主連桿作為坦克發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，自生產(chǎn)以來(lái)一直受到操作技能、多火加熱(天然氣爐)和設(shè)備精度差的影響，導(dǎo)致鍛件廢品率高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、模具使用壽命短。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

鍛件重量分布不均勻

根據(jù)鍛件的三維圖和二維圖，可以看出產(chǎn)品主要由大頭、軸和小頭三部分組成，整個(gè)主連桿的重量為12公斤，主連桿的大部分重量分布在大頭和小頭，而軸的重量?jī)H為整個(gè)鍛件重量的1/4。主連桿中心距320.5mm，大頭呈U型，大頭中心線與軸中心線成30夾角。U型大頭重心偏向軸中心線一側(cè)，計(jì)算偏心量約50 mm，這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大大增加了制坯難度。

鍛件的U形大端很難成形

主連桿大頭的設(shè)計(jì)高度為76毫米，與小頭一起是鍛件的高尺寸。據(jù)計(jì)算，大頭的重量為7.3公斤，占鍛件總重量的60.8%。如果鍛件毛坯制作不當(dāng)，會(huì)使大頭難以填充，大頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增加了其成形難度。比如毛坯分布不均勻，在鍛造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生對(duì)流現(xiàn)象，導(dǎo)致鍛件折疊報(bào)廢。

很難保證工字形軸的尺寸

該連桿工字桿處單邊加工余量為2.5mm，桿寬僅為9.6 mm，鍛件在切邊時(shí)，整個(gè)切邊產(chǎn)生的切邊力過(guò)大，存在一定力矩，使鍛件在熱態(tài)下容易變形，導(dǎo)致工字桿處余量不均勻，導(dǎo)致鍛件加工余量不足，造成廢品。

分步成形鍛造工藝方案

消隱方案

根據(jù)主連桿三部分的結(jié)構(gòu)，畫(huà)出各部分的截面圖，然后對(duì)各截面進(jìn)行簡(jiǎn)化。顯示了中間坯件。

根據(jù)中間坯，制定制坯方案。考慮到生產(chǎn)效率、中間坯的一致性和表面質(zhì)量，選擇了560噸輥鍛機(jī)。根據(jù)計(jì)算，需要進(jìn)行四次輥鍛，以滿足中間坯的要求，然后結(jié)合中間坯和鍛造手冊(cè)，繪制出每次使用的輥鍛模具。然后將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入DEFORM-3D軟件系統(tǒng)，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。。

彎曲過(guò)程

由于主連桿大端呈U型結(jié)構(gòu)，在充模時(shí)很難將型腔填滿，所以彎曲時(shí)需要進(jìn)行初步的布料。彎曲模腔的設(shè)計(jì)原則是：彎曲后，儲(chǔ)備好U型大頭所需的材料，這里的材料在預(yù)鍛和終鍛過(guò)程中可以自給自足。

主連桿的彎曲模孔。因此，在輥鍛過(guò)程中必須保證中間輥鍛坯的長(zhǎng)度。如果這個(gè)長(zhǎng)度太短，成分材料將不能滿足主連桿U形大端的填充，導(dǎo)致鍛件填充不足。

預(yù)成形過(guò)程

如果鍛件彎曲后直接完成，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：(1)由于鍛件的軸為工字形結(jié)構(gòu)，當(dāng)U形大端部分被填滿時(shí)，材料迅速流向模腔，拐角處肯定會(huì)出現(xiàn)折疊損傷，導(dǎo)致鍛件報(bào)廢。由于直接鍛造，模具容易磨損，會(huì)大大降低模具的使用壽命。綜上所述，提高預(yù)

由于工字軸的加工余量只有2.5mm，切邊模刃口磨損后，鍛件容易出現(xiàn)切邊變形，導(dǎo)致加工余量不足，產(chǎn)生廢品。切邊工序采用315t切邊壓力機(jī)，為雙點(diǎn)結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)足夠大，可三工位生產(chǎn)。所以針對(duì)變形問(wèn)題，可以增加精整工序來(lái)解決。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了減少精加工能量，實(shí)現(xiàn)局部精加工，增加了碟簧，防止曲柄壓力機(jī)頂起。

生產(chǎn)驗(yàn)證

主連桿分步成形鍛造工藝在80kJ電液錘生產(chǎn)線上投產(chǎn)后，采用中頻加熱爐和560mm輥鍛機(jī)逐步鍛造成形，鍛件采用彎曲、預(yù)鍛和終鍛工藝生產(chǎn)。鍛件尺寸和外觀質(zhì)量良好。與以前的工藝相比，模具的使用壽命提高了四倍，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，鍛件的生產(chǎn)效率提高了一倍。

技術(shù)研發(fā)部專(zhuān)家、高級(jí)工程師，主要從事鍛造工藝、工裝設(shè)計(jì)和方案制定。