[實用新型]大型船用曲軸曲拐彎鍛精整裝置

無效

• 申請號: 200720185329.5
• 申請日: 2007-12-28
• 公開（公告）號: CN201154385Y
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 孫明月;陸善平;李殿中;李依依
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B21J5/02
• 分類號: B21J5/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 張志偉

技術領域

本實用新型屬于鍛造領域，具體地說就是一種大型船用曲軸曲拐彎鍛后的精整裝置，它適用于大型船用曲軸曲拐彎鍛精整模具的設計和制造過程。

背景技術

曲軸是大型船舶的心臟，大型船用曲軸(單拐重量常在5噸以上，整軸重量在50噸以上)由曲拐、主軸、法蘭軸、動力輸出軸幾部分組合而成，其中曲拐是半組合式曲軸上制造難度最大的部件，難點在于曲拐毛坯的彎曲鍛造過程，目前絕大部分半組合曲軸曲拐毛坯采用彎曲鍛造方法制造，這種方法的特點是操作簡便，產品型號范圍廣，對鍛壓設備要求不高。

常用的曲拐彎曲鍛造模具由彎曲上模、彎曲下模、插板等部分組成。首先將鍛坯拔長，鍛造成彎曲預制坯，然后將預制坯擺在U形彎曲下模上，將上模、預制坯、下模對中，用上模將預制坯壓入下模中，使預制坯發生彎曲，形成蝴蝶形狀，然后將插板放入兩曲臂之間，用上下平砧從曲柄銷端向曲臂端逐漸將兩曲臂向插板壓靠，最終完成成形鍛造。

在曲拐彎曲后的精整工序中，由于彎曲后的曲拐毛坯2開口較大，重心偏向曲柄銷20一端(圖1a所示)，很難使曲拐毛坯2在其中心線與水平線平行的狀態下平穩地擺放在下平砧3上，傳統的方法通常是在插入插板之前，首先將B端曲臂21向下擺放在下平砧3上(圖1b所示)，用上平砧1作用在T端曲臂的末端將曲拐毛坯2開口壓小(圖1c所示)，將曲拐毛坯2翻轉180°，T端曲臂向下，用同樣方法壓B端曲臂使曲拐開口進一步減小，保持曲拐毛坯2形狀對稱(圖1d所示)，并使曲拐毛坯2在其中心線與水平線平行的狀態下能夠平穩地擺放在下平砧3上。然后再通過操縱手13插入插板4(圖1e所示)，使用上平砧1從曲拐毛坯2的曲柄銷端向曲臂端逐漸將兩曲臂向插板壓靠(圖1f所示)，直到兩支曲臂平行(圖1g所示)，最后得到成形曲拐毛坯2(圖1h所示)。該傳統精整工序存在兩個弊端：第一，將B端曲臂向下擺放在下平砧3上，用上平砧1壓T端曲臂的末端使曲拐毛坯2開口減小，這將使T端曲臂僅以該曲臂的根部為軸旋轉，旋轉過程中該曲臂根部內表面面積急劇減小，形成折疊缺陷，該折疊缺陷在后續插入插板后的平整過程中無法消除，影響曲臂根部的鍛造質量，甚至會造成曲臂根部加工余量不足；第二，在將曲拐毛坯2開口壓小后，曲拐內開檔材質發生堆積，內開檔尺寸減小，此時插入插板4，插板前端已很難與曲拐內開檔中心區域接觸，這樣就在插板前端與曲拐內開檔中心區域之間形成空隙(曲拐毛坯內開檔中部的空隙18)，在上下平砧的擠壓作用下，空隙上下部分金屬很容易粘合在一起，由于曲拐毛坯2表面存在很厚的氧化皮，這種粘合不是冶金焊合，而只是該區域多余材質的堆積與重疊，從而形成類似折疊裂紋的缺陷，這給后續機加工增加很大難度。因此，采用傳統工藝進行精整，容易在曲拐內開檔形成折疊裂紋17和材質粘合的缺陷(壓合或粘合后的曲拐毛坯內開檔中部的類似折疊裂紋的缺陷19)，影響曲拐毛坯2的鍛造質量和后續機加工，甚至造成毛坯報廢。

目前，在采用彎曲鍛造得到的曲拐毛坯中，曲拐內開檔的折疊裂紋和材質粘合是造成毛坯報廢的最重要原因之一，因此必須設計一套合適的精整工序中使用的模具，以消除最終毛坯上的折疊裂紋和材質粘合缺陷。

隨著現代鍛造理論和計算機模擬技術的發展，采用模擬技術預測大型鑄鍛件的成形過程已進入實用階段。國際上開發出很多模擬軟件(如：ABAQUS，ANSYS，MARC，DEFORM等)來模擬金屬的塑性變形過程，并可進行模具的安全性進行分析。根據模擬結果，不但可以得到鍛件的最終形狀和尺寸，預測鍛件缺陷的類型和產生的位置，而且可以獲得模具承受的應力情況，確定模具的設計原則。通過在計算機平臺上的反復試驗，可以確定一種最佳的鍛造工藝，得到模具和毛坯的設計尺寸，采用計算機模擬技術對工藝進行設計和優化，可明顯縮短產品試制的周期，節省原材料、降低廢品率，進而降低生產成本。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種大型船用曲軸曲拐彎鍛精整裝置，采用該裝置對彎曲后的曲拐毛坯進行精整，能夠消除最終毛坯上的折疊裂紋和材質粘合缺陷，同時該裝置結構簡單，重量較小，拆卸、組裝方便，可重復使用，能夠滿足不同型號大型船用曲軸曲拐毛坯的彎鍛精整要求。

本實用新型的技術方案是：

本實用新型開發了大型船用曲軸曲拐彎鍛精整裝置，其主要內容包括：

1)設計曲拐彎鍛精整裝置

整套精整模具設有L形下砧、直立擋板、插板，直立擋板插裝在L形下砧的插槽內，用于阻擋精整過程中由于毛坯擠壓造成插板的向后退讓，用于精整曲拐毛坯的插板與直立擋板卡接。

模具各組成部分的特征如下：