轉(zhuǎn)向節(jié)平鍛制坯模具的加工實(shí)踐應(yīng)用

申冠輝

（山東光岳轉(zhuǎn)向節(jié)有限責(zé)任公司，山東 聊城 252000）

轉(zhuǎn)向節(jié)毛坯的鍛造過(guò)程一般包括制坯、粗鍛、精鍛三個(gè)過(guò)程，而制坯過(guò)程又包括三步：壓餅、壓桿和鐓葫蘆。通過(guò)制坯對(duì)熱料多次鍛打變形，極大降低因一次變形過(guò)大造成的質(zhì)量缺陷。制坯模具理論計(jì)算的結(jié)果往往不能滿足生產(chǎn)需要，需根據(jù)實(shí)際情況加工制作。制坯好壞決定著轉(zhuǎn)向節(jié)毛坯精鍛后的質(zhì)量，轉(zhuǎn)向節(jié)毛坯表面出現(xiàn)的折疊缺陷70%以上是制坯模具不合格造成的。

本文主要從制坯模具加工的三步驟進(jìn)行闡述。

1 壓餅（花瓶工藝）

之所以也叫做花瓶工藝，是因?yàn)樵摴げ藉懗龅娘瀼膫?cè)面看形狀像一只臥著的花瓶?？蓜澐譃轱炃?、餅中和餅后三部分，如圖1所示。

圖1 鑄造過(guò)程中鋼餅示意圖

若將該餅平均分為六份，1/6段為小斜面，2/6段為弧線過(guò)渡面，其余段為直斜面，且在寬度方向上必須為弧線，否則在壓桿過(guò)程中兩邊兩股行料易在中間形成折疊缺陷，如圖2所示。在加工該步制坯模具時(shí)要保證中間的熱料先行進(jìn)以帶動(dòng)兩邊熱料的行進(jìn)，熱料形成一股，此折疊方可消除，可在中間的部分剝出凹槽，使餅的該處突起（圖1）。

圖2 鍛造過(guò)程中壓桿示意圖

（1）餅后（餅長(zhǎng)度比圓鋼大20mm～30mm）。其該部位的厚度尺寸一般為圓鋼料直徑的2/3～3/4，比如圓鋼為150mm，該段的厚度一般為100mm～120mm。

（2）餅中。餅中是指餅的最厚部分，一般按5分線劃分，最厚部分應(yīng)在第二線或多一點(diǎn)的位置，其厚度一般比圓鋼直徑小15mm～20mm。比如圓鋼直徑為150mm，那么它的厚度應(yīng)在130mm左右。如果過(guò)厚，會(huì)造成轉(zhuǎn)向節(jié)盤(pán)面前后R角的斜傷、浪費(fèi)材料、過(guò)渡不勻及個(gè)別部位缺材等缺陷；如果過(guò)薄，一般會(huì)在盤(pán)的平面上出現(xiàn)由于因兩股行料夾成的折疊缺陷。

（3）餅前（葫蘆）部分。通常該部分厚度比后頭小5mm～10mm，然后與中心最厚部位呈直線稍帶點(diǎn)弧形過(guò)渡（圖1）。

2 壓桿

壓桿顧名思義就是鍛打轉(zhuǎn)向節(jié)桿部，桿部是轉(zhuǎn)向節(jié)加工要求最嚴(yán)格的部位，不能有絲毫馬虎。具體操作是把餅立起，鍛打餅的后頭，一般情況下，寬度比圓鋼直徑大50mm，長(zhǎng)度比桿窩的深度稍短，一般為轉(zhuǎn)向節(jié)桿長(zhǎng)的2/3左右，上下模的壓桿厚度，一般根據(jù)桿窩的寬度稍小5mm～10mm，模邊與模膛的過(guò)渡必須呈大圓角過(guò)渡，模膛要求小斜面向里，呈 15°左右，如圖3所示。

圖3 鍛造過(guò)程中壓桿示意圖

3 鐓葫蘆

鐓葫蘆是制坯成形向終鍛過(guò)渡的關(guān)鍵工序。本工序之所以叫鐓葫蘆，是因?yàn)槠湫螤钕褚粋€(gè)葫蘆，制坯的模膛分為葫蘆窩和桿窩。

3.1 葫蘆窩

葫蘆窩是整個(gè)制坯過(guò)程中出現(xiàn)折疊缺陷風(fēng)險(xiǎn)最大的部位。葫蘆的結(jié)構(gòu)尺寸分為大小爪的外圍及兩側(cè)。制坯的外圍尺寸往往比終鍛小10mm～5mm；兩側(cè)就是大小爪頭部的厚度尺寸，一般情況下，大小爪根部厚度（模面向下1.5mm）為終鍛后小爪厚度尺寸的1.6～2倍。如EQ140轉(zhuǎn)向節(jié)的厚度尺寸為70mm，而制坯的厚度尺寸應(yīng)為110mm～140mm之間，通常采用中間的數(shù)字120mm～130mm。爪的底部寬度與轉(zhuǎn)向節(jié)終鍛后的厚度尺寸大5mm～10mm；其深度比終鍛后爪長(zhǎng)小10mm～20mm。比如爪長(zhǎng)70mm，其深度一般為60mm左右。從爪的底部呈斜線為120°，向上2/3處后改為150°～170°到平面（約離模面5mm～10mm）出大圓R角，如圖4所示。

圖4 鍛造過(guò)程中葫蘆示意圖

3.2 梁的制作

梁是在葫蘆中間能夠分開(kāi)大小爪的縱向立面。它的作用如同刀，可以把餅劈為兩段，即大爪、小爪。梁的長(zhǎng)度為餅前頭厚度+2mm范圍內(nèi)，如圖4所示。

3.2.1 梁的寬度與位置

梁的寬度是終鍛件里檔尺寸的1/4稍大，且梁頂端呈圓凸?fàn)睿▓D4）。一般情況下，在錘鍛模具中梁中心線與桿窩中心線向大爪稍偏一點(diǎn)，若兩線正對(duì)或偏差較大，不僅會(huì)在盤(pán)前R角、桿根R角及里檔R角處出現(xiàn)折疊缺陷并延伸，而且在終鍛中鍛件不能放置平衡引起其他位置的質(zhì)量缺陷。

3.2.2 梁對(duì)應(yīng)大小爪過(guò)渡R角

圖5 鍛造過(guò)程中葫蘆示意圖

大小爪過(guò)渡R角若加工不好，則極易造成大小爪側(cè)面的折疊缺陷，該角從梁向周邊順勢(shì)圓弧角過(guò)渡而不能采用直線過(guò)渡，如圖5所示。R角過(guò)小，則走料不順，難以充滿模膛，并出現(xiàn)折疊；R角過(guò)大，則易出現(xiàn)爪因料不足，兩股行料的對(duì)接而出現(xiàn)折疊，并造成材料的浪費(fèi)。

對(duì)于制坯外圍的四角同理應(yīng)均為過(guò)渡大圓角。

3.2.3 梁的其他加工要求

梁向下延伸的斜度一般為大爪面30°稍大，小爪面為40°。梁底部寬度為終鍛件里檔的1/2稍大。在距離模面向下10mm處，梁上端的寬度為終鍛件里檔 1/4（圖 4）。

葫蘆盤(pán)平面呈斜度向內(nèi)延伸到模膛邊緣位置。在大小爪兩側(cè)向外20mm左右開(kāi)始到爪的邊緣應(yīng)落下3mm，而到梁的邊緣應(yīng)為5mm～10mm，如圖6所示。如果模膛邊緣為平面則可能造成鍛造制坯成形后內(nèi)角為立角或者四周有多出的斜料而形成折疊。

梁的高度一般情況下為模面向下35mm，如圖6所示，以梁的平面中心為限。

圖6 鍛造梁剖切示意圖

3.3 桿窩加工

桿窩就是壓桿完畢后將料栽入的地方，讓餅?zāi)軌蛄⑵鸬囊粋€(gè)長(zhǎng)橢圓形窩洞。其寬度一般根據(jù)圓鋼直徑與壓桿后桿的寬度為依據(jù)。生產(chǎn)實(shí)踐中一般為圓鋼直徑的1/3+10mm～15mm。實(shí)際生產(chǎn)中一般在40mm～60mm不等但是必須比壓桿后的桿寬5mm～10mm；桿窩的長(zhǎng)度一般情況下比圓鋼直徑長(zhǎng)30mm～50mm左右；桿窩深度應(yīng)該是轉(zhuǎn)向節(jié)桿長(zhǎng)的2/3左右。

從桿窩的周邊向外斜向上延伸為30°，特殊情況下為20°。而桿窩壁為20°向下斜度，一般為 V形槽，平面角為大圓角，如圖4所示。

4 注意事項(xiàng)

（1）在整個(gè)工藝制作中，不能出現(xiàn)直線面，必須有一定的弧度；任何一個(gè)角必須為圓角或者根據(jù)過(guò)渡和錘鍛需要形成小圓角，禁止出現(xiàn)鈍角和銳角。

（2）壓餅一錘定形，餅的表面要求光潤(rùn)，不能出現(xiàn)棱角和溝、凹凸區(qū)，否則都將造成不同程度的折疊。

（3）如果壓桿超過(guò)桿窩的長(zhǎng)度或者在桿窩口向下10mm至底部向上20mm之間比桿窩寬，則制坯成形后的盤(pán)背面根部出現(xiàn)折疊或者有溝狀。

（4）葫蘆表面均為過(guò)渡曲面；梁過(guò)低費(fèi)料，出傷，梁過(guò)高充填不滿；整個(gè)葫蘆可在爪的兩側(cè)加厚，不可將外圍加寬，加厚有助于熱料向前行進(jìn)。如果外圍加寬，熱料行走減緩而且毛邊過(guò)肥大。

（5）熱料在鍛造時(shí)相對(duì)于左右斜度，行料是有一定規(guī)律的。比如說(shuō)放置于桿窩中，若豎立的餅向左歪斜，其精鍛后右邊的盤(pán)就較大，反之亦然，因熱料是在最低位置的圓弧鼓面行走流動(dòng)，在鍛葫蘆的過(guò)程中，料前頭向下100mm左右就會(huì)外鼓一次。

（6）在鐓葫蘆時(shí)，成形后爪根及爪根的整個(gè)周邊，不能有多余料出現(xiàn)。如果有余料，那么精鍛后轉(zhuǎn)向節(jié)的爪根就會(huì)出現(xiàn)后包前折疊。

[1]趙啟明.2006年新編鍛造生產(chǎn)新工藝、新技術(shù)及質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范實(shí)用手冊(cè)[M].北京：北方工業(yè)出版社，2006.

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