同一型砧上锻造多台阶变化半径轴的方法与流程

本发明涉及一种采用型砧在自由锻水压机或自由锻锤上锻造大型轴类锻件的加工方法，尤其是涉及在台阶轴型砧上，锻造同一轴上分布多个不同半径截面的大型台阶轴锻件的方法。

背景技术：

大型锻件具有品种多、批量少，外形尺寸和重量大，生产周期长、造价高，工艺过程复杂，质量要求严格，生产费用高的特点。大型锻件一般用钢锭直接锻造成形，由于钢锭内存在大量铸造缺陷，如偏析、疏松、夹杂等，而且钢锭越大，缺陷越严重，这给锻造生产带来了极大的困难，尺寸精度、组织性能和表面质量难以控制。大型锻件必须通过合理的锻造工艺来改善或消除这些缺陷，并达到所需的零件形状，最终获得尺寸精度、组织性能和表面质量均满足要求的锻件。在这种情况下，如何保证锻件的质量和性能是这类锻件生产的关键。因此大锻件锻造的任务不仅是要得到一定形状和尺寸的锻件，重要的是通过锻造工艺改善铸态组织，焊合内部缺陷，使金属内部组织延主变形方向进行分布，保证零件主变形方向的性能。而大型锻件传统生产方式主要依靠工程经验，多采用试错法，难以对材料的应力应变状态、温度分布、宏微观组织结构的演化和残余应力等进行有效预测，也无法对锻件的外形尺寸进行准确的控制，因而容易发生大锻件报废的事故，在经济和时间上带来巨大的损失。即使已经投入使用的大型锻件，也不可避免的存在缩孔、疏松、夹杂、偏析、热裂、冷裂、混晶等缺陷，导致很多大件带伤运行。因此，大锻件的传统生产方式已无法保证现代化产品生产的各种要求。大型轴类锻件主要包括大型轧辊、传动轴、汽轮机转子等，一般用于机器设备的关键和核心部位，对质量要求十分严格。同一般锻件相比，大型轴类锻件的锻造主要有镦粗和拔长两个基本工序，其中拔长是影响大型锻件质量的主要工艺。钢锭通过拔长使其截面减小，长度增加，同时打碎碳化物、锻合内部疏松和孔洞、细化铸态组织而获得均质致密的锻件。现有台阶轴采用机械加工、平砧自由锻、多套型砧自由锻技术实现。机械加工通过切削去除多余材料形成台阶，其材料利用率低、主变形方向力学性能差；平砧自由锻采用拔长-镦粗-拔长工序获得力学性能优异的台阶轴，但其质量依赖于操作者的技术水平，导致批次稳定性差、组织性能不均一；采用多套型砧自由锻造的多台阶轴，不仅能保证台阶轴不同截面半径尺寸的精度，而且能解决平砧自由锻锻透性差、拔长效率低、锻造火次多，能源浪费严重的问题，但每一台阶都需要一套型砧，型砧数量多，制造成本高、需频繁更换型，砧生产效率不高，其质量同时依靠操作者技术水平。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种成本低、生产效率高，仅使用一套型砧锻造同一轴上分布多个不同半径截面的大型台阶轴锻件的方法。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种同一轴上锻造多台阶变化半径轴的方法，具有如下技术特征：制备一个由上下对称的上型砧1，下型砧3及一套在两者上下之间的两个平行的限位块2组成的型砧，并在上型砧1、下型砧3制出相向对称的限位槽4，其中，限位槽4位于上型砧1、下型砧3相同的位置，限位块2左右对称于限位槽4两边，左右各一个，其位置通过上下型砧3对应的限位孔间隙配合固定；在截面半径变化的多台阶锻造中，将半径为r0的圆截面坯料棒材通过夹钳固定在下型砧3圆弧槽上，高度台阶采用h1高的限位块2，上型砧1以一定速度向下运动，当上型砧1的上模限位孔落入下型砧3的下模限位孔内的限位块2接触时，上型砧1在上模限位孔的引导下，上、下型砧3拔长棒材毛坯5的同时形成圆柱台阶，直至限位块2上端面与限位孔完全重合，棒材毛坯5半径由r0变为r1和圆柱台阶高度r0-r1，以r0坯料棒材锻造至r1后，更换h2高度的限位块2，同理完成台阶轴r2的锻造，棒材毛坯5半径由r0变为r2和r0-r1对应圆柱炫长不等台阶拱高，以此类推，更换h3高度的限位块2，同理完成其它半径变化的多圆柱台阶加工。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

成本低。本发明采用一套由上下对称的上型砧1，下型砧3及其固联在两者上下之间的两个平行的限位块2组成的大型多台阶轴型砧，仅使用一套型砧完成半径变化的多圆柱台阶的拔长-镦粗-拔长，获得方向力学性能优异的台阶轴，其质量不依赖于操作者的技术水平，大大降低了成本，克服了现有技术每一台阶都需要一套型砧，成本高、生产效率低，其质量同时依靠操作者技术水平缺陷。

生产效率高。本发明在弧形砧锻造的基础上，增设限位孔、限位块2结构，含有不同高度的限位块2一套弧砧完成多台阶轴的加工，采用多台阶轴高度由左右对称圆弧槽孔的限位块2直接决定锻造台阶高度，方便快捷地通过更换高度限位块2，完成半径变化的多圆柱台阶加工高效地提高了生产效率。

本发明锻造的台阶轴，具备尺寸精度控制高、制造过程稳定、方向力学性能优异；制造过程可实现重复操作，批次稳定性优良、组织性能均一，此外锻造工艺操作简单、成本低、生产效率高。

附图说明

]图1是本发明制备的一种大型多台阶轴型砧的构造示意图。

图2是图1的主视图。

图3是本发明同一轴上锻造多台阶变化半径轴的流程图。

图中：1上型砧，2限位块，3下型砧，4限位槽，5棒材毛坯。

具体实施方式

参阅图1-图3。根据本发明，制备一个由上下对称的上型砧1，下型砧3及其固联在两者上下之间的两个平行的限位块2组成的大型多台阶轴型砧，并在下型砧3上制出2个相向对称的限位槽4，限位槽4具有一定的深度，限位块2位于左右对称的限位槽4内，左右各一个，其位置通过下型砧3对应的限位孔间隙配合固定；在半径变化的多台阶锻造中，将半径为r0的圆截面坯料棒材通过夹钳固定在下型砧3圆弧槽上，高度台阶采用h1高的限位块2，上型砧1以一定速度向下运动，当上型砧1的上模限位孔落入下型砧3的下模限位孔内的限位块2接触时，上型砧1在上模限位孔的引导下，上、下型砧3拔长棒材毛坯5的同时形成圆柱台阶，直至限位块2上端面与限位孔完全重合，棒材毛坯5半径由r0变为r1和圆柱台阶高度r0-r1，以r0坯料棒材锻造至r1后，更换h2高度的限位块2，同理完成台阶轴r2的锻造，棒材毛坯5半径由r0变为r2和r0-r1对应圆柱炫长不等台阶拱高，以此类推，更换高度h3的限位块2，同理完成其它半径变化的多圆柱台阶加工。

本领域内的技术人员可以明白，在不偏离本发明的精神和必要特性的情况下，可以以除了在此阐述的特定形式之外的其他特定形式来体现本发明。因此，上面的说明要在所有的方面被解释为说明性而非限制性的。应当通过所附的权利要求的合理解释确定本发明的范围，并且在本发明的等同范围内的所有改变旨在落入本发明的范围内。另外，不显式地从属于彼此的权利要求可以被组合以提供实施例，或者能够通过在提交本技术后的修改来增加新的权利要求。

技术特征：

技术总结
本发明公开的一种同一轴上锻造多台阶变化半径轴的方法，旨在提供一种高效锻造多台阶轴锻件的低成本方法，本发明通过下述技术方案实现：制备1套对称的上、下型砧(3)和2个限位块(2)；锻造中，将半径为R0的棒材放置在下型砧(3)圆弧槽上，高度台阶采用H1高的限位块，当上型砧(1)的上模限位孔与放置在下型砧(3)限位孔内的限位块(2)接触时，上、下型砧拔长棒材毛坯(5)时半径由R0变为R1，并形成台阶高度R0‑R1，然后，更换H2高度的限位块(2)，同理完成台阶轴R2的锻造，棒材毛坯半径由R0变为R2，形成不同台阶高度，以此类推，更换H3高度限位块(2)，同理完成其它半径变化的多台阶半径轴的锻造。

技术研发人员：张睿;罗恒军;高蕾;黄立军;刘帅;吕孝根;唐庆;张海成
受保护的技术使用者：中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司
技术研发日：2019.05.20
技术公布日：2019.07.09