[发明专利]一种大型曲轴弯锻模具

说明书

技术领域  本发明涉及一种锻造模具，特别是大型曲轴弯锻模具。

背景技术  曲轴是发动机中的关键零件之一，广泛应用于机车和船舶发动机上。大型船用低速大马力柴油机所用的锻钢曲轴，除少部分的小缸径低速机用整体曲轴外，其余大部分皆为半组合曲轴。半组合曲轴由自由端轴颈、输出端轴颈、中间主轴颈和曲拐组成，其中前三部分毛坯形状简单且尺寸不大，而曲拐形状复杂，尺寸大，是生产曲轴的关键。从某种意义上说，半组合曲轴制造的关键技术就是曲拐毛坯的锻造成形技术。对于单个大型曲拐的自由锻造，主要有块锻法，环锻法，镦锻法，模锻法，弯锻法等。其中，弯锻法的变形过程是，先将钢锭压成扁坯，然后经过粗锻成形，再依次进行弯曲和压平成形。该方法相对于前述几种成形方式，弯锻法模具简单，成形力小，对设备要求低，金属流线走向理想。因此，在制造半组合曲轴时，弯锻方法被广泛应用。但是也存在一定的不足：曲拐弯锻成形后，一般存在曲臂侧面展宽量大，曲拐销侧面及曲臂根部凹陷明显的缺陷，这些缺陷的存在影响着锻件的成形质量，不容易保证锻件的尺寸要求。由于毛坯上表面凹槽尺寸和侧面圆角及凹模开口宽度、凹模圆角尺寸对曲轴的成形有着一定的影响。在以往的弯锻成形中大多是通过协调这几个因素的关系，来减少成形缺陷。然而通过有限元模拟研究发现，改变毛坯形状和模具尺寸参数对上述缺陷改善情况都不明显。为了保证锻件最后的成形要求，很多情况只能增大机加工余量来减少缺陷，这不仅使得生产周期大大增长，更造成了材料的浪费。

发明内容  本发明的目的在于提供一种结构简单，安装方便，能有效地减少曲轴弯锻成形后缺陷的大型曲轴弯锻模具。本发明主要是在现有凹模两侧增设两块挡板。现有曲轴弯锻凹模是由水平的底座及下端固定于其上的两竖直侧板组成的槽钢形主体，在两侧板外部分别设有与其相连的筋板。在上述凹模两个侧板的两端分别设有将两侧板相连的两块挡板，最好挡板上边缘稍高于弯曲模下端与坯料的接触面，避免弯曲过程刚开始时的坯料向外侧流动。挡板的整体高度则应大于弯曲模的最大行程，即弯曲行程结束后，挡板的下边缘仍旧在弯曲模下端与坯料的接触面的下方。挡板与坯料之间留下少许的间隙，以方便下料。上述挡板可以与侧板固定连接，也可以通过紧固件活动连接。

当对坯料进行弯曲成形时，由于侧面挡板的作用阻碍了金属沿侧向的流动，此处金属沿着挡板内侧表面向阻力较小的曲臂根部开裆处流动。随着变形的进行，曲臂根部开裆处金属形成堆积。这部分金属填补了曲臂根部开裆处的缺陷，使开裆处尺寸能保证锻件尺寸要求。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明虽然结构简单，安装方便，但能阻止曲臂根部金属向曲拐两侧流动，减少了曲臂侧面展宽量和曲拐销侧面的凹陷量，使得曲臂根部的凹陷量基本消除，在一定程度上提高了锻件的成形质量以及材料利用率。

附图说明

图1是本发明凹模的俯视示意图。

图2是图1的Ａ-Ａ视图。

图3是本发明凹模的侧视示意图。

图4是本发明凹模工作状态主视示意图。

图5ａ是本发明锻件主视示意图。

图5ｂ是本发明锻件侧视示意图。

图6ａ是采用现有模具加工曲拐曲臂内侧凹陷量的检测图。

图6ｂ是采用本发明模具加工曲拐曲臂内侧凹陷量的检测图。

图7ａ是采用现有模具加工曲拐侧面展宽量的检测图。

图7ｂ是采用本发明模具加工曲拐侧面展宽量的检测图。

图8ａ是采用现有模具加工曲拐销侧面凹陷量的检测图。

图8ｂ是采用本发明模具加工曲拐销侧面凹陷量的检测图。

具体实施方式

在图1、图2和图3所示的大型曲轴弯锻模具的示意图中，凹模有由水平的底座1及下端固定于其上的两竖直侧板2组成的槽钢形主体，在两侧板外部分别设有与其相连的筋板3。在上述凹模两个侧板的两端分别设有将两侧板相连的两块挡板4。上述挡板通过紧固件5与侧板活动连接。在图4所示的本发明凹模工作状态主视示意图中，当对坯料6进行弯曲成型时，坯料置于上述凹模上开口上，弯曲模7置于坯料上，挡板上边缘稍高于弯曲模下端与坯料的接触面，挡板的整体高度大于弯曲模的最大行程，即弯曲行程结束后，挡板的下边缘仍旧在弯曲模下端与坯料的接触面的下方。挡板与坯料之间留下少许的间隙。本发明最终的锻件8，如图5ａ和图5ｂ所示。图6ａ是采用现有模具加工曲拐曲臂内侧凹陷量的检测图，图中曲拐曲臂内侧深色为凹陷区域，从图中可以看出凹陷量较大。图6ｂ是采用本发明模具加工曲拐曲臂内侧凹陷量的检测图，曲拐曲臂内侧基本没有深色凹陷区域，曲臂内侧凹陷基本消除。图7ａ是采用现有模具加工曲拐侧面展宽量的检测图，其侧面展宽量为1016.33毫米。图7ｂ是采用本发明模具加工曲拐侧面展宽量的检测图，其侧面展宽量为961.72毫米，比未设挡板的展宽量大大减少。图8ａ是采用现有模具加工曲拐销侧面凹陷量的检测图，图中深色区域为曲拐销凹陷处，从图中可以看出凹陷量较大。图8ｂ是采用本发明模具加工曲拐销侧面凹陷量的检测图，从图中可以看出凹陷量明显减少。