鍛件坯料準(zhǔn)備在工廠中的應(yīng)用實例

文/王洪興，姜希翠·一汽鍛造（吉林）有限公司

唐明鶴·大連華銳特種傳動設(shè)備有限公司

鍛件坯料準(zhǔn)備在工廠中的應(yīng)用實例

文/王洪興，姜希翠·一汽鍛造（吉林）有限公司

唐明鶴·大連華銳特種傳動設(shè)備有限公司

一汽鍛造（吉林）有限公司（以下簡稱“一汽鍛造”）是中國第一汽車集團(tuán)公司的全資子公司，始建于1953年。一汽鍛造是國內(nèi)最大的汽車鍛件生產(chǎn)企業(yè)之一，也從事非汽車行業(yè)各類鍛件的制造。一汽鍛造除了為一汽集團(tuán)及其他整車廠提供配套外，還涉足鐵路、煤機、礦山等領(lǐng)域，現(xiàn)在每年約生產(chǎn)銷售鍛件6萬噸，所以需要做大量的鍛件毛坯料準(zhǔn)備（下料）工作。本文從坯料準(zhǔn)備方面，簡單介紹一下一汽鍛造的實際經(jīng)驗。

一汽鍛造的毛坯料準(zhǔn)備（下料）方式，是隨著鍛件產(chǎn)品、成形工藝的改變逐漸從單一下料方式向多種下料方式轉(zhuǎn)變，從低精度向高精度提升的，設(shè)備使用上也經(jīng)歷了幾個時期。

表1 剪切下料設(shè)備明細(xì)

普通棒料剪

2002年前，公司的下料方式為單一的剪切下料，剪床都為老式的普通棒料剪，設(shè)備噸位由小到大，具體規(guī)格見表1所示。

圖1 普通棒料剪

圖1為普通棒料剪。老式剪床的優(yōu)點：生產(chǎn)率高，單班量產(chǎn)可以達(dá)到3000多件，無切口損耗、成本低，可實現(xiàn)機械化操作，主要用于有飛邊的開式模鍛坯料下料。老式剪床的缺點：剪切平面欠平整、斜度大、尺寸精度差；直徑大的高碳鋼、高合金鋼棒料需要進(jìn)行預(yù)熱，并且需要準(zhǔn)備大量各種規(guī)格的剪切模具等，不適合無飛邊的閉式模鍛下料。圖2為普通棒料剪下的料段端面質(zhì)量圖，表2為剪床下料容易產(chǎn)生的缺陷、產(chǎn)生的原因和消除辦法。

一汽鍛造根據(jù)多年的剪切經(jīng)驗，制定了各種剪床的下料工藝規(guī)范，實際應(yīng)用效果很好。表3為500t剪床下料的工藝規(guī)范，表4為剪床下料毛坯長度L公差表。

表2 剪床下料容易產(chǎn)生的缺陷、產(chǎn)生的原因和消除辦法

圖2 普通棒料剪下的料段端面質(zhì)量圖

用老式剪床剪切閉式模鍛坯料的經(jīng)驗

因公司無飛邊鍛造工藝的快速增加，鋸床的能力無法滿足生產(chǎn)的需求。公司通過改造350t棒料剪，進(jìn)行剪切閉式工藝坯料的試驗，取得了成功。

根據(jù)350t剪床的結(jié)構(gòu)特點，首先對下切刀托架和后壓料機構(gòu)進(jìn)行了改造。對下切刀托架重新進(jìn)行了設(shè)計，由過去的分體式結(jié)構(gòu)改為整體式結(jié)構(gòu)（改進(jìn)前與改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示），增加了托架的強度，還對固定方式進(jìn)行了重新設(shè)計和加強，保證了在剪切過程中切刀的穩(wěn)定性。后壓料機構(gòu)變成可調(diào)式（如圖5所示），可以根據(jù)不同直徑的棒料對壓力進(jìn)行大小調(diào)節(jié)，這是為了增加剪切過程中的穩(wěn)定性。經(jīng)過對連桿料和輪轂料的試切，剪切斜度能夠控制在工藝要求范圍內(nèi)，重量公差也能控制在±20g內(nèi)。改進(jìn)前后的坯料對比見圖6和圖7。

表3 500t剪床下料工藝規(guī)范

表4 剪床下料毛坯長度L公差表（mm）

圖3 改進(jìn)前的分體式結(jié)構(gòu)

圖4 改進(jìn)后的整體式結(jié)構(gòu)

圖5 改進(jìn)后的壓料結(jié)構(gòu)

圖6 改進(jìn)前剪切的坯料

圖7 改進(jìn)后剪切的坯料

帶鋸床

隨著公司閉式鍛造工藝的逐步開發(fā)，對坯料的要求越來越嚴(yán)格、精度要求越來越高，坯料的重量公差一般為±30g，普通剪床無法達(dá)到此要求。另外，在前軸、曲軸、轉(zhuǎn)向節(jié)等大件下料方面，鋸床比剪床具有更多的優(yōu)勢。圖8為帶鋸床，一臺普通的帶鋸床價格只有十幾萬元，而一臺大噸位的剪床價格為百萬元以上，所以鍛造公司從2002年開始逐漸增加了帶鋸機的使用，具體的規(guī)格見表5。

例如GB4250C這種普通帶鋸機，通用性較好，可以鋸切50～500mm的圓鋼和方鋼。鋸100mm的圓鋼時間為50s，重量精度可控制在30～40g。坯料無斜度、無毛刺、尺寸精度高。設(shè)備價格低、工人操作和維修簡單，不需要對原材料預(yù)熱。原來1臺剪床至少需要3個人，而現(xiàn)在2臺鋸床只需1個人操作。另外還可以對剪床下料的料尾采取同步鋸料的辦法來提高材料利用率。從2006年開始公司采用鋸床下料的比重逐年增加，由剛開始的10%左右，到現(xiàn)如今的60%左右。鋸床下料毛坯長度L公差要求見表6。

表5 帶鋸床明細(xì)表

表6 鋸床下料毛坯長度L公差要求（mm）

圖8 帶鋸床

為了實現(xiàn)用帶鋸機進(jìn)行無飛邊鍛造毛坯的下料，我們對帶鋸機進(jìn)行了部分改造，增加了擋料限位系統(tǒng)，如圖9所示。

圖9 擋料限位系統(tǒng)

圖10 鋸床下料質(zhì)量

每批料通過稱重調(diào)整好坯料長度后，就鎖死擋料位置，然后進(jìn)行批量下料。下料質(zhì)量如圖10所示，該方案完全能夠滿足無飛邊鍛造±30g的重量公差要求，及端面斜度小于1mm的要求。

帶鋸床下料的優(yōu)點：鋸切的坯料端面平整、垂直度較好、長度方向尺寸精確，適用于精密模鍛等下料。

帶鋸床下料的缺點：生產(chǎn)率低，工具和鋸口損耗均比較大。在鋸切重量比較大的前軸和曲軸時工人的勞動強度很大，自動化程度較低。

鑒于鋸床在下料精度、使用成本、維護(hù)成本上的諸多優(yōu)點以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋸床將會逐漸成為鍛造公司毛坯下料的主力設(shè)備。

圓盤鋸

對于一些要求精度更高的坯料，帶鋸機下料已經(jīng)無法達(dá)到要求，因此，公司在2009年采購了2臺臺灣合濟生產(chǎn)的圓盤鋸。如圖11所示。

圖11 P-100B圓盤鋸

圓盤鋸在我們的應(yīng)用過程中有其優(yōu)勢：下料速度快，φ60mm的TL4521的材料，鋸料的節(jié)拍一般為16s左右；長度公差可以達(dá)到±0.03mm，坯料斜度小于0.5°，完全滿足精鍛件對坯料尺寸的要求。且操作者的勞動強度小。 缺點是：鋸片價格幾千元，一次性使用壽命達(dá)不到1.8～2.0萬件，鋸片不能修復(fù)使用，下料成本比帶鋸機高很多。

圖12 快速精剪機

表7 1000t快速精剪機技術(shù)參數(shù)

快速精剪機

因普通的剪床達(dá)不到精密下料的要求，帶鋸機的效率低且不能實現(xiàn)要求精度高的下料，而圓盤鋸的下料成本很高。所以公司在2012年采購了一臺1000t的韓國JAE WOO PRESS CO.， LTD產(chǎn)的快速精剪機（如圖12所示），以提高下料精度及效率。其技術(shù)參數(shù)如表7所示。

結(jié)束語

總之，一汽鍛造（吉林）有限公司在坯料準(zhǔn)備方面，隨著工藝進(jìn)步、產(chǎn)品變化，在逐漸改變，總體趨勢是向精密、快速、少人化的方向發(fā)展。公司內(nèi)部也在利用現(xiàn)有的資源不斷完善自己的工藝和設(shè)備設(shè)施，滿足鍛造工藝，提高質(zhì)量的要求，而且努力做到節(jié)約材料。