专利名称：船用大型柴油机曲轴曲拐制造工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及船用大型柴油机曲轴曲拐的生产工艺及装置。
背景技术：
随着我国船舶工业的迅速发展，目前我国造船业对船用锻件的要求急剧上升，这就要求我国的锻件制造厂家改变观念，尽快开发出新锻件和新工艺，满足造船业的要求，以减少进口。曲轴是大型船舶柴油机的重要部件，性能要求很高，按其制造方法可分为锻造或铸造的整体式曲轴；由锻造和铸造的曲拐组装或焊接的组合、半组合式曲轴。整体式曲轴受冶炼和锻造能力的限制，只局限于小型曲轴。大型曲轴必须采用组合法生产，组合式曲轴锻造的难点在于曲拐锻造。
目前世界上制造曲拐部件的方法主要是弯锻法，其次是块型锻造法、环锻法、模锻法。
弯锻法的变形过程是先压成扁坯，然后在弯曲模架上弯曲，再修整成形。它的最大优点是成形容易，金属纤维流向好，所需装置功率相对较小。目前世界上大多数国家多采用此方法生产曲拐，但因弯锻时容易发生折叠，合格率不高，且火次高、能耗大、时间长、成本较高。
块型锻造法是将毛坯锻成一个方块，再机加成形。用这一方法锻制曲拐不仅余量大，成本高，而且质量差，加工后曲臂内侧常出现严重鬼线以及疏松等缺陷，合格率不高。
环锻法是用空心钢锭或经冲孔的钢环先锻出U型毛坯，然后压出毛坯两面的锥度，再通过带有一个模锻块的立式模使毛坯成形。它的优点是零件加工余量小，受力状态好，同时有较好的金属流向。但是这种方法成形困难，工艺复杂，不易操作。
模锻法只有日本制钢所曾用过，是在100MN自由锻水压机上进行的胎模锻，但因其工装费用高，使用装置吨位大，成本很高，日本目前已放弃此方法。
由于大型曲轴曲拐的生产难度大及其他原因，目前，国内船用大型柴油机曲轴全部依赖进口，价格高、周期长。曲轴已成为我国船舶工业发展的“瓶颈”，为国内造船工业的发展，必须实现曲轴的国产化。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种合格率高、金属流线良好、组织致密、机加费用低、材料利用率高、工序短、成本低的船用大型曲轴曲拐的制造工艺及装置。
本发明目的的实现方式为船用大型柴油机曲轴曲拐制造工艺，其具体步骤为1、制坯通过倒棱、镦粗、拔长把钢锭压成长、宽、高等符合要求的块形毛坯，2、先将凹模预热到200～300℃，将加热好的坯料放入凹模内，开进水压机，3、将镦粗盘缓缓放下，再缓缓加压，将坯料推到凹模底并加压，使坯料产生一定量的镦粗变形，直至坯料贴紧模壁为止，4、卸下镦粗盘，开出水压机，将镦粗盘调走，5、再开进水压机用板形冲头将坯料冲一定深度的浅槽，提起冲头，在槽内加入适当碳粉，再冲压到规定的深度后退出冲头，开出水压机，将工件顶出，6、模锻变形完后，再进炉热处理。
船用大型柴油机曲轴曲拐制造装置，包括模锻水压机、凹模部件及板形冲压头部件，凹模部件有四块凹模块2、5，四块凹模块上下分别用压模圈1、定模圈3固定，定模圈3中部有顶出杆4，板形冲头部件的板形冲头17上部有冲头调整座12，冲头上部装一垫片13，垫片两边有调节杆15、调节螺母14，下部有镦粗盘18，镦粗盘18通过装卸销16与板形冲头17相连。
用本发明方法，可生产出MAN B&M和WNSD柴油机全部机型的曲轴曲拐部件，机型包括6S35MC、6S42MC-7、6S46MC-C、6L50MC-5、6S50MC-6、6S50MC-C、6L60MC、6S60MC-6、6S60MC-C、6L70MC-6、6S70MC、6K80MC-C、7S80MC-C、6S90MC-C、7K98MC-C。
本发明工序短、效率高，生产的船用大型柴油机曲轴曲拐，经检测，证明其尺寸、外形、内外质量和机械性能好。
图1a、b是凹模部件结构主、侧视1c是图1a的俯视1d是图1b的仰视2a、b是凹模部件结构主、侧视中还有模底块6、螺钉7、垫圈8、定位销9、10、内六角螺钉11。
具体实施例方式
本发明的制造工艺具体步骤为制坯，加热，凹模预加热，将坯料放入凹模内，将镦粗盘缓缓放下，缓缓加压，将坯料推到凹模底并加压，使坯料镦粗变形，直至模壁，卸下镦粗盘，将镦粗盘调走，用板形冲头将坯料冲一定深度的浅槽，退出冲头，顶出工件，进炉热处理。
制造装置包括模锻水压机，由凹模块、压模圈、定模圈组装的凹模部件，由板形冲头、镦粗盘等组装的板形冲头部件。
下面参照附图详述本发明，模锻变形前先将凹模预热到200～300℃，在凹模底部加入少许碳粉，凹模内表面、冲头表面涂脱模剂，以便出模。将加热好的坯料放入凹模内，放正放好，开进水压机。将镦粗盘缓缓放下，看是否正对毛坯，调整好后，再缓缓加压，将坯料推到凹模底并加压，使坯料产生一定量的镦粗变形，直至坯料贴紧模壁为止。然后卸下镦粗盘，开出水压机，将镦粗盘调走。再开进水压机用板形冲头将坯料冲一定深度的浅槽，提起冲头，在槽内加入适当碳粉，再冲压到规定的深度后退出冲头，开出水压机，将工件顶出，进炉热处理。
镦粗变形时，采用了从局部变形到全面变形的过程，从而减少镦粗变形力，为此，就可以用较小吨位的水压机生产较大的曲轴曲拐。
参照图1，凹模部件采用四块凹模块加一个压模圈和一个定模圈组装而成，这样既有利于模具的制造、降低成本，又全面提高了凹模的使用性能使模具不易变形和产生裂纹，将显著提高模具的使用寿命。
参照图2，板形冲头部件由冲头调整座、板形冲头、调节杆、装卸销、镦粗盘组装而成，其特点是板形冲头位置的前后、左右、旋转角度可以在一定范围内调节，这样就可以确保冲头与凹模的吻合，以防止变形过程中的模具损坏。另外在板形冲头上挂上镦粗盘，镦粗盘在使用过程中，可以装卸自如，镦粗盘的使用使毛坯镦粗变形和挤压变形可以同时进行，也就是一起完成，提高了生产效率。
两套模具均设计了导向轨和导向槽，确保曲拐在变形过程中产生的偏心控制在要求范围内，从而大大提高了曲拐产品合格率和材料利用率。
权利要求
1.船用大型柴油机曲轴曲拐制造工艺，其特征在于，其具体步骤为1)制坯通过倒棱、镦粗、拔长把钢锭压成长、宽、高符合要求的块形毛坯，2)先将凹模预热到200～300℃，将加热好的坯料放入凹模内，开进水压机，3)将镦粗盘缓缓放下，再缓缓加压，将坯料推到凹模底并加压，使坯料产生一定量的镦粗变形，直至坯料贴紧模壁为止，4)卸下镦粗盘，开出水压机，将镦粗盘调走，5)再开进水压机用板形冲头将坯料冲一定深度的浅槽，提起冲头，在槽内加入适当碳粉，再冲压到规定的深度后退出冲头，开出水压机，将工件顶出，6)模锻变形完后，再进炉热处理。
2.船用大型柴油机曲轴曲拐制造装置，其特征在于包括模锻水压机、凹模部件及板形冲压头部件，凹模部件有四块凹模块(2)、(5)，四块凹模块上下分别用压模圈(1)、定模圈(3)固定，定模圈(3)中部有顶出杆(4)，板形冲头部件的板形冲头(17)上部有冲头调整座(12)，冲头上部装一垫片(13)，垫片两边有调节杆(15)、调节螺母(14)，下部有镦粗盘(18)，镦粗盘(18)通过装卸销(16)与板形冲头(17)相连。
全文摘要
船用大型柴油机曲轴曲拐制造工艺及装置，涉及船用大型柴油机曲轴曲拐的生产工艺及装置。制造工艺具体步骤为制坯，加热，凹模预热，将坯料放入凹模内，将镦粗盘缓缓放下，缓缓加压，将坯料推到凹模底并加压，使坯料镦粗变形，直至坯料贴紧模壁，卸下镦粗盘，将镦粗盘调走，用板形冲头将坯料冲压到规定的深度后，退出冲头，顶出工件，进炉热处理。制造装置包括模锻水压机，由凹模块、压模圈、定模圈组装的凹模部件，由板形冲头、镦粗盘等组装的板形冲头部件。用本发明可生产MAN B&M和WNSD低速大马力柴油机全部机型上的曲轴曲拐部件，用本发明方法生产的曲轴曲拐的尺寸、外形、内外质量和机械性能均达到国际标准，完全能用于船用大型柴油机曲轴。
文档编号B21J1/00GK1616162SQ200410060819
公开日2005年5月18日 申请日期2004年9月9日 优先权日2004年9月9日
发明者周德祥, 邹卫, 沈成义, 徐杰, 谈力, 陈国遂, 吴宏伟 申请人:武汉重工铸锻有限责任公司