左曲轴热挤压成形工艺应用

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左曲轴是摩托车发动机的-个重要组成部分 ，采用热挤压成形工艺应用于左曲轴锻件的生产既能满足产品的品质要求，又能最大限度降低生产成本。经反复试制与经验积累，通过对左曲轴的工艺分析，采用逆向法计算零件毛坯，并调整凸、凹模间隙配合与飞边桥部宽度等-系列工艺改进措施，使左曲轴生产操作更方便、产品品质更稳定，从而最终确定了其热挤压成形工艺方案。

1 热挤压设计工艺图 1所示为摩托车发动机的左曲轴锻件图。其材料为 20CrMoH，质量 1.9 kg。基于体积不变原则，采用逆向法计算零件毛坯 ，经过分析、计算，此件 盘部 质量 为1.4 kg，杆部细长，质量为0.5 kg，不宜采用镦粗法锻造，于是决定采用热挤压成形工艺方法进行锻造。

图 1 左曲轴锻件图由于对热挤压工艺没有足够的经验，所以先设计了- 套试验性生产模具，进行小批量调试。初步设计工艺步骤作者简介：谢秀红(1971-)，女，江西樟树人，硕士研究生，高级工程师，研究方向为机械制造技术。

· 66· htp：∥ZZHD.chinajourna1.net.cn E-mail：ZZHD###chainajourna1.net.ca《机械制造与自动化》· 机械制造 · 谢秀红，等 ·左曲轴热挤压成形工艺应用为：第-步预锻先挤出部分杆部，第二步终锻再挤出其余的杆部并使盘部成形。其中杆部顶端最难充满 ，所以预锻时应让这-段先成形 ，使终锻时整个杆部容易成形。这样可以减小终锻时的挤压变形抗力，从而使盘部比较容易充满。这样设计，可使热挤压成形力旧能分散到各道工步上，缓解预锻挤压抗力较大的状况 ，以免预锻模提前报废。

杆部长度约为 8o mm，其中杆部顶端 30 mm长的-段与锻件图的最终形状相同。设计模具时，把闭式预挤压的凸、凹模作成单边间隙0.2 mm的圆柱面间隙配合，为了使终锻毛刺容易切除，又考虑到终锻时的挤压变形抗力不太大，所以终锻模设计成带有飞边槽的自由式挤压锻模 。(图3)。

图2 左曲轴预锻锻件图JL U'预锻模 终锻模图3 改进前模具结构图这时，拟定的工艺流程为：第-工步 ，坯料镦粗去除氧化皮；第二工步，闭式预挤压(带下顶杆)；第三工步 ，有飞边终锻 成形 (带下顶杆 )。其生 产的主要锻 压设备 为2 500 t热模锻压力机。

2 存在问题通过小批量的试生产，发现该方案预期的效果不太理想。主要存在以下几个方面的问题 ：1)预锻时，锻件毛刺包在凸模上，难以出模。

2)预锻的凸、凹模间隙难以调整 ，容易造成单边间隙过大或过小，致使预挤压形成的毛刺在圆周上分布很不均匀 ，妨碍预锻毛坯在终锻模的定位 ，而且毛刺会内翻被打Machine Building Automation.Jun 2013，42(4)：66～67进锻件中形成折叠，造成锻件报废。

3 工艺改进经过多次的分析、研究与反复试验，把预挤压模的凸、凹模圆柱面间隙配合改为斜度为 7。的圆锥 面间隙配合(合模时单边间隙为 0.2 mm)。这样-来，就克服了预锻时出模难的问题。此外，由于凸、凹模间隙是-个随时间变化的变量，压力机滑块越接近下死点，凸、凹模的间隙就越小(到下死点时凸、凹模的间隙为 0.2mm)，预锻时所产生的金属流动阻力也随着压机的下行而变得越来越大 ，所产生的闭式挤压力也就越来越大，这些 比较符合长锥杆件热挤压塑性成形变形力的函数分布规律 和曲柄压力机工作时的力学特点 J，使得预挤压成形更加轻松。这时，挤压所产生的毛刺在圆周上分布得也比较均匀，再加上毛刺呈圆锥面分布，终锻时就不会产生定位困难和毛刺向内翻形成折叠之类的问题了。同时，为了增大终锻时的成形力，使盘部更易充满，把终锻模的飞边桥部宽度从原来的10mm增加到 2Omm(图4)。

4 结语20预锻模 终锻模图 4 改进后模具结构图改进后的左曲轴热挤压成形工艺方案，克服了以往工艺方案的诸多缺点。它使得生产线上工人操作更方便、产品品质更稳定，而且更充分利用了模具资源，使锻模寿命获得了成倍地提高，从而大大降低了生产成本。经过 3个月时间的生产验证，未发现其他问题。经过不断努力 ，此项工艺也日趋完善，为南京汽车锻造有限公司创造 了巨大的经济效益。