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1、活塞锻 造模具 设计 及成型工 艺 吴 斌 ( 无 锡职 业 技 术学 院 江 苏 无锡 2 1 4 1 2 1 ) 摘 要 ： 通 过对 活塞零件 图的 分 析 ， 发 现 该 锻 件锻 件 形 状 复杂 、 腔 深 、 壁 薄难 成 形 ； 内腔 均 为 非加 工 面 ， 这就要 求锻 件表 面质量较 好 ； 内腔 的拔模斜 度 只允许 0 5 。 ， 脱模 困难 ； 为 顺利锻 出该锻 件 ， 经分 析采 用 反挤 压 的锻造 工 艺加 创新设 计 的卸料 装置 ， 经 实际生产验 证 ， 取 得 了良好 的使 用效果 。 关 键词 ： 活塞 ； 终锻 模膛 ； 预 锻模膛 ； 出坯 中
2、图分类 号 ： T G 3 8 6 4 2 文献标 志码 ： B Th e De s i ng a n d M o l di ng Te c hn o l o g y o f Pi s t o n Fo r g i ng Di e W U Bi n ( W u xi I ns tit ut e o f Te c h no l o gy，W ux i 21 41 21， Chi na ) Ab s t r a c t ：Af t e r a n a l y s i s of pi s t o n a c c e s s or y pl a ni t c a r l b e f ou nd t h
3、a t pi s t o n f o r gi ng d i e s h a ve t he f ol l owi n g c ha r a e t e r i s t i c s：( 1)Co m p l i c a t e d s h ap ede e p c a v i t y，t hi n wa l l ；( 2)Lu me n a r e n on ma c hi ni n g s u r f ac e s；( 3 )Dr a w t a pe r o f l ume n l e s s t ha n 0 5。 Thr ou gh r e s e a r c h of i n ve
4、r s e d e xt r u s i on f or gi ng t e c hni q ue s a n d i nn ov a t i v e di s c h a r g e de v i c e s，we f i nd t h e de s i g n a n d mo l d i n g t e c hn ol og y of p i s t o n d i e Thi s t e c hn ol og y ha s be e n pr ov e d out i n a c t u a l ma nu f a c t ur i ng a n d ha s g ot a g oo
5、d r e s ui t Ke y w o r d s ：p i s t o n，f i n i s h i n g i mp r e s s i o n b l o c k i n g i mp r e s s i o n ，e j e c t i o n 该活 塞是与 某机车 研究 所共 同开发 的机车 锻件 产品 ， 通常 活塞 的工作 特点是 承受很 大 的机械 负荷 ， 这就 对锻件 力学 性能要 求高 ， 流线按 锻件 形状分 布 ， 不能出现穿流、 涡流、 流线紊乱等缺陷。该锻件难点 在于 ： l是锻件 形状 复杂 、 腔深 、 壁 薄难 成形 。2是 内 腔均 为非 加 工 面
6、 ， 这 就 要 求 锻件 表 面 质 量 较 好 。3 是 内腔 的拔 模 斜 度 只允 许 0 5 。 ， 脱 模 困 难 ， 满 足 上 述 3点要求 。 必须 制 定合 理 的工 艺方 案 和设计 科 学 的模 具 。 1工 艺 设 计 及分 析 图 1为活 塞锻 件 图 ， 材 料 为 4 2 C r Mo ， 锻 件形 状 复杂 。重约 2 5 k g ， 外表 面 、 上平 面 和下 平 面有 单 而 5 mm 的加工余 量 ， 拔模斜 度 7 。 ； 内腔 所有 表 面都 不 加工 ， 根据 零 件 的 使用 要 求 拔 模 斜 度 最 大 为 0 5 。 。 由于内腔 的拔
7、模斜 度小 ， 锻造 时锻 件一定 包在 凸模 a l 7 3 3 ： 曲 k 6 一 ! I 一 W 土 f 、 I 图 1 活 塞 零 件 图 艚 、 、 坊 、 、 蛤 啊、 蛤 、 盼盼、 、 蛉蹄 鼯、 啊e 、 ! 矗 、 ： ：H 、 穹 I n d i c i d u a l T i n Ox i d e N a n o wi r e J J P h u s C h e m B ， 2 0 0 5 1 39： 1 9 23 1 3 I i L ij u n ， Z o n g F u j J a n ，C u i X i a o d o n g e t a 1 S t u c
8、t u r e a n d f i e l d e m i s s i o n o e r o e r t i e s i f S n ( ) 2 n a n o wi r e s J Ma t e r i a l s I e t t e r s 2 00 7， ( 01 )： 44 1 4 徐丰 半导体氧化物纳米结构的合成 、 光学及场发 射性 能研究 D 上海 ： 华东师范大学 ， 2 0 0 7 I 5 周 建新 王晓字 ， 陈强 ， 等 氧化锡纳米线的拉曼光谱 和 光致发光光谱研究 J 光散射学报 2 0 0 6 1 8 ( 3 ) ： 2 0 5 1 6 刘继 强 锡基氧化物锂离子电
9、池负极材料的研究 D 杭 州 ： 浙 江 大 学 2 0 0 7 * 国家自然科学基金资助项 目( No 5 0 5 7 2 1 2 2 ) 作 者简介 ： 闰晋东( 1 9 8 2 一 ) ， 男 ， 硕士研究生 ， 主要从事 自蔓延 高温合成材料 技术与应 用研 究。 收 稿 日期 ： 2 0 0 8年 9月 3日 责任 编辑王亚 昆 8 4 新技 术新 工艺 热加 工 工艺技 术与材 料研 究 2 0 0 9年 第 1 期 上 ， 锻件 必须加 外力才 能脱模 。 从打击力和生产现有设备 出发锻件在 2 5 0 0 t 的摩擦压力机上锻造 ， 该设备有下顶出装置 ， 如利用 设备的顶出装
10、置， 锻件必须倒放在模具中， 冲头部分 凸出在下模 ， 材料 的流动 主要 是 向下 流动 ， 关 键是 锻 前 ， 坯料在 凸 出的下 模上难定 位 ， 摆 放不好 就会产 生 侧 向力 ， 使 冲头折 断 。因此 考虑锻 件正放 在模具 中 ， 工艺方案定为反挤压， 坯料摆放定位容易， 但锻件会 包 在 凸模 上 ， 靠 自身的重 力不能脱 模 ， 必须 加外 力 。 2 模具设计 该锻 件形状 复杂 ， 考 虑锻件 一次成形 困难 ， 本想 设 置终 锻模膛 和预锻 模 膛 ， 但考 虑 到终 锻 时 如果 定 位不好 ， 容易产生折迭等缺陷 ， 因此就只设计了预锻 模膛 ， 热涨系数
11、为 1 O 1 2 ， 模 块 的 尺寸 为 6 0 0 mmx 6 0 0 mm， 导 向部分设 计 了 2个导柱 导套 。锻件 包在 凸模 上 ， 根据 冷冲模 的卸料原 理 ， 创新 设计 了 1 卸料 装置 。模 具 的 结 构 图如 图 2 。合 模 时 凸 模 向下 运 动 ， 当卸料板 碰到 凹模 ， 弹簧 压缩 ， 模 具 中 的坯 料 变 形 材料流动 ， 凸模继续 向下 ， 卸料板 上平 面碰到 i I l l 模 固 定 板 合 模 结 束 ， 锻 件 尺 寸 到 位 。 开 模 时 ， 锻8 件 随 凸模 向 上 运 动 ， 弹 簧 有 压 缩 3 专 8 一鱼 1 0
12、 下料 一l 表面清理 电炉加热 _ _ 出坯 锻造卜 一l 切边 H刻标记 H 检验l 下料 ： 检查材料牌号、 规格 、 炉批号 ， 在锯床上下 1 8 0 mm1 6 5 mm 的材 料 。 表 面清理 ： 打磨表 面缺陷及 毛刺 。 电炉加热 ： 采 用箱 式 电炉 加 热 ， 中 温 电 炉 预 热 9 0 0 C保温 6 0 mi n到规定 时 间后 ， 进 入 高温 电炉 加 热 ， 1 1 8 0保温 3 0 rai n ， 严 格控制 高温 电炉 的均 温 区， 按工艺规程规定要求 ， 控制装炉量。 出坯 ： 1 0 0 0 k g空气 锤 ， 按 图 3镦粗 。 图 3 出
13、坯 图 图 4 改进后的出坯 图 锻 造 ： 模 具按规 定进行 电加热 预热 ， 模 具预热 温 度 2 O 0 2 4 0 。锻 造前 及 时进 行模 腔 的 清理 和 均 匀喷涂 润滑 剂 。根 据 锻件 厚 度 的检 测 ， 及 时调 整 打 击次 数 和 打 击 力 选 择 的调 整 。注 意 锻 件 锻 后 的 砂冷 。 刻标记 ： 在 整个生产 流程 中 ， 应严格 按炉批号 规 定要 求 ， 进 行分 清 。锻后 在锻件 规定处 打钢号 。 检验 ： 根据 首件检验 结果 ， 注意及 时对模具 型腔 的必要 的修整 ， 发现锻件 错位 尺寸超差 时 ， 及 时对模 具 进行前
14、后纵 向或左右 横 向的错 位调 整 。 2 )试锻 按 上述 锻造 工 艺试 锻 ， 发 现底 部加 强 筋处 出现 缺 肉， 分 析发 现 由于 零 件 结 构 复 杂 ， 并 底 部 有 加 强 筋 ， 金属 流动 困难 ， 为使 金属 逐步地 以过渡 形式充 满 型腔 ， 改进 了出坯 图 ， 设 计 为锥 台形 ， 如 图 4 ， 出坯 在 锻件 的生产 中有 至关 重要 的 作用 ， 一 个 锻件 能 够顺 利锻 出与 出好 的坯 料 有直 接 关 系 ， 好 的坯 料有 利 于 金属 流动 ， 易于充满 模膛 。改进坯 料后 ， 加 强筋处 再 没有 出现缺 肉， 且 经解剖试
15、验流线 分布状 况 良好 。 锻件 的表面 质量好坏 主要在 于锻造前 坯料 氧化 皮有 没有 去除干 净 ， 一般 锻 件 生产 是 出坯 后立 即锻 造 ， 氧化皮 在 出坯 过程 中被去 除干净 ， 锻 造时坯 料表 面已基本 无氧化 皮 ， 活塞 由于 出坯 与 锻造 是 一火 完 成 ， 锻件 的表面质 量较好 。 关键 是创新 设计 的卸料装 置也发 挥 了应 有的作 用 。在 弹簧 的作 用下 ， 锻件被 强制从 凸模上 拉下 ， 这 为拔模斜 度小 的锻件 脱模 开拓 了思路 。 4 结 语 经 小批量 生产证 明 ， 该 模具型 腔设计合 理 ， 工艺 稳定 ， 锻造 出锻件质 量好 ， 满足产 品设计要 求 。 作者简介 ： 吴斌( 1 9 7 2 一 ) ， 男 。 讲师 ， 现从事模具 的设 计和教学 管理工作。 收稿 日期 ： 2 0 0 8年 5月 1 0日 责任 编辑吕德龙 新 技术新 工艺热加工 工艺技 术与材 料研 究 2 0 0 9 年 第 1 期 8 5