单拐全纤维曲轴锻件的闭式挤压锻造工艺

摘要

本发明公开了一种单拐全纤维曲轴锻件的闭式挤压锻造工艺，包括中频感应加热、楔横轧制坯和闭式挤压终锻，闭式挤压终锻为：将轧制后的毛坯放置在闭式挤压终锻模中；上凹模（1）与下凹模（2）闭合后，左、右顶杆（3、4）同时向中间运动，与此同时，中间滑块（5）沿所述缺槽向前运动，共同挤压闭式挤压终锻模型腔内的毛坯，直至工件成形；左、右顶杆（3、4）及中间滑块（5）快速回程，返回起始位置，开启上凹模（1），取出工件。无飞镖，无须切边设备和工序，不会破坏锻件的部分金属纤维，锻件的机械高；通过增设中间滑块和缺槽，实现了部分材料非对称分布的曲拐部位的挤压锻造成型，突破了长期以来制约曲拐发展的瓶颈。

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域的金属塑性成形工艺，具体涉及一种单拐 全纤维曲轴锻件的闭式挤压锻造方法。

背景技术

单拐曲轴是小型汽油机及摩托车发动机的核心零件，对锻件毛坯的质量 及金属纤维流向要求非常高。传统的锻造工艺流程为：下料→加热→拔一端 杆部→拔另一端杆部→预锻→终锻→切边→检验入库；使用传统工艺生产， 由于锻件在终锻时产生大量飞边，经过切边工序后被切除，使成品锻件的部 分金属纤维被切断，从而降低锻件的机械性能。

国家知识产权局于2013年6月5日公开了一种“单拐曲轴锻件成形的方 法”专利号为201110124870.6，其方法步骤为：将加热到锻造温度的圆棒料 送至楔横轧模具中，经过轧制成形两端的轴杆部分，然后采用专用多向压力 机完成弯曲和镦挤工序，从而实现单拐曲轴的无飞边锻造。加工过程中无飞 边产生，无需切边设备和工序，显著提高了锻件的机械性能。该方法为实现 锻件中部的曲拐，采用了先弯曲后镦挤的工艺，相应地需要设计弯曲模具和 镦挤模具，弯曲的目的是实现曲拐部分材料的非对称分布，但增加了模具成 本和加工工序，降低了生产效率，但现目前，对于曲拐镦挤之前的弯曲工艺， 仍是必不可少的工艺，也是制约曲拐发展无法逾越的瓶颈。

发明内容

本发明针对上述技术问题进行改进，提供一种单拐全纤维曲轴锻件的闭 式挤压锻造工艺，无飞边产生、不需切边，同时省去弯曲工艺、制造成本低、 生产效果高。

为此，本发明提供的一种单拐全纤维曲轴锻件的闭式挤压锻造工艺，包 括以下工艺步骤：

步骤（一）中频感应加热：将选用的圆坯料采用中频感应加热炉加热到 始锻温度；

步骤（二）楔横轧制坯：将加热后的圆坯料在楔横轧机中通过楔横轧模 具轧制成毛坯，成型两端的轴杆部分，所述圆坯料在锻横轧模具的作用下， 径向压缩，轴向延伸，在模具旋转一周内实现在轴向上的材料体积分配；

关键在于，还包括步骤（三）闭式挤压终锻，所述闭式挤压终锻包括以 下分步骤：

（a）将轧制后的毛坯放置在闭式挤压终锻模中，所述闭式挤压终锻模包 括上凹模（1）、下凹模（2）、左顶杆（3）、右顶杆（4）和中间滑块（5），所 述上凹模（1）与下凹模（2）的扣合面上设置有供左顶杆（3）伸入并与闭式 挤压终锻模的型腔相通的左顶杆孔、供右顶杆（4）伸入并与闭式挤压终锻模 的型腔相通的右顶杆孔，所述上凹模（1）与下凹模（2）扣合面的中部后侧 设置有供中间滑块（5）安装的缺槽，所述缺槽前后延伸并穿过闭式挤压终锻 模的型腔后，伸到闭式挤压终锻模型腔的前方；

（b）所述上凹模（1）与下凹模（2）闭合后，左、右顶杆（3、4）同时 向中间运动，与此同时，中间滑块（5）沿所述缺槽向前运动，共同挤压闭式 挤压终锻模型腔内的毛坯，直至工件成形；

（c）所述左、右顶杆（3、4）及中间滑块（5）快速回程，返回起始位 置，开启上凹模（1），取出工件。

优选为，所述上凹模（1）与下凹模（2）的闭合方式，由设备顶置的锁 模液压缸向下运动使上凹模（1）与下凹模（2）闭合，形成完整型腔。

本发明的有益效果：

（1）相比传统的锻造工艺来说，该工艺锻件精度高，无飞边消耗，材料 利用率高；无飞边，无须切边设备和工序，不会破坏锻件的部分金属纤维， 锻件的机械高、生产效率高，成本低；

（2）相比专利号为201110124870.6的“单拐曲轴锻件成形的方法”来 说，省去了弯曲工艺和弯曲模具，在楔横轧制坯完成后，坯件不需要进行弯 曲，以直杆形状放入模具中进行闭式挤压终锻，直接挤压成最终毛坯，达到 毛坯设计图要求，节约了模具成本、提高了生产效率，通过增设中间滑块和 缺槽，实现了部分材料非对称分布的曲拐部位的挤压锻造成型，突破了长期 以来制约曲拐发展的瓶颈。

附图说明

图1是闭式挤压终锻模初始状态的透视图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是闭式挤压终锻模终止状态的透视图。

图4是图3的B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

一种单拐全纤维曲轴锻件的闭式挤压锻造工艺，包括以下工艺步骤：

步骤（一）中频感应加热：将选用的圆坯料采用中频感应加热炉加热到 始锻温度。

步骤（二）楔横轧制坯：将加热后的圆坯料在楔横轧机中通过楔横轧模 具轧制成毛坯，成型两端的轴杆部分，所述圆坯料在锻横轧模具的作用下， 径向压缩，轴向延伸，在模具旋转一周内实现在轴向上的材料体积分配。以 上两个步骤与专利号为201110124870.6的“单拐曲轴锻件成形的方法”的前 两个步骤相同。

区别在于：步骤（三）闭式挤压终锻，所述闭式挤压终锻包括以下分步 骤：

（a）将轧制后的毛坯放置在闭式挤压终锻模中，闭式挤压终锻模为可开 合结构，由上凹模1、下凹模2、左顶杆3、右顶杆4和中间滑块5组成。如 图2—3所示，上凹模1与下凹模2的扣合面上设置有供左顶杆3伸入并与闭 式挤压终锻模的型腔相通的左顶杆孔、供右顶杆4伸入并与闭式挤压终锻模 的型腔相通的右顶杆孔。上凹模1与下凹模2扣合面的中部后侧设置有供中 间滑块5安装的缺槽，缺槽前后延伸并穿过闭式挤压终锻模的型腔后，伸到 闭式挤压终锻模型腔的前方。工件6置于上凹模1与下凹模2围成的型腔内， 左顶杆3从左顶杆孔伸入，右顶杆4从右顶杆孔伸入，中间滑块5安装在滑 槽内，并可沿滑槽前后移动，从而挤压曲拐中部。

（b）上凹模1与下凹模2闭合后，左、右顶杆3、4同时向中间运动， 与此同时，中间滑块5沿缺槽向前运动，共同挤压闭式挤压终锻模型腔内的 毛坯，直至工件成形。左、右顶杆3、4从单拐的两端对工件6施压，中间滑 块5从单拐的中部一侧对工件6施压，强迫材料产生镦粗和挤压变形，从而 使材料充满型腔，直至左顶杆3、右顶杆4和中间滑块5压制到终止位置， 如图3、图4所示。

（c）左顶杆3、右顶杆4和中间滑块5快速回程，返回起始位置，开启 上凹模1，取出工件，实现一个锻件的生产循环。

最好是，上凹模1与下凹模2的闭合，由设备顶置的锁模液压缸向下运 动使上凹模1与下凹模2闭合，形成完整型腔。