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亚兴精锻 | 开式锻造工艺与闭式锻造工艺

2018-12-17

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闭式锻造即无飞边锻造,一般只在回转体类产品上应用,如汽车变速箱齿轮、壳体、法兰类产品等。闭式锻造可以大幅提高材料利用率,提高模具寿命,同时可以取消切边工序,降低生产成本,是锻造生产的理想目标。本文主要选取非回转体类突缘为研究对象,分析其闭式锻造工艺,此工艺可以向同类产品推广。

(1)开式锻造工艺分析

锻件图设计

开式锻造工艺的锻件图外圆拔模斜度5°,分模线在外圆中间位置,锻件重量5.63kg。开式锻造模具设计与工艺:

制定开式锻造工艺流程为:加热→镦粗→预锻→终锻→切边→冲孔→热处理→表面清理。突缘的开式锻造为常规设计,镦粗工序为自由镦粗,镦粗高度130mm;预锻热锻件图如图3所示,设计在2500t锻压机上生产,预锻飞边厚度设计为4mm,终锻飞边厚度设计为3mm,采用切边冲孔联合模工艺,下料规格φ80mm×171mm,材料利用率83%,终锻打击力1878t,模具寿命7000件。

(2)闭式锻造工艺分析

锻件图设计

闭式锻造工艺的锻件图
外圆拔模斜度2°,允许上边缘充不满R≤3mm,毛刺≤1mm,锻件质量5.55kg。闭式锻造模具设计与工艺:

闭式锻造工艺最重要的是预锻模具的设计,预锻工步主要起到预成形和分料作用,按照以往经验设计,使用Forge软件模拟发现,当锻件充满时锻件两侧毛刺较高。预锻模具设计的合理,可以保证终锻件充满的同时不产生毛刺,非回转体突缘形状复杂,无法按照以往经验设计,必须对成形过程进行分析,科学合理的设计模具,才能实现闭式锻造工艺。制定闭式锻造工艺流程为:加热→镦粗→预锻→终锻→冲孔→热处理→表面清理,这里详细介绍预锻模具设计过程。
锻件毛刺示意图
预锻模具设计的难点是使金属向两侧扇形部位流动,保存足够的原材料进而使终锻工序充满同时不产生毛刺。在锻造过程中锻件最窄处首先充满,此处锻件厚度22mm,所以预锻件侧面的厚度尺寸设计为30mm,这样可以有效的避免成形过程出毛刺;锻件扇形部位两侧的尖角位置最难充满,为了使金属可以向尖角位置流动,在预锻件扇形边缘设计了7mm阻力墙,通过使用Forge软件模拟并优化设计,最终确定了预锻热锻件形状。
预锻锻件图(闭式)
镦粗工序为自由镦粗,设计要点是镦粗后坯料杆部可以放到预锻下模型腔中,最终镦粗尺寸为120mm;锻造过程设计在2500t锻压机上,采用简单模冲孔工艺,设计到400t冲床上,下料规格φ80mm×157mm,材料利用率90%,封料处高度尺寸设计为15mm,单边间隙设计为0.5mm,此结构中上下模压圈均采用螺栓紧固,便于模具拆装,节省装配时间,更换其他品种突缘时只需要更换上、下模,模具成本降低25%。
终锻模具总装图(闭式)
闭式锻造模拟分析:通过使用Forge软件模拟,坯料镦粗到120mm后可以摆放在预锻下模型腔中;预锻完成时预锻件厚度尺寸24mm,预锻件充满状态良好且无毛刺,预锻打击力300吨,预锻件模拟无折叠等缺陷。终锻完成时热锻件厚度尺寸20mm,锻件充满状态良好且无毛刺,终锻打力1740吨,终锻件模拟无折叠等缺陷。在实际生产过程中,符合模拟过程,工艺状态稳定,废品率仅0.5%,模具寿命可以达1万件,节省了切边工序,工作效率高。

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