試生產(chǎn)中出現(xiàn)鍛件質(zhì)量不穩(wěn)定和模具壽命太低等問題,導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn).質(zhì)量不穩(wěn)定的表現(xiàn)是鍛件同軸度超差且無規(guī)律,模擬分析了預(yù)鍛同軸度對(duì)成形凸模等效應(yīng)力和偏移量的影響,并通過提高坯料尺寸精度和調(diào)整鐓粗高度解決了同軸度的問題?使鍛件同軸度從最大直徑0.86mm減小到直徑0.4mm以內(nèi),確保了鍛件質(zhì)量穩(wěn)定合格.成形凸模失效的表現(xiàn)是磨損.模擬分析了不同材料,潤(rùn)滑系數(shù),凸模長(zhǎng)徑比對(duì)模具磨損量的影響,并通過實(shí)驗(yàn)確定,潤(rùn)滑劑采用水基石墨,凸模材料采用3cr2w8v鋼,將模具壽命從15000件提高到10000件以上,可以連續(xù)生產(chǎn)20h以上.最終實(shí)現(xiàn)班產(chǎn)不換模具且無廢品,達(dá)到自動(dòng)化生產(chǎn)的要求.

錨套屬于圓柱體錐孔件,廣泛應(yīng)用于各種工程.對(duì)強(qiáng)度有很高要求,傳統(tǒng)生產(chǎn)方式主要包括圓鋼直接機(jī)加工和開式熱模鍛等,這些傳統(tǒng)生產(chǎn)方式存在生產(chǎn)效率低,材料利用率低和加工成本高等問題,采用熱擠壓工藝能使錨套產(chǎn)品得到完整的金屬流線分布,提高錨套鍛件的整體力學(xué)性能及產(chǎn)品質(zhì)量,還可以節(jié)材、節(jié)能、降低生產(chǎn)成本。但常規(guī)熱擠壓工藝大多是在液壓機(jī)上的單工序擠壓成形，或多機(jī)連線的多工序熱擠壓，都依靠人工操作，生產(chǎn)效率很低，不適用于錨具這類量大面廣零件的大批量生產(chǎn)，本文針對(duì)這類典型鍛件，開發(fā)了熱模鍛壓力機(jī)多工位自動(dòng)化閉式熱擠壓工藝，優(yōu)化了閉式擠壓工藝參數(shù)，優(yōu)選了沖頭模具材料和潤(rùn)滑劑,在提高生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，獲得了理想的鍛件質(zhì)量和較高的模具壽命，提高了該類產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。鍛件

熱模鍛壓力機(jī)閉式熱擠壓自動(dòng)化生產(chǎn)工藝在國(guó)外已經(jīng)趨于成熟，而在國(guó)內(nèi)尚很少應(yīng)用，原因之一是自動(dòng)化閉式熱擠壓模具與其他熱成形模具相比壽命普遍較低。在熱擠壓過程中模具與坯料之間的熱交換，坯料變形及坯料與模具表面之間的摩擦引起的表層溫度升高對(duì)模具抗磨損能力有顯著影響另一原因是，在熱模鍛壓力機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化多工位閉式熱擠壓，各工位工序之間的關(guān)聯(lián)性極強(qiáng)，對(duì)成形工藝優(yōu)化和各工位模具的設(shè)計(jì)要求也很高。

本文以圓柱體錐孔件，錨套為典型零件，設(shè)計(jì)了適用于熱模鍛壓力機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)的四工位閉式熱擠壓工藝及熱擠壓模架和模具,解決了自動(dòng)化閉式熱擠壓工藝中鍛件同軸度超差和模具壽命偏低的問題.采用AFDEEX模擬分析軟件進(jìn)行閉式熱擠壓工藝優(yōu)化,通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化,最終得到質(zhì)量穩(wěn)定合格的鍛件,成形凸模可以連續(xù)生產(chǎn)8h以上,成功實(shí)現(xiàn)了錨套類零件閉式熱擠壓工藝的自動(dòng)化生產(chǎn).

1.工藝方案設(shè)計(jì)及試生產(chǎn)條件鍛件

錨套鍛件材料為20crmnti鋼,中間孔的深徑比平均為1.6,擠壓斜度為8°，同軸度要求直徑0.4mm以內(nèi),經(jīng)過工藝模擬,制定錨套的多工位閉式熱擠壓工藝流程為:下料--中頻加熱--鐓粗--預(yù)鍛--終鍛--沖孔.將反擠壓過程分為預(yù)鍛和終鍛兩個(gè)工步,預(yù)鍛工步的作用是為終鍛工步的成形凸模定位及提高終鍛凸模的壽命,也可以平衡各工位鍛造力和打擊能量.本文使用AFDEX模擬軟件驗(yàn)證上述工步,4個(gè)工位的最大載荷分別為270，920，1120和100kn成形消耗總能量為11.1kj.工位2的凸模等效應(yīng)力最大為443MPa,工位3的凸模等效應(yīng)力最大為521mpa,根據(jù)模擬結(jié)果顯示此工藝是可行的.

熱模鍛自動(dòng)化生產(chǎn)線包括:500kw中頻爐、1000t熱模鍛壓力機(jī)、步進(jìn)梁機(jī)械手、冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)、傳送系統(tǒng)及四工位模具模架。坯料加熱溫度為1150~1200°c，生產(chǎn)效率為每分鐘8件.實(shí)際測(cè)得如下數(shù)據(jù)：始鍛溫度為1050~1100°c,氧化皮厚度小于0.15mm,經(jīng)過冷卻潤(rùn)滑后的模具溫度可以保持在150°c左右.4個(gè)工位實(shí)際測(cè)得的載荷分別為250~300kn,1200~1500kn,1500~1700kn,100~200kn.鍛件

2.工藝調(diào)整及實(shí)驗(yàn)

根據(jù)上述模擬結(jié)果,并考慮自動(dòng)化生產(chǎn)的要求,對(duì)錨套鍛件的閉式熱擠壓工藝進(jìn)行調(diào)整.重點(diǎn)調(diào)整,鐓粗工步的直徑.經(jīng)過實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn),坯料鐓粗時(shí),鐓粗件高度降低2mm,直徑約增加直徑1mm,根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)來調(diào)整鐓粗件最大直徑與預(yù)鍛型腔內(nèi)徑的間隙,最終調(diào)整鍛件與型腔間隙在0.2~0.4mm左右,主要目的是盡量將鐓粗件在預(yù)鍛工位精確定位,減小因鐓粗件位置偏差產(chǎn)生的同軸度偏差.經(jīng)過工藝調(diào)整.預(yù)鍛件同軸度可以控制在直徑0.2mm以下,終鍛件同軸度在直徑0.4mm以下,達(dá)到鍛件圖要求.

通過模擬分析,明確了終鍛件同軸度和成形凸模等效應(yīng)力隨著預(yù)鍛件同軸度的增加而呈現(xiàn)增加趨勢(shì).預(yù)鍛件同軸度在直徑0.4mm以內(nèi)的模擬結(jié)果能滿足終鍛件同軸度和模具等效應(yīng)力的要求,根據(jù)模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果.調(diào)整鐓粗件高度,使鐓粗件的最大直徑與預(yù)鍛凹模的間隙在0.2mm~0.4mm之間,將終鍛件同軸度控制在直徑0.4mm以內(nèi),在鍛件質(zhì)量方面實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)無廢品的目的.通過模擬和實(shí)驗(yàn)對(duì)比,將模具材料和潤(rùn)滑劑更換為3cr2w8w鋼和水基石墨.將凸模壽命從1500件提高到10000件以上,可以連續(xù)生產(chǎn)20h以上不換模具,達(dá)到了自動(dòng)化生產(chǎn)的要求.鍛件