拐臂鍛造工藝的優化

陳國紅 張進軍 段來山 金迎松 于海娟 黃冬鳳 廉榮光 肖海生

(武漢重工鑄鍛有限責任公司鍛造廠技術科，湖北430084)

拐臂是由矩形臺階和圓形臺階兩部分組成，且矩形臺階與下圓盤臺階中心不對稱，屬異形鍛件(拐臂鍛件見圖1)。在水壓機自由鍛造拐臂鍛件時，常規采用先壓橢圓形坯料，再用號印刀將矩形臺階號印出來，最后砧子沿號印刀口將矩形臺階壓出的鍛造工藝。這種工藝操作難度很大，對操作人員的技術水平及設備狀況要求很高，往往因為橢圓直徑大號印不齊以及號印深度淺、砧子壓出矩形臺階時尺寸難于控制導致該矩形臺階尺寸整體壓小，而使整個鍛件報廢。有時為了解決該問題，有些鍛造廠也把兩部分合并鍛成一個大橢圓件，從而使生產成本加大。

圖1 拐臂鍛件成品圖Figure 1 The finished product drawing for crank arm forging

為了解決以上問題，我廠利用制造成本較低的專用方形模具鍛造拐臂，該工藝成功解決了拐臂矩形臺階不易成形的問題。

1 拐臂老鍛造工藝存在的問題

在拐臂老鍛造工藝中，變形工序是第一火鐓粗，第二火拔長，第三火下料并將坯料壓成橢圓形狀，第四火號印、壓出矩形臺階后平整成形。鍛造拐臂最關鍵的就是第三火及第四火工序。

當使用號印刀號印時，由于橢圓直徑較大(約1 200 mm)，且與矩形中心偏心，在直徑方向的號印不規則。另一方面，因號印刀號印深度淺及壓矩形臺階時各個方向的送進量不相等，使矩形臺階的成形尺寸很難控制，最后造成矩形臺階尺寸整體壓小且外形極不規則。

2 改進后的新工藝

針對用老工藝生產時出現的問題，新工藝的重要改進是在壓矩形臺階時用了專用模具。新工藝主要工序見表1。變形工序是第一火次鐓粗；第二火次拔長；第三火次下料并將料壓成橢圓形狀；第四火次在料的上面放置專用模具，用砧子壓專用模具，將壓下量按工藝高度200 mm控制。吊下模具后，將矩形臺階外形用砧子整體修整，最后將圓形臺階滾圓成形。用此方法鍛造的拐臂合格率為100%，且鍛件外形極其規則便于后序加工。

表1 用專用模具鍛造拐臂的新工藝Table 1 The new forging process of crank arm with special mould

3 討論

一般鍛造拐臂的工藝都是將矩形臺階用號印刀號印出來，再沿著號印刀口用砧子向下壓出矩形臺階，這種號印成形的方法因鍛造過程操作難度大而不易控制矩形臺階的尺寸。從以往鍛造拐臂來看，在矩形臺階的尺寸相對于圓形臺階較小時能夠滿足加工要求，但在矩形的寬度及長度較大時則根本滿足不了鍛件加工要求。

改進后的新工藝采用了專用模具鍛造拐臂，鍛造操作方法簡單，矩形臺階外形尺寸容易控制，尤其是矩形臺階的高度可由壓下量自由控制。只要在橢圓形的料上放置專用模具時，測量好放置位置，且砧子壓下時各個方向壓下量均勻，則可成功壓出矩形臺階，并使矩形臺階尺寸精確符合工藝要求。

根據鍛造經驗，在第三火次將料滾成橢圓時，必須保證橢圓的短直徑尺寸大于等于圓形臺階的直徑尺寸1 250 mm并保證及橢圓的長直徑尺寸大于等于1 400 mm。

4 結論

(1)用專用模具鍛造拐臂的工藝可以成功解決矩形臺階不易成形的問題。

(2)用專用模具鍛造拐臂的工藝解決了矩形臺階與下圓盤臺階中心不對稱的問題。

(3)將料滾成橢圓時，必須保證橢圓的短直徑尺寸大于等于圓形臺階的直徑尺寸1 250 mm并保證橢圓的長直徑尺寸大于等于1 400 mm。

(4)專用模具使矩形臺階的尺寸更加精確，利于后續加工。