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浅谈锻造模具的优化设计
随着汽车、航天、造船等工业的不断发展,锻造部件正被越来越广泛的采用,然而我们现有锻造水平与国外发达国家相比还有很大的差距,。
本人结合自己多年在中重型汽车曲轴模具方面的一点设计经验,浅谈一下锻造模具设计的一些优化设计思路,主要围绕以下几方面展开:
1) 型腔锻件的减肥;
2) 模块结构的优化;
3) 模具分型的调整;
4) 模具三维造型中曲面造型质量的提升。
在经历了以上几方面的改进,锻造模具寿命会得到明显提高,材料利用率进一步提升,在节约了大量生产成本的同时,产品质量也得到了巩固和提升,对企业来说很好的实现了毛坯生产部门与成品机加工部门双赢的需求。
1分析问题的切入点
一提起毛坯给人的感觉好像是多一毫米不多,少一毫米不少的那种粗糙活的感觉,然而随着企业节能增效意识的不断增强,在实际的生产过程中毛坯的设计是有许多学问值得深究的,毛坯的质量又与模具的设计是息息相关的,其设计的合理性直接影响到锻造成本和加工成本的控制。如果毛坯余量较大,余量分布又不合理,会使锻造用原材料增加,机加工费用提高,反之余量较小会让锻造废品率增加。
因此锻造模具的优化设计首先应该考虑到锻造与加工对余量需求的一个最佳平衡点——即在保证加工余量最小化的同时,又要保证毛坯因加工量不足而产生的废品率在一个可控的合理范围以内。
2制定改善目标
由于我们锻造毛坯的主成型设备为对击锤,设备在工作过程中上下锤头磨合间隙较大,容易引起锻件错模,故模具型腔设计时主轴径和连杆径不易做过大减肥处理,由于设备自身特点决定无法实现在模具型腔内加装顶出装置,因此锻件拔模角不能进一步减小。这样减肥的重点只能放在锻件曲柄侧面的加工量方面。
主轴单边余量
连杆单边余量
曲柄主轴侧余量
曲柄连杆侧余量
锻件补焊率
模具平均寿命
锻件重量
成型打击次数
改造前
5
5


2%
2717
减少2~3Kg
减少1~2次
改造目标
4

1

1%
2900
3确定重点改善对象
曲面分型锻造主要生产工艺为:辊锻、预锻、终锻、切边、校正,各工序之间是一个连续和关联的的过程,其任何一个环节的变动都会引起其它环节的联动,正所谓牵一发而动全身。然而前三道工序是与锻件的最终成型质量相关,后两道工序与锻件的外观质量相关,因此改善的重点应放在前三道工序上。辊锻作用是合理分配原材料,满足锻件不同部位用料需求的变化;终锻事关最终锻件各部位具体成型尺寸;预锻在其以上两者之间起承上启下的过渡作用。从它们的工作原理和作用来看,我们把辊锻和终锻选定为此次改善工作中的重中之重。
4改善措施
4、1辊锻模具的改进
改善之前辊锻模具使用过程中存在的问题:
a) 辊制锻件长度不稳定,大小头长度不一致,锻件两端容易出现小折叠或缺材等缺陷。其产生的主要原因加热棒料入钳口的位置存在不足,设备一动作的时候棒料的钳制初始位置容易发生滑移。
b) 模具安装、拆卸、更换不方便,不利于车间的快速换产需求。
针对以上两个问题作出如下图所示改进方案:
原来辊锻模具更改后的辊锻模具
改进后的模具,棒料入钳口的位置,由原来的变形区调整为平缓的引导区,很好的解决了设备刚一开始动作时