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E型螺栓是礦用輸送機重要的連接零件。其材料為40鋼,需模鍛成形,該零件因不同廠家鍛造工藝及鍛模設計的不同,造成了零件質量及成本的差異。為此,包括我廠在內的有關廠家多年來一直在對其鍛造工藝和模具設計進行著不斷探索。經過10幾年模鍛生產的實踐證明,我廠生產的E型螺栓鍛件具有質量好、性能優的特點,鍛件材料利用率達83%。降低了鍛件的成本,獲得了一定的經濟效益。鍛件工藝分析型螺栓屬枝芽、叉型混合類復雜模鍛件。三螺紋桿部用料少但長度相對較大,除螺紋桿外其余都是鍛后勿需機加工的黑皮面,它與一般模鍛件相比,更難于在模鍛錘上制坯。如果鍛件直接在鍛模中制坯,則會帶來鍛模尺寸大、鍛件材料利用率低和鍛造設備噸位增大等缺陷,很不經濟。根據鍛件批量、形狀、復雜程度、尺寸精度和技術條件,結合我廠的鍛造生產實際,對該鍛件制定了聯合鍛造的工藝方案。即先在自由鍛錘上預成形,然后在模鍛錘上終鍛成形。工藝過程為:下料加熱預成形加熱模鍛切邊校正熱處理。經過改進,毛坯質量由原來的4.0減少到3.8。圖2型螺栓預成形毛坯圖其中預成形(相當于制坯和預鍛)工序,可使毛坯在終鍛模膛中主要以鐓粗方式成形?？珊侠矸峙浣饘袤w積,從而獲得合理的中間形狀與尺寸,以利于終鍛的金屬流動,減少飛邊損失,提高鍛件材料利用率、鍛件質量和鍛模的使用壽命。其預成形毛坯圖如圖2所示。在模鍛成形中,經預成形加熱的坯料變形量較小,因而所需打擊力較小,一般只需36錘便可成形,鍛造效率高,鍛件質量好。在模鍛后增加熱校正工序,即切邊后立即在終鍛模膛中進行熱校正,可防止切邊后變形并提高鍛件的尺寸精度,從而有利于達到鍛件圖的要求。3鑲塊鍛模的可塑性設計型螺栓鍛模原設計大都為整體模。由于整體模在材料(5)、制造和熱處理等方面的費用高,因而,改為使用鑲塊鍛模(圖3)[1]。圖3型螺栓鑲塊鍛模圖3.1鑲塊鍛?？伤苄栽O計的難點鑲塊鍛?？伤苄栽O計,就是在不影響或有利于鍛模強度的前提下進一步改進鑲塊鍛模結構設計,以達到提高使用性能和優化設計的目的。其設計難點主要體現在以下3個方面:(1)型螺栓鍛件包容尺寸大,但鑲塊鍛模幾何尺寸小,硬度較高,韌性相對降低,強度不足,這不利于鑲塊鍛模的可塑性設計。(2)受傳統習慣設計模式的限制和束縛,有關鍛造文獻未深入介紹其設計有關內容[24],以及對可塑性設計缺乏足夠的認識和必要的研究,造成鑲塊鍛模設計的單一化、模式化和絕對化。(3)由于設計保守增大了設計保險系數,或由于無標準鑲塊模座等因素,造成設計時更趨于使用整體鍛模,而不使用鑲塊鍛模。3.2鑲塊鍛模的可塑性設計由上可見,設計與使用鑲塊鍛模的難點和重點是如何解決鍛模尺寸和強度的問題。我廠原設計的鑲塊鍛模長、寬、高尺寸為20070(其中200500),鍵槽長、寬、深尺寸為404040。按此設計的模膛到鍵槽的距離小,不能滿足鍛模的使用強度要求,從而影響了型螺栓鑲塊鍛模的使用壽命。針對該問題,我們在不重新設計和制造模座,不增加鑲塊模寬度和厚度尺寸的前提下,將鍵槽尺寸設計為402525,模具材料為5,硬度4147,從而有效地解決了鑲塊鍛模因局部尺寸或強度不足而影響整個鑲塊鍛模使用強度這一難題。同時,模塊中心接近鍵槽中心線和燕尾中心線,即模膛中心與鍛模中心基本重合,有效地減少了偏心力矩,改善了鍛模的工作條件,滿足和擴大了鑲塊鍛模的使用性能,確保了型螺栓在鑲塊鍛模上的鍛造成形。并有效地節約了模具鋼和制模費用,縮短了鍛模和鍛件的生產周期,降低了生產成本。綜上所述,型螺栓成形的鑲塊鍛模具有結構簡單、制造方便、成形能力強、使用壽命高和成本
