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眼形鉤類(lèi)索具輥鍛模具設(shè)計(jì)淺析

前言:想要寫(xiě)出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了眼形鉤類(lèi)索具輥鍛模具設(shè)計(jì)淺析范文,希望能給你帶來(lái)靈感和參考,敬請(qǐng)閱讀。

眼形鉤類(lèi)索具輥鍛模具設(shè)計(jì)淺析

輥鍛是借助輥鍛機(jī)的一組或多組反向旋轉(zhuǎn)的輥鍛模具,使通過(guò)的金屬坯料擠壓產(chǎn)生塑性變形,從而得到所需鍛件或鍛坯的塑性成形工藝,是成形軋制(縱軋)的一種特殊形式。針對(duì)眼形鉤類(lèi)產(chǎn)品,采用輥鍛制坯,就是充分利用輥鍛連續(xù)局部塑性變形的特點(diǎn),制造預(yù)成形坯料,有效降低材料消耗、提升產(chǎn)成品鍛造質(zhì)量,從而降低模鍛設(shè)備的噸位,進(jìn)一步降低設(shè)備的功耗。我公司現(xiàn)有各類(lèi)眼形鉤類(lèi)索具100余個(gè)類(lèi)別,涉及G80、G100索具產(chǎn)品500余個(gè)規(guī)格,面對(duì)公司產(chǎn)品規(guī)格種類(lèi)眾多、生產(chǎn)效率低、交貨周期長(zhǎng)、工人操作負(fù)擔(dān)大的缺點(diǎn),我們通過(guò)對(duì)不同規(guī)格和類(lèi)別的眼形鉤類(lèi)索具進(jìn)行論證和模擬分析,最終確定采用自動(dòng)輥鍛機(jī)制坯替代空氣錘自由鍛制坯,有效解決了生產(chǎn)瓶頸。

一、輥鍛成形設(shè)計(jì)原理

輥鍛是在坯料的局部區(qū)域,通過(guò)擠壓使坯料連續(xù)變形的塑性加工工藝。加工時(shí),兩鍛輥的軸心線平行,旋轉(zhuǎn)方向相反,輥鍛后根據(jù)截面積的變化,使坯料沿徑向拔長(zhǎng),如圖1所示。眼形鉤類(lèi)索具是我司特色產(chǎn)品,普通鍛造材料利用率低,坯料在模腔放置不穩(wěn)定,容易出現(xiàn)撕裂、缺材、斷裂等缺陷。因此,通過(guò)采用輥鍛制坯,有利于一次成形,以達(dá)到省力鍛造和提高材料利用率的目的。

二、眼形鉤類(lèi)索具輥鍛模具設(shè)計(jì)

1模具設(shè)計(jì)步驟

⑴設(shè)計(jì)產(chǎn)品毛坯圖(圖2)和坯料預(yù)制成形圖(圖3);⑵確定輥鍛模具所需道次;⑶選擇輥鍛模膛系;⑷各道次模膛設(shè)計(jì)和縱向尺寸計(jì)算;⑸數(shù)控加工成形模具及裝車(chē)驗(yàn)證。

2設(shè)計(jì)毛坯圖和坯料預(yù)制成形圖

根據(jù)毛坯圖,繪制坯料預(yù)制成形圖,坯料的每個(gè)橫截面面積F按下式確定:F=Fd+2KFf式中:Fd為鍛件橫截面積(mm2),F(xiàn)f為飛邊槽橫截面積(mm2),K為飛邊槽充滿系數(shù)。

3輥鍛模具所需道次確定

按照毛坯圖計(jì)算最大截面選定原始坯料尺寸后,按下式確定道次n:n=lnλs/lnλav;λs=F0/Fmin式中:λs為總延伸系數(shù);λav為平均延伸系數(shù),通常為1.4~1.6;F0為原坯料截面積;Fmin為輥鍛件最小截面積。本次采用的坯料直徑為35mm,截面積F0為961.6mm2,鍛件最小截面積為242.1mm2,代入公式可得:λs=961.6/242.1=3.97;n=ln3.97/ln1.4≈4.1。通過(guò)計(jì)算,最終確定道次為4是最適宜和最經(jīng)濟(jì)的,道次排列示意圖見(jiàn)圖4。

4選擇輥鍛模膛系

輥鍛模膛系的選擇要滿足以下要求:⑴滿足模鍛對(duì)輥鍛件截面形狀的要求;⑵根據(jù)價(jià)格和供貨情況選擇截面為圓形、方形或矩形等的材料為原始坯;⑶應(yīng)保證毛坯在模膛中有良好的穩(wěn)定性。根據(jù)我公司常規(guī)采用的熱鍛用材料,基本都是圓鋼棒料,因此,決定采用圓形模膛系。

5各道次模膛設(shè)計(jì)和縱向尺寸計(jì)算

根據(jù)不同產(chǎn)品規(guī)格所需棒料的截面積、變形量和延展系數(shù),我們可以確定每一道次模膛的截面積和長(zhǎng)度。形狀和尺寸確定后,基于三維造型軟件對(duì)模膛截面進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì),對(duì)各道模膛建立實(shí)體特征。通過(guò)UG軟件做出初次模具造型,經(jīng)模擬軟件對(duì)整個(gè)加工過(guò)程模擬,可以初步發(fā)現(xiàn)各種缺陷發(fā)生位置及失效形式,從而通過(guò)優(yōu)化控制成形產(chǎn)品的質(zhì)量。通過(guò)坯料在輥鍛進(jìn)程中模擬分析,我們發(fā)現(xiàn)第二道次容易出現(xiàn)飛邊,經(jīng)分析原因,由于第二道次設(shè)計(jì)的斜度較小,坯料在灌滿模腔后出現(xiàn)溢出,從而形成了飛邊。通過(guò)模擬,逐項(xiàng)修改模具截面積和模具角度,最終輥鍛模具設(shè)計(jì)如圖5所示。6數(shù)控加工成形模具及裝車(chē)驗(yàn)證對(duì)模擬定型的模具造型,通過(guò)數(shù)控銑加工成最終的輥鍛模具,經(jīng)熱處理后安裝到自動(dòng)輥鍛機(jī)上試車(chē),見(jiàn)圖6。通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證,輥鍛機(jī)制坯較為理想,坯料各尺寸符合設(shè)計(jì)要求,后續(xù)通過(guò)加工工序生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品完全符合圖紙要求,鍛件無(wú)缺材、折疊、斷裂等缺陷,同時(shí)材料利用率提升約5%,進(jìn)一步降低材料成本。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本次眼形鉤類(lèi)索具輥鍛模具設(shè)計(jì),公司實(shí)現(xiàn)了輥鍛模具從無(wú)到有。實(shí)踐表明,眼形鉤類(lèi)索具采用輥鍛制坯,生產(chǎn)效率高,輥鍛機(jī)生產(chǎn)頻次快,可以連續(xù)工作,能與壓力機(jī)、模鍛錘相結(jié)合,適宜大批量生產(chǎn),能有效減少壓力機(jī)和模鍛錘空行時(shí)間。輥鍛制坯形狀更精確,材料利用率更高,有效降低材料消耗、減少人工成本。產(chǎn)成品鍛造質(zhì)量好,鍛件徑向纖維組織完整,有效減少毛坯的折疊、斷裂、缺材現(xiàn)象。產(chǎn)品強(qiáng)度大,耐疲勞壽命高。輥鍛機(jī)采用轉(zhuǎn)動(dòng)靜壓力,沖擊、振動(dòng)和噪聲小,符合環(huán)境保護(hù)要求。因此,利用輥鍛生產(chǎn)眼形鉤類(lèi)索具,是一種經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的新型鍛造生產(chǎn)方式。

作者:張?bào)w學(xué) 付善舉 張來(lái)星 秦威 劉運(yùn)斌 單位:山東神力索具有限公司

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