應(yīng)用分體式鍛造工藝加工液壓支架主要零件

于 華

（同煤裝備公司中央機(jī)廠技術(shù)中心，山西 大同 037001）

同煤集團(tuán)裝備公司中央機(jī)廠鍛造分廠是集團(tuán)公司唯一年鍛造能力超萬(wàn)噸的大型鍛造基地。 主要承擔(dān)該集團(tuán)公司液壓支架、帶式輸送機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)等產(chǎn)品所需鍛件的成型，另外還擔(dān)負(fù)著集團(tuán)公司各礦配件產(chǎn)品中鍛件的鍛造成形。 近年來(lái)，中央機(jī)廠液壓支架制造由過(guò)去的小型支架（3 100、5 600、6 000、7 500）逐步向大型支架（10 000、13 000、15 000、17 000、21 000）制造的過(guò)渡，各種銷(xiāo)軸、立柱、千斤頂?shù)南嚓P(guān)鍛打任務(wù)逐年增多，這些產(chǎn)品的鍛造尺寸也在逐年增大， 尤其是立柱的活柱底、千斤頂?shù)亩S等復(fù)雜工件鍛造成為鍛造分廠需要重點(diǎn)鍛制的產(chǎn)品。

由于各礦井煤層賦存地質(zhì)條件不同，井下液壓支架的種類(lèi)和型號(hào)也各不相同。 鍛件的規(guī)格品種也相應(yīng)增多。 一般鍛件產(chǎn)品從加熱到成形需要經(jīng)過(guò)原料加熱、毛坯預(yù)鍛、毛坯成形、沖孔、彎曲、檢驗(yàn)等工序。 隨著液壓支架產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高、專(zhuān)業(yè)化程度的提升，對(duì)各種鍛件的成形要求、材質(zhì)要求等都在逐步提高。 現(xiàn)有大中型復(fù)雜類(lèi)鍛件在鍛制過(guò)程中存在的內(nèi)部組織鍛不透、凹痕缺肉、折疊等缺陷日漸顯現(xiàn)（成型過(guò)程中90%以上的毛坯存在缺陷），鍛造成型特別困難， 原傳統(tǒng)整體鍛造工藝呈現(xiàn)不足，分體式鍛造工藝?yán)砟顟?yīng)運(yùn)而生。

1 分體式鍛造工藝設(shè)計(jì)原理

分體式鍛造是指將一個(gè)大中形復(fù)雜鍛件分成兩個(gè)以上中小形鍛件的鍛造方法。 其鍛造的基本特點(diǎn)是：以鍛造設(shè)備為基礎(chǔ)，以?xún)?yōu)質(zhì)、高效、低耗降低產(chǎn)品成本為目的， 對(duì)鍛件進(jìn)行技術(shù)工藝性分析，以合理的工序，最佳鍛造方案獲得最優(yōu)質(zhì)鍛件。 其設(shè)計(jì)理念為以最佳工藝方案、最小的投入獲得最優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品、得到最佳效益。

1）對(duì)大中形復(fù)雜類(lèi)零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)性分析，依據(jù)零件形體特點(diǎn)確立分體式鍛造工藝方案。

2）對(duì)分體式鍛造工藝方案進(jìn)行可行性分析，確保零件在部件使用中承受沖擊、交變應(yīng)力、屈服極限、強(qiáng)度、硬度等機(jī)械性能不受影響。

3）對(duì)零件進(jìn)入分體式鍛制試驗(yàn)過(guò)程。 下面將重點(diǎn)敘述液壓支架立柱活柱底、千斤頂耳軸實(shí)鍛分體式鍛造工藝。

2 分體式鍛造工藝實(shí)際應(yīng)用

液壓支架千斤頂耳軸零件原鍛造工藝為整體自由鍛加胎膜鍛，其鍛造工藝流程（見(jiàn)圖1）。

圖1 鍛造工藝流程

1）下料，選用尺寸Φ200 mm×263 mm 圓棒料，65 kg，設(shè)備3T 錘，鍛造操作機(jī)，裝取料機(jī)，定員8 人。

2）加熱到1 200℃出爐鍛造，自由鍛鐓粗，扣出耳軸初型。

3）二次加熱出爐，用Φ100 沖頭沖孔，二次擴(kuò)孔用Φ180 沖頭，切出耳軸軸部。

4）三次加熱出爐，用合模鍛造，切邊模切除飛邊，再?zèng)_掉內(nèi)孔連皮。

由于鍛件為復(fù)雜形結(jié)構(gòu)，從預(yù)鍛到終鍛，需加熱3～4 次，鍛造操作難度增加，自由鍛鍛造耳軸初形，造成工人體力消耗大，且生產(chǎn)效率低下（每班鍛制不足20 件），原材料浪費(fèi)嚴(yán)重，鍛造模具成本高[1]。

現(xiàn)采用分體式鍛造，針對(duì)小型液壓支架千斤耳軸零件的特點(diǎn)：零件中部為薄壁圓筒，兩端為圓形銷(xiāo)軸， 整體為圓柱與球體相鉸接的復(fù)雜型鍛件結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2。經(jīng)過(guò)分析論證，采用分體式鍛造工藝：將其分成對(duì)稱(chēng)兩體，用圖3 和圖4 模具進(jìn)行鍛制。 其工藝流程如下：

圖2 耳軸零件

圖3 半耳軸制坯模

圖4 半耳軸成型模

①選用尺寸Φ150 mm×149 mm 圓棒料，18 kg，材質(zhì)27SiMn。 設(shè)備1T 鍛錘，定員5 人。

②加熱到1 200℃出爐鍛造， 用圖3 半耳軸制坯模，鍛出耳軸銷(xiāo)軸體部分。

③二次加熱出爐用圖4 半耳軸成型模彎曲成半體，并成形內(nèi)圓弧，留余量3～5 mm。

④將兩半體鍛接成形。

⑤經(jīng)毛坯檢驗(yàn)，產(chǎn)品合格率達(dá)99.8%，而且生產(chǎn)效率翻了兩倍。

ZF15000 支架立柱活柱底， 其零件為圓柱體和套筒類(lèi)相連體大形鍛件結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖5。原鍛造工藝為整體胎膜鍛造，鍛造工藝流程如下：

圖5 活柱底零件

①下料， 選用尺寸Φ350 mm×380 mm 圓棒料，288 kg 材質(zhì)27SiMn， 設(shè)備3T 鍛錘， 鍛造操作機(jī)，裝取料機(jī)，定員8 人。

②加熱到1 200℃出爐鍛造， 自由鍛拔長(zhǎng)至符合胎具尺寸，裝入胎膜鍛制，用Φ150 沖頭沖孔。

由于零件為大形鍛件， 加上設(shè)備能力有限，在鍛制過(guò)程中鍛件存在鍛不透現(xiàn)象，且有折疊，凹痕缺肉等缺陷，造成產(chǎn)品使用壽命縮短，再則鍛件鍛造過(guò)程中沖頭難以退出。

根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 現(xiàn)采用分體式鍛造工藝：將其分成套筒和圓柱體兩部分見(jiàn)圖6、圖7。

圖6 活柱底件1

圖7 活柱底件2

圖6 為套筒，鍛造工序?yàn)橐徊较铝瞎に?，選用管料Φ365 mm×60 mm×285 mm，128 kg 材質(zhì)27SiMn，設(shè)備帶鋸床，定員1 人。

圖7 為圓柱體，鍛造工藝流程如下：

①下料，選用尺寸Φ230 mm×319 mm 圓棒料、104 kg，材質(zhì)27SiMn，設(shè)備3T 錘，鍛造操作機(jī)，裝取料機(jī)，定員8 人。

②加熱到1 200℃出爐鍛造， 操作機(jī)夾住模具利用三噸錘最大打擊力快速鍛造成形。

3 效果

1）分體式鍛造減少了鍛件的整體用料（耳軸單件毛坯重量減少29 kg； 活柱底單件毛坯重量減少56 kg），而且節(jié)約了大批零件下一步機(jī)加工工時(shí)。

2）簡(jiǎn)化了鍛造工序，提高了設(shè)備利用率，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

3）鍛件質(zhì)量得到優(yōu)化，預(yù)防了鍛件因設(shè)備能力不足而造成的內(nèi)部組織鍛不透， 鍛件表面缺肉，折疊等缺陷。

4）分體式鍛造節(jié)約了大量鍛件模具制造費(fèi)用，降低產(chǎn)品制造成本，提高了液壓支架零部件使用壽命。

4 結(jié)語(yǔ)

分體式鍛造工藝的應(yīng)用改變了以前大中形形復(fù)雜類(lèi)鍛件整體鍛造工藝，在大型液壓支架立柱柱活柱底、各種千斤頂缸底耳軸制造中起到積極作作用。 有效降低了產(chǎn)品制造成本，每年可為該廠節(jié)約約支架制造，修理費(fèi)用達(dá)幾百萬(wàn)元[2]。分體式鍛造工藝的應(yīng)用為今后大中型復(fù)雜類(lèi)鍛件的鍛造提供了一種新的方法和思路，也可為鍛造行業(yè)相似鍛鍛造部件提供技術(shù)借鑒。