6所示的部分工装放置在可以移动的水平工作台上，利用压气缸3带动下合模板10进而带动与之固定在一起的u型模腔15运动，与固定在底座上的板型模腔19紧贴在一起达到合模目的，合模工序完成以后，将坯料缓缓放进闭合模腔中，然后将如图6所示的部分工装通过水平移动工作台，移到相应的上合模板9正下方，启动双动液压机，利用双动液压机的外滑块带动上合模板9和合模支撑架6将其缓缓放下，上合模板的倾斜角度α的斜面与闭合模腔外侧倾斜角度α斜面紧密贴合，将闭合模腔牢牢紧固在一起确保成型过程中提供足够的合模力；竖直方向上先将压实模7固定在双动液压机内滑块上，启动双动液压机，对坯料进行压实工序，压实工序完成以后，双动液压机回调到初始位置，将压实模7卸下，换上凸模8，重复压实工序对坯料进行成型工序，该工序完成以后，双动液压机的内滑块回调到初始位置，启动双动液压机外滑块将上合模板9和合模支撑架6缓缓提起到初始高度，确保水平工作台将剩余工装移出时不会发生干涉，利用水平工作台将图6所示部分工装移出。启动压气缸3，在其推力作用下带动下合模板10和与下合模板固定在一起u型模腔15进行开模，在开模过程中，t型衬板16与前衬板13、后衬板17留有一定间隙，且u型模腔内设有θ＝3°的斜面，前、后衬板设有倾斜角γ＝θ的斜面，由于u型模腔、前后衬板的贴合面是斜面，这样就能使开模阻力大大减少，在底座1上添加导轨14，是为了避免在开模过程中，压气缸3推力和开模阻力形成的力偶使下合模板10发生偏转，避免下次合模发生侧偏，影响成型质量，待压气缸3带动下合模板10以及u型模腔15一起移动至规定行程，使曲拐完全裸露出来，然后利用取件装置将曲拐取出。至此，一个完整的曲拐锻造成型工序完成。