一种船用低速柴油机曲柄锻件的挤压成型装置及成型方法与流程

本发明涉及一种挤压成型装置，尤其是一种船用低速柴油机曲柄锻件的挤压成型装置及成型方法。

背景技术

曲拐作为构成半组合式大型船用曲轴的重要部件锻造难度较大，并且其体积大、成形复杂，还要要求锻件具有良好的纤维流向性。

现有的大型曲拐的锻造方法有以下几种：

第一种，块型锻造法；块型锻造法的成形过程如图1所示，将曲柄毛坯锻造成一个有棱角的方块，再通过机械加工切除多余金属的一种曲柄成形方法这种方法的优点是：形状简单，成形容易，无需模具锻造，锻造火次少；这种方法的缺点是：该方法生产的锻件不仅加工余量大，成本高，而且质量很难达标，废品率较高。

第二种，环锻法；环锻法的成形过程如图2所示，用空心钢锭或经冲孔的钢环先锻出u型毛坯，然后利用压机压出毛坯两面的锥度，再通过带有一个模锻块的立式毛坯使毛坯成形。其优点是零件加工余量小，机械加工后在曲臂和曲柄销上不会出现夹杂物，同时具有较好的金属流线。这种方法的缺点是：成形困难，工艺复杂，材料利用率和成形性较差，锻件中还可能出现气孔等缺陷。

第三种，模锻法；模锻法的成形过程如图3所示，首先通过倒棱、镦粗把钢锭压成块状毛坯，然后将其放进模腔内，盖上压实模，用液压机强压，进一步压实钢锭内部疏松等缺陷，并使底部充满模腔，最后压入冲头劈开坯料反挤，使之成形为曲柄左右臂。其优点使内部组织致密，不破坏曲柄金属的纤维流线，合格率较高，锻造工序时间短，材料利用率也较高；这种方法的缺点是：工装费用高，成形力大，设备吨位大，操作困难，后期脱模难。

第四种，弯锻法；弯锻法的成形过程如图4所示，先制造成单拐形状坯料，然后在弯曲模架上弯曲，最后修整成形。这种方法的缺点是：合格率低，能耗高，成本高。弯锻法主要包括预锻成扁坯，弯曲和压平三个阶段。先压成扁坯，然后在弯曲模架上弯曲，最后压平修整成形。这种方法最大的优点是模具简单，所需成形力较小，操作方便，成形容易，金属纤维流向好。但缺点是在弯锻过程中易产生折叠、超宽等缺陷，对锻件质量和材料利用率影响较大。

第五种，镦锻法，镦锻法的成形过程如图5所示，镦锻法主要优点是：材料利用率高，金属锻造流线连续性好，机械加工余量也较小，机械加工时间短，综合机械性能也较稳定。此锻造方法的缺点是需要一套专用的锻模及其附属设备，制造成本较高，不适合小批量生产。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种可以大大减小曲柄锻件尺寸余量，从而减小锻坯重量，减小机加工余量，提高材料利用率，降低制造成本的一种船用低速柴油机曲柄锻件的挤压成型装置及成型方法。

为实现上述目的，本发明提供一种船用低速柴油机曲柄锻件的挤压成型装置，包括挤压内套、外套体、上冲头与移动台板，所述挤压内套、所述外套体与所述移动台板的中心位置相对应，所述外套体位于所述挤压内套的外侧，所述挤压内套包括内套体、与位于其底部的内套底板，所述外套体与所述内套底板固定在所述移动台板上，所述上冲头可上下移动的设置在所述内套内部的坯料中。

上述的一种船用低速柴油机曲柄锻件的挤压成型装置，其中，所述内套体包括外侧板套、与位于其内部的内侧板套构成，所述内侧板套的内部形成坯料容腔。

上述的一种船用低速柴油机曲柄锻件的挤压成型装置，其中，所述移动台板包括底板、导轨组件、连接板与挤压轴垫板，所述连接板通过螺栓与所述挤压轴垫板相连接，所述挤压轴垫板与所述导轨组件上，所述导轨组件固定在所述底板上，所述内套底板固定在所述连接板上。

上述的一种船用低速柴油机曲柄锻件的挤压成型装置，其中，在所述外套体的内表面涂抹有由二硫化钼与铅粉制备而成的润滑剂。

本发明还提供一种船用低速柴油机曲柄锻件的挤压成型装置的成型方法，包括以下步骤：

步骤1、制坯：将下注钢锭自由锻方式压成方形毛坯；

步骤2、挤压模具组装；

步骤3、挤压模具润滑：对模具内腔以及冲头外表面均匀喷涂xb-59高温润滑脂；

步骤4、挤压模具预热；

步骤5、坯料加热；

步骤6、除磷：在将加热坯料运向挤压机过程中进行除磷处理；

步骤7、挤压成型；

步骤8、退模：将挤压坯冷却至100℃左右后，移动平台回至装料工位退料；

步骤9、吊出工件，进炉热处理。

上述的成型方法，其中，在步骤2中包括以下子步骤：

步骤21、将挤压内套按图纸位置对接并放置到移动台板上形成模具整体，使得挤压内套的中心线与移动台板的中心位置相对应；

步骤22、外套体的内表面涂抹有由二硫化钼与铅粉制备而成的润滑剂，将外套体与挤压内套组装成挤压模具下模，并使得挤压模具下模的中心线与移动台板设定的中心位置相对应，并通过压板和螺栓沿着外套体固定槽将挤压模具下模进行固定；

步骤23、将冲头固定到主机挤压模垫板上，与挤压模中垫板中心对中找正后固定，人工、转盘配合起重机将固定螺母选入冲头上，使冲头固定到挤压模中垫板上；

步骤24、退料装置固定在主机支撑梁中间的液压缸上，用于退出坯料。

上述的成型方法，其中，在步骤4中包括以下子步骤：

步骤41、采用电加热片对模具进行预热，使得模具的预热温度大于350℃以上；

步骤42、采用电加热片对冲杆进行预热，预热温度大于350℃；

步骤43、模具预热到指定温度后，检查模具润滑情况。

上述的成型方法，其中，在步骤5中包括以下子步骤：

步骤51、将坯料放置在台车加热炉的垫铁和防护架上；

步骤52、加热到温后，台车开出，用吊具吊取，吊运至挤压机预设模具工位；

步骤53、热锻坯到达预定工位处，坯料与模腔对正，竖直放入模具中。

上述的成型方法，其中，在步骤7中包括以下子步骤：

步骤71、坯料放入模具后，将移动台板推入冲孔工位；

步骤72、到达冲孔工位后，动梁向上移动550mm，冲压深度500mm，动梁回到零位，向500mm深孔加入气化剂，动梁再向上移动2500mm，完成冲压，用时3min。

步骤73、动梁回到零位，冲头退出模具。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明能够大大减小曲柄锻件尺寸余量，从而减小锻坯重量，减小机加工余量，提高材料利用率，降低制造成本；

本发明能够实现快速成形脱模，连续化程度高，从而缩短产品的制造周期，效率高，并且操作简单；

本发明所制造的大型船用曲柄的金属流线性好，组织致密，机械性能好。

附图说明

图1是现有技术块型锻造法的成形过程的示意图；

图2是现有技术环锻法的成形过程的示意图；

图3是现有技术模锻法的成形过程的示意图；

图4是现有技术弯锻法的成形过程的示意图；

图5现有技术镦锻法的成形过程的示意图；

图6为本发明的结构框图；

图7为图1的侧视图；

图8为图1的俯视图；

图9为装料示意图；

图10a与图10b为毛坯的示意图；

图11a与图11b为形成的曲拐示意图。

主要附图标记说明如下：

1-上冲头；2-外套体；3-外侧板套；4-内侧板套；5-内套底板；6-坯料；7-移动台板；71-底板；72-导轨a；73-导轨b；74-连接板；75-挤压轴垫板

具体实施方式

如图7至图11b所示，本发明提供一种船用低速柴油机曲柄锻件的挤压成型装置，包括挤压内套、外套体2、外套体21与移动台板7，挤压内套、外套体2与移动台板7的中心位置相对应，外套体2位于挤压内套的外侧，挤压内套包括内套体、与位于其底部的内套底板5，外套体2与内套底板5固定在移动台板7上，外套体21可上下移动的设置在内套内部的坯料6中。

其中，内套体包括外侧板套3、与位于其内部的内侧板套4构成，内侧板套4的内部形成坯料容腔。

其中，移动台板7包括底板71、导轨组件、连接板74与挤压轴垫板75，连接板74通过螺栓与挤压轴垫板75相连接，挤压轴垫板75与导轨组件上，导轨组件固定在底板71上，内套底板715固定在连接板74上。

其中，挤压轴垫板75包括采用950材料制成的挤压轴垫板和采用755材料制成的挤压轴垫板。

导轨组件包括导轨a72与导轨b73。

另外，在外套体2的内表面涂抹有由二硫化钼与铅粉制备而成的润滑剂。

本发明还提供一种船用低速柴油机曲柄锻件的挤压成型装置的成型方法，包括以下步骤：

步骤1、制坯：将下注钢锭自由锻方式压成方形毛坯。

步骤2、挤压模具组装。

在步骤2中包括以下子步骤：

步骤21、将挤压内套按图纸位置对接并放置到移动台板上形成模具整体，使得挤压内套的中心线与移动台板7的中心位置相对应；

步骤22、外套体2的内表面涂抹有由二硫化钼与铅粉制备而成的润滑剂，将外套体与挤压内套组装成挤压模具下模，并使得挤压模具下模的中心线与移动台板设定的中心位置相对应，并通过压板和螺栓沿着外套体固定槽将挤压模具下模进行固定；

步骤23、将冲头固定到主机挤压模垫板上，与挤压模中垫板中心对中找正后固定，人工、转盘配合起重机将固定螺母选入冲头上，使冲头固定到挤压模中垫板上；

步骤24、退料装置固定在主机支撑梁中间的液压缸上，用于退出坯料。

步骤3、挤压模具润滑：对模具内腔以及冲头外表面均匀喷涂xb-59高温润滑脂。

步骤4、挤压模具预热。

在步骤4中包括以下子步骤：

步骤41、采用电加热片对模具进行预热，使得模具的预热温度大于350℃以上；

步骤42、采用电加热片对冲杆进行预热，预热温度大于350℃；

步骤43、模具预热到指定温度后，检查模具润滑情况。

步骤5、坯料加热。

在步骤5中包括以下子步骤：

步骤51、将坯料6放置在台车加热炉的垫铁和防护架上；

步骤52、加热到温后，台车开出，用吊具吊取，吊运至挤压机预设模具工位；

步骤53、热锻坯到达预定工位处，坯料6与模腔对正，竖直放入模具中。

步骤6、除磷：在将加热坯料6运向挤压机过程中进行除磷处理。

步骤7、挤压成型。

在步骤7中包括以下子步骤：

步骤71、坯料6放入模具后，将移动台板7推入冲孔工位；

步骤72、到达冲孔工位后，动梁向上移动550mm，冲压深度500mm，动梁回到零位，向500mm深孔加入气化剂，动梁再向上移动2500mm，完成冲压，用时3min。

步骤73、动梁回到零位，冲头退出模具。

步骤8、退模：将挤压坯冷却至100℃左右后，移动平台回至装料工位退料；

步骤9、吊出工件，进炉热处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。