一种尺寸可控的十字坯锻造方法及装备与流程

本发明涉及十字坯锻造，具体涉及一种尺寸可控的十字坯锻造方法及装备。

背景技术：

1、锻造是大型工件成形的重要工艺之一。锻件是指通过对金属坯料进行锻造变形而得到的工件或毛坯，利用对金属坯料施加压力，使其产生塑形变形，可改变其机械性能。

2、在传统的十字坯锻造中，通过是采用棒材或板材加热后先锻制成多边形锻坯，接着采用剁刀在锻锤或压力机上压出十字形状；然后再用锻锤或压力机对锻坯的四个臂进行拔长，最后采用专用整形胎模对拔长后的锻坯进行整形和压角度，获得最终模锻所需要的荒坯。荒坯制造完毕后，把荒坯加热后放入模具中锻造成型，获得最终所需的十字形模锻件。

3、在此过程中，在采用剁刀分料时，常常采用三角剁刀分料方式，具体包含单剁刀、上下剁刀、双剁刀等方式。其中，在具体加工时，单剁刀需要通过4次下压操作，每次下压操作后坯料旋转90°后将十字坯料形状分出，再利用平砧修整，整体分料操作繁琐，生产效率较低；且单剁刀的分料一致性较差，加工得到的坯料不对称，不同坯料之间的尺寸差异较大，不适用于批量生产，废品率较高。而上下剁刀和双剁刀方式，上下剁刀方式通过2次下压，每次坯料旋转90°，上下同时分料后再利用平砧修整；双剁刀通过1次或两次下压，分料后再利用平砧修整。此两种方案虽然部分提升了加工效率，但仍需通过先分料后拔长的方式进行加工，易于导致生产出锻件的流线不连续，使产品的力学性能降低，缩短疲劳寿命。且双剁刀模具多为专用工装，通用性不强，仅适用于单一型号产品，且仍需要平砧再修整，或使用工装进行分段分料同时同步锻压，单次的分料长度(进砧量)最多仅为工装的一半。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种尺寸可控的十字坯锻造方法及装备，锻造效率较高，锻造质量较高，具备通用性，且有助于降低生产成本。

2、为达到上述目的，本发明提供如下基础方案：

3、方案一

4、一种尺寸可控的十字坯锻造方法，包括以下步骤：

5、步骤1：预整形坯件；得到基础坯件；

6、步骤2：锻压基础坯件，得到十字坯件，包括：将基础坯件放置在分料下模上，采用分料上模下压并锻压出第一台阶；90°翻转基础坯件，采用分料上模下压并锻压出第二台阶；且第二台阶的厚度l2大于第一台阶的厚度l1；

7、所述分料上模上设有成形槽；所述成形槽槽宽b与第二台阶的厚度l2和第一台阶的厚度l1的关系满足下式：

8、l2≤b，其中，c为第一台阶的长度；d为基础坯件直径；

9、所述分料下模和分料上模形状尺寸相同。

10、进一步，在步骤1中，所述坯件包括辅助坯件段和待锻压段；所述预整形步骤包括：镦粗及拔长坯件的辅助坯件段。

11、进一步，镦粗后的辅助坯件段的高度h与待锻压段的高度h的比例关系为：h＝0.8～0.9h。

12、进一步，预处理后的辅助坯件段横截面修整为圆形。

13、进一步，在步骤2前，还将基础坯件返炉补温。

14、进一步，在步骤2中，采用分料上模下压前，利用辅助坯件段摆正基础坯件，使得待锻压段对准分料上模。

15、进一步，所述成形槽的凹槽斜度为5°～7°。

16、进一步，所述成形槽的过渡圆角r＝100mm～200mm。

17、本方案的工作原理及优点在于：

18、第一，本方案突破了常规的基于上三角分料方式的十字坯锻造工艺局限，提供了一种全新的效率更高、通用性更高、产品质量更佳的十字坯锻造工艺。常规锻造工艺中，在镦拔原材料后，还需安排两道工艺步骤，包括，(1)--剁刀分料，分出十字坯的四个枝丫；(2)--分别对四个枝丫再次锻压，使枝丫成形；加工效率较低。本方案中，则通过工艺优化，使得常规工艺中的(1)和(2)所需要完成的任务可在一步内(步骤2)完成，可达到更高的加工效率。在步骤2中，突破性地将分料和锻压成形合并操作，采用特定的分料上模和分料下模按预定尺寸进行直接锻压，在对基础坯件进行整段分料的同时，能够同步完成锻压成形，无需再做加热后再做重复分料或额外修整，能够有效提升分料锻压效率，其效率为现有方案的一倍。

19、并且，受限于现有的剁刀模具结构(如背景技术中所述的单剁刀、上下剁刀、双剁刀等设备)，现有方案往往无法单次实现同步分料锻压，以双剁刀模具为例，若使用其同步分料锻压，其单次的分料长度(进砧量)最多仅为模具厚度的一半(半砧)，实际无法完成有效地单次分料及锻压成形。而本方案中的分料模具的单次的分料长度(进砧量)可为整个模具厚度(满砧)，能够有效实现单次分料及锻压成形。

20、第二，本方案能够达到更优的加工质量。本方案在分料前，通过预整形步骤，可将坯件的直径控制为固定值，并且通过预整形为圆形，可利用工装自动找正，使得坯件可自然与分料模同心，可保证每件分料下压时各部位尺寸一致。在进行分料锻压步骤时，两次压下量(l1、l2)设定为特定的固定值，其值根据十字坯尺寸进行确定，分料各步骤均为可控的具体参数，可保证分料一致性强，分料质量稳定。

21、此外，采用本锻造方法，基础坯件的枝丫变形后，其内部组织方向为纵向(即仍平行于原坯料的纤维方向)，可保持整个坯料组织方向的一致性，保证具备较优的枝丫的力学性能指标和产品的抗疲劳性能。

22、方案二

23、一种尺寸可控的十字坯锻造装备，应用于如方案一所述的一种尺寸可控的十字坯锻造方法；包括分料上模和分料下模；所述分料上模上设有成形槽；所述分料下模和分料上模形状尺寸相同；分料上模和分料下模之间形成模具型腔；

24、所述成形槽槽宽b与第二台阶的厚度l2和第一台阶的厚度l1的关系满足下式：

25、l2≤b，其中，c为第一台阶的长度；d为基础坯件直径。

26、本方案的工作原理及优点在于：在锻造十字坯件时，采用本方案所提供的特定尺寸的分料上模和分料下模进行锻压，分别锻压得到第一台阶和第二台阶，进而形成需要的十字坯件；此过程中，通过控制l1和l2，可分部锻压得到所需的十字锻件尺寸。

27、本装备通过采用分料模制坯分料，分料上模和分料下模的结构形状对称，易于存放及吊运；通过打磨等即可实现对模具分料部位的维修，维修方式简单，成本低，效率高。特别的是，模具尺寸与十字坯件呈特定尺寸关系，便于准确把控各项分料步骤参数。并且，在应用本装备时，通过调整坯件的圆度(直径)和压下量(l1、l2)等工艺参数，本装备即可完成不同尺寸的十字坯分料，具有分料效率高、劳动强度小、工艺适应性强、分料质量稳定、通用性强等优点。

技术特征：

1.一种尺寸可控的十字坯锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种尺寸可控的十字坯锻造方法，其特征在于，在步骤1中，所述坯件包括辅助坯件段和待锻压段；所述预整形步骤包括：镦粗及拔长坯件的辅助坯件段。

3.根据权利要求2所述的一种尺寸可控的十字坯锻造方法，其特征在于，镦粗后的辅助坯件段的高度h与待锻压段的高度h的比例关系为：h＝0.8～0.9h。

4.根据权利要求2所述的一种尺寸可控的十字坯锻造方法，其特征在于，预处理后的辅助坯件段横截面修整为圆形。

5.根据权利要求1所述的一种尺寸可控的十字坯锻造方法，其特征在于，在步骤2前，还将基础坯件返炉补温。

6.根据权利要求2所述的一种尺寸可控的十字坯锻造方法，其特征在于，在步骤2中，采用分料上模下压前，利用辅助坯件段摆正基础坯件，使得待锻压段对准分料上模。

7.根据权利要求1所述的一种尺寸可控的十字坯锻造方法，其特征在于，所述成形槽的凹槽斜度为5°～7°。

8.根据权利要求1所述的一种尺寸可控的十字坯锻造方法，其特征在于，所述成形槽的过渡圆角r＝100mm～200mm。

9.一种尺寸可控的十字坯锻造装备，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的一种尺寸可控的十字坯锻造方法；包括分料上模和分料下模；所述分料上模上设有成形槽；所述分料下模和分料上模形状尺寸相同；分料上模和分料下模之间形成模具型腔；

技术总结
本发明涉及十字坯锻造技术领域，公开了一种尺寸可控的十字坯锻造方法及装备，包括以下步骤：步骤1：预整形坯件；得到基础坯件；步骤2：锻压基础坯件，得到十字坯件，包括：将基础坯件放置在分料下模上，采用分料上模下压并锻压出第一台阶；90°翻转基础坯件，采用分料上模下压并锻压出第二台阶；且第二台阶的厚度L<subgt;2</subgt;大于第一台阶的厚度L<subgt;1</subgt;；所述分料上模上设有成形槽；所述分料下模和分料上模形状尺寸相同。本发明所提供的方法及装备锻造效率较高，锻造质量较高，具备通用性，且有助于降低生产成本。

技术研发人员：郭伦,范成桢,郭猛,曹东升,杨文军,冯李,陶荣,陈用杰
受保护的技术使用者：重庆长征重工有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15