頂鐓類軸類件頂出困難原因分析及改進

文/余意，高彬·陜西法士特齒輪有限責任公司

我公司在生產某中間軸鍛件時，采用的是局部頂鐓方式，在現場生產時，存在頂出困難，甚至頂不出的情況。分析頂出困難的鍛件，并拆開模具發現，在兩塊模具連接處有1 ～2 道明顯凹槽，中間軸鍛件在此凹槽處被明顯刮料。本文針對頂出困難的原因進行系統分析并改進，解決了頂出困難的問題，實現此中間軸鍛件連續生產。

為減輕操作工勞動強度，降低模具成本，改進頂鐓類軸類件模具結構。將下鑲塊模改為分體結構，如圖1 所示，圖1(a)為改前結構，圖1(b)為改后結構。將圖1(a)所示的下鑲塊模改為圖1(b)所示下鑲塊模和下鑲塊墊塊兩部分。

圖1 下鑲塊模改為分體示意

上述改進的優勢在于：⑴將下鑲塊模墊塊做成通用標準件，此部分不參與成形、壽命高，投制下鑲塊模時，可節約20.5kg 模具材料；⑵更改后的下鑲塊模重量為31.9kg，減輕了16.6kg，且無需安裝壓圈定位塊，減輕了操作工安裝模具時的勞動強度。

現場用上述改進后的模具結構，采用頂鐓成形方式生產某中間軸時，發現新模具裝上后生產不到1000 件時，就出現明顯頂出困難，甚至頂不出的情況，根本無法持續生產。觀察頂出困難的鍛件，發現頂出困難的鍛件在未參與成形部分有明顯刮料溝槽。拆開模具，在兩塊模具相接處有1 ～2 道凹槽(圖2)，在鍛件未參與成形部分此凹槽處被明顯刮料，即前述刮料溝槽，從而導致頂出困難(圖3)。

圖2 頂出困難模具凹槽

圖3 頂出困難鍛件刮料

原因分析

從上述頂出困難的現狀看，頂出時鍛件在下鑲塊模與下鑲塊墊塊相接處刮料，是造成頂出困難的主要原因。分析圖1(b)的模具結構可知，要避免刮料，就必須保證下鑲塊墊塊的內孔尺寸小于下鑲塊模的內孔尺寸。圖4 為下鑲塊模，圖5 為下鑲塊墊塊，下鑲塊模的內孔尺寸設計為下鑲塊墊塊內孔尺寸為，下鑲塊墊塊的內孔尺寸比下鑲塊模的內孔尺寸小0 ～0.2mm，可以保證下鑲塊墊塊的內孔尺寸小于下鑲塊模的內孔尺寸。

圖4 下鑲塊模

圖5 下鑲塊墊塊

下鑲塊模與下鑲塊墊塊在φ150mm 直徑處間隙配合，配合公差為H7f6，最小配合間隙0.043mm，最大配合間隙0.108mm。一旦下鑲塊模與下鑲塊墊塊在φ150mm 直徑處配合偏離中心，而下鑲塊模內孔直徑走下差，下鑲塊墊塊內孔直徑走上差，就存在下鑲塊模內孔局部小于下鑲塊墊塊內孔，從而在局部產生倒臺階(上面內孔小，下面內孔大)。在頂出時，鍛件就會在此倒臺階處刮料，在鍛件上刮下來的料無處流動，就會積累在下鑲塊模與下鑲塊墊塊相接處。隨著生產的鍛件越來越多，在此處積累的料越來越多，從而將下鑲塊模擠出凹槽，而刮料處的內孔也會被刮出凸臺，導致頂出越來越困難，從而引發最后的鍛件頂不出下鑲塊模的現象。

模具結構改進

通過上述分析，頂出時鍛件在下鑲塊模與下鑲塊墊塊相接處刮料，是造成頂出困難的主要原因。而在模具設計時，已經考慮到要保證下鑲塊墊塊的內孔尺寸小于下鑲塊模的內孔尺寸。但未充分考慮下鑲塊模與下鑲塊墊塊在φ150mm 直徑處存在配合間隙，就可能導致下鑲塊模與下鑲塊墊塊在配合面偏離中心，從而在局部產生倒臺階，鍛件就會在此倒臺階處刮料。

圖6 改進后下鑲塊墊塊

改進并修模后生產時頂出順利，未再出現上述鍛件頂出時刮料和頂出困難的情況。

結束語

分析某中間軸在鐓鍛成形時出現頂出困難的原因并進行改進，最終解決其生產時頂不出的問題，得出結論：頂出時鍛件在下鑲塊模與下鑲塊墊塊相接處刮料，是造成頂出困難的主要原因。下鑲塊模與下鑲塊墊塊在配合面偏離中心，可能導致下鑲塊模內孔局部小于下鑲塊墊塊內孔，從而在局部產生倒臺階，在頂出時，鍛件就會在此倒臺階處刮料。對于此類頂鐓類產品在模具設計時，必須保證下鑲塊墊塊的內孔尺寸也小于下鑲塊模的內孔尺寸。