頂鐓類軸類件頂出困難原因分析及改進(jìn)

文/余意，高彬·陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司

我公司在生產(chǎn)某中間軸鍛件時(shí)，采用的是局部頂鐓方式，在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)時(shí)，存在頂出困難，甚至頂不出的情況。分析頂出困難的鍛件，并拆開模具發(fā)現(xiàn)，在兩塊模具連接處有1 ～2 道明顯凹槽，中間軸鍛件在此凹槽處被明顯刮料。本文針對(duì)頂出困難的原因進(jìn)行系統(tǒng)分析并改進(jìn)，解決了頂出困難的問題，實(shí)現(xiàn)此中間軸鍛件連續(xù)生產(chǎn)。

為減輕操作工勞動(dòng)強(qiáng)度，降低模具成本，改進(jìn)頂鐓類軸類件模具結(jié)構(gòu)。將下鑲塊模改為分體結(jié)構(gòu)，如圖1 所示，圖1(a)為改前結(jié)構(gòu)，圖1(b)為改后結(jié)構(gòu)。將圖1(a)所示的下鑲塊模改為圖1(b)所示下鑲塊模和下鑲塊墊塊兩部分。

圖1 下鑲塊模改為分體示意

上述改進(jìn)的優(yōu)勢(shì)在于：⑴將下鑲塊模墊塊做成通用標(biāo)準(zhǔn)件，此部分不參與成形、壽命高，投制下鑲塊模時(shí)，可節(jié)約20.5kg 模具材料；⑵更改后的下鑲塊模重量為31.9kg，減輕了16.6kg，且無需安裝壓圈定位塊，減輕了操作工安裝模具時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度。

現(xiàn)場(chǎng)用上述改進(jìn)后的模具結(jié)構(gòu)，采用頂鐓成形方式生產(chǎn)某中間軸時(shí)，發(fā)現(xiàn)新模具裝上后生產(chǎn)不到1000 件時(shí)，就出現(xiàn)明顯頂出困難，甚至頂不出的情況，根本無法持續(xù)生產(chǎn)。觀察頂出困難的鍛件，發(fā)現(xiàn)頂出困難的鍛件在未參與成形部分有明顯刮料溝槽。拆開模具，在兩塊模具相接處有1 ～2 道凹槽(圖2)，在鍛件未參與成形部分此凹槽處被明顯刮料，即前述刮料溝槽，從而導(dǎo)致頂出困難(圖3)。

圖2 頂出困難模具凹槽

圖3 頂出困難鍛件刮料

原因分析

從上述頂出困難的現(xiàn)狀看，頂出時(shí)鍛件在下鑲塊模與下鑲塊墊塊相接處刮料，是造成頂出困難的主要原因。分析圖1(b)的模具結(jié)構(gòu)可知，要避免刮料，就必須保證下鑲塊墊塊的內(nèi)孔尺寸小于下鑲塊模的內(nèi)孔尺寸。圖4 為下鑲塊模，圖5 為下鑲塊墊塊，下鑲塊模的內(nèi)孔尺寸設(shè)計(jì)為下鑲塊墊塊內(nèi)孔尺寸為，下鑲塊墊塊的內(nèi)孔尺寸比下鑲塊模的內(nèi)孔尺寸小0 ～0.2mm，可以保證下鑲塊墊塊的內(nèi)孔尺寸小于下鑲塊模的內(nèi)孔尺寸。

圖4 下鑲塊模

圖5 下鑲塊墊塊

下鑲塊模與下鑲塊墊塊在φ150mm 直徑處間隙配合，配合公差為H7f6，最小配合間隙0.043mm，最大配合間隙0.108mm。一旦下鑲塊模與下鑲塊墊塊在φ150mm 直徑處配合偏離中心，而下鑲塊模內(nèi)孔直徑走下差，下鑲塊墊塊內(nèi)孔直徑走上差，就存在下鑲塊模內(nèi)孔局部小于下鑲塊墊塊內(nèi)孔，從而在局部產(chǎn)生倒臺(tái)階(上面內(nèi)孔小，下面內(nèi)孔大)。在頂出時(shí)，鍛件就會(huì)在此倒臺(tái)階處刮料，在鍛件上刮下來的料無處流動(dòng)，就會(huì)積累在下鑲塊模與下鑲塊墊塊相接處。隨著生產(chǎn)的鍛件越來越多，在此處積累的料越來越多，從而將下鑲塊模擠出凹槽，而刮料處的內(nèi)孔也會(huì)被刮出凸臺(tái)，導(dǎo)致頂出越來越困難，從而引發(fā)最后的鍛件頂不出下鑲塊模的現(xiàn)象。

模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)

通過上述分析，頂出時(shí)鍛件在下鑲塊模與下鑲塊墊塊相接處刮料，是造成頂出困難的主要原因。而在模具設(shè)計(jì)時(shí)，已經(jīng)考慮到要保證下鑲塊墊塊的內(nèi)孔尺寸小于下鑲塊模的內(nèi)孔尺寸。但未充分考慮下鑲塊模與下鑲塊墊塊在φ150mm 直徑處存在配合間隙，就可能導(dǎo)致下鑲塊模與下鑲塊墊塊在配合面偏離中心，從而在局部產(chǎn)生倒臺(tái)階，鍛件就會(huì)在此倒臺(tái)階處刮料。

圖6 改進(jìn)后下鑲塊墊塊

改進(jìn)并修模后生產(chǎn)時(shí)頂出順利，未再出現(xiàn)上述鍛件頂出時(shí)刮料和頂出困難的情況。

結(jié)束語(yǔ)

分析某中間軸在鐓鍛成形時(shí)出現(xiàn)頂出困難的原因并進(jìn)行改進(jìn)，最終解決其生產(chǎn)時(shí)頂不出的問題，得出結(jié)論：頂出時(shí)鍛件在下鑲塊模與下鑲塊墊塊相接處刮料，是造成頂出困難的主要原因。下鑲塊模與下鑲塊墊塊在配合面偏離中心，可能導(dǎo)致下鑲塊模內(nèi)孔局部小于下鑲塊墊塊內(nèi)孔，從而在局部產(chǎn)生倒臺(tái)階，在頂出時(shí)，鍛件就會(huì)在此倒臺(tái)階處刮料。對(duì)于此類頂鐓類產(chǎn)品在模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證下鑲塊墊塊的內(nèi)孔尺寸也小于下鑲塊模的內(nèi)孔尺寸。