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回转体类锻件锤上锻造模具的优化设计
发布时间: 2016-11-09 10:47:49    发布人: 管理员

重庆望江工业有限公司  刘光均

     概述:本文主要根据热作锤上锻造模具在使用过程中容易产生的一些影响模具使用寿命的因素,对整体式模具结构进行优化设计。能够有效提高热作锤上锻造模具的使用寿命,也能够有效节约模具专用材料的使用。能够大幅度降低锻造生产的成本和提高锻造生产效率。

    关键词:锻造  模具  镶块式

    一般的锤上锻造模具的设计都是整体式设计(由上模和下模构成)如下图。在实际生产使用过程中,我们发现有许多因素导致锤上锻造模具的使用寿命短,比如由于模具材料的内部缺陷造成模具容易开裂、模块的体积大造成热处理不能充分(特别是模块心部硬度达不到造成模具工作部分变形塌陷)、机械加工的表面粗糙度满足不了使用要求等等。这些因素导致模具的寿命短,浪费了我们的生产成本,影响了企业的经济效益。

 

      锻模是实现模锻工艺的工装,是进行模锻生产的关键因素之一。热作锻造模具在工作过程中,既要承受机械负荷,又要承受冷热负荷。机械负荷主要冲击力和摩擦力,冷热负荷主要为交替受热和冷却。 特别是锤上锻造模具,工作条件比较恶劣,失效形式和影响因素也比较复杂多样,特别容易失效,比如型腔部分的磨损、开裂、表面的热疲劳(热龟裂)和塑性变形。特别严重的是,锤上锻造模具受大的冲击力和热冷交变应力,容易造成模块整体破裂报废。模具属于耗损件,在生产过程中,模具容易失效或者破裂报废。模具的失效是指在规定的寿命期间内丧失使用功能的现象;模具的使用寿命则是指自投入使用直到正常耗损失效期间内所生产的锻件数量。模具提前失效,不仅会造成生产停顿,而且会让成本增加,影响产品的市场竞争力,降低企业的经济效益。因此如何发挥锻造模具的最大潜能,提高锻造模具的质量和使用寿命、降低锻造模具的生产成本是锻造行业重点关注的问题。

我们在锻造生产过程中,根据模型锻件的形状特点把模锻件分为回转体类锻件、长宽比例不大类锻件、长形类锻件等。我们根据模锻件的特点,对锻造模具进行了优化设计。优化的主要方向就是把原来的整体式模块进行分开设计,镶块式组合。我们考虑到整体式锻造模具中,燕尾和模座部位占整个模具重量的70%左右,占模具制造费用50%以上,可它们对模具的使用只起到固定作用。一旦模具出现了裂纹等缺陷,引起裂纹扩散,一定会造成整个模具的报废。如果重新制造模具又要重新投入模具材料,这样,模具的成本就大大提高。如果模具使用镶块式结构,就能有效地避免整体式模块的报废问题。我们计划模座和模芯使用不同的材料,模座使用常用的结构钢,如45料或40Cr材料,经过调质热处理;模芯使用专用的热作模具材料,经过模具材料的淬火热处理。经过有效的连接,让镶块式模具能够安全长期生产。经过工艺设计和生产试验,已经取得了一定的效果。现将回转体类锻件模具设计介绍如下:

我们把锤上整体模块分成模座和模芯两大部分,通过一块楔子进行固定,如下图:

       对整体模具设计的说明:

此套模具由五个部件组成,件号1和件号5是模座,使用的材料可以是45料或者40Cr材料,对模套的热处理是调质,这样就节约了大部分的模具材料。件号2和件号3是模芯,使用的材料是模具专用材料,如5CrMnMo、5CrNiMo等,对模芯的热处理是淬火。件号4是楔子,使用的材料是40Cr,对它的热处理是调质。

在上下模座的燕尾部分开如图所示的出模用的工具孔,是作为在安装模芯时候做消气用,在拆卸模芯时候是工具拆出模芯的通道。上下模座的燕尾的左右都开了定位槽,这是为了方便在使用此模具时不分上下模,方便操作。原则上,楔子的大端不对操作人员方向,在操作过程中,操作者要随时注意楔子是否松动,如果松动了,应该马上将楔子锁紧,消除安全隐患。

此类回转体锻件模具的设计,可以根据所使用的模锻锤吨位的大小调整模座的长宽尺寸和模芯的圆的大小尺寸。就是说,此类回转体锻件模具可以在小吨位锤上使用,又可以在大吨位锻锤上使用。

对此模具的装配说明:

件号1和件号2是过盈配合,在装配时对模座1预热,将模芯2压入到模座1中。件号3和件号5是间隙配合,将模芯放入模座中。件号4楔子就是将件号3和件号5进行连接固定。

在此模具使用过程中,模座的型腔部分变形小,我们只对模芯进行更换,只对模芯部分进行修复,对于模座,在工作一段时间后,对模座整体进行去应力回火。这样就大大地节约了模具成本。

结论:回转体镶块式锻造模具经过我们的生产实践应用,对锻造生产成本的降低效果是明显的。这种的优化思维方式,可应用在长宽比例不大的锻件类和长形锻件类的锻造模具上。




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