胎模在筒形件鍛造時的應用

孫義報

摘要：以往筒形件都是按傳統工藝，用自由鍛造鍛成，鍛造時因工序較多會出現很多問題。經過多次實驗，筒形件批量較大時，在整形工序中使用胎模成形工藝，即能減小鍛件的加工量又能降低鍛件的重量，同時提高了生產效率和經濟效益。

關鍵詞：筒形件的自由鍛造 胎模成型 胎模制作

0 引言

我公司是專業生產采煤機的廠家，隨著產品的創新、改型。增加了襯套在產品中使用，而襯套通常是由筒形件加工而成的。為了提高質量，我們公司的襯套都是經過鍛造加工的。自由鍛造筒形件是比較復雜的，技術要求較高。根據20多年的鍛造經驗，我們把筒形件鍛造中整形的工序用胎模完成，不僅提高了產品的粗糙度，同時也能減輕鍛件的重量和加工時間。

1 筒形件自由鍛造存在的問題

筒形件鍛造需要鐓粗、拔長、沖孔、整形四道工序，如果鍛造不合理，每道工序都有可能出現問題。

1.1 鐓粗：把圓料鐓成圓餅狀。如果圓料合格，加熱均勻，鐓粗后不會出現問題，反之就會出現裂紋或橢圓形。

1.2 沖孔：在圓餅件上用沖子沖出中心孔，由于加熱不勻，上下鉆不平，沖子放偏等原因，會出現中心孔偏移現象。

1.3 拔長：把芯鐵穿入中心孔，錘擊圓餅件成六方形，反復翻轉進行拔長。倒棱時錘擊過重會產生內孔深溝，溫度低時會產生縱向裂紋，孔沖偏則會出現壁厚不均勻。

1.4 整形時發現的問題：如果下料大時鍛件就“肥頭大耳”加工量大，下料小時會出現局部缺肉，無加工量或報廢。拔長過長平整后會出現兩端外圓小中間大，內孔中間尺寸也會增大，這時就要滾圓修復，再修整內外圓。拔長過短則會出現兩端不平，修整后的鍛件兩端內孔外圓大，中間出現卡腰現象，用馬杠擴孔后再進行修復，多數筒形件都因倒棱時留下的深溝過深，簡單修整時無法去掉，只能縮小內孔，加大內孔加工量。

1.5 由于自由鍛造筒形件表面不光滑，外圓有錘擊留下的花紋，內、外圓的圓度不規整，則筒形件要求加工量較大，重量也就增加，給下道工序增加了難度。所以就要用胎模解決自由鍛造出現的問題。

2 胎模在筒形件鍛造的應用

胎模在鍛造中的使用非常多，它可以在多道工序或某一道工序中使用，下面對胎模在筒形件整形中的使用和所能解決的問題進行說明。

2.1 胎模在筒形件整形工序中使用。把拔長后不規整的筒形件放入胎模進行錘擊，這時筒形件和胎模的高度一致，然后放入配套的沖子，把沖子打入內孔后再從另一端取出，這樣即把內孔擴沖到要求的尺寸，同時外圓也擴沖到緊靠胎模的內壁，外圓的尺寸也得到保障，再把筒形件從胎模中取出。用此方法鍛造出的筒形件，加工量小，極易加工，內孔和外圓即光滑又美觀，又符合工藝要求。經過多次實驗證明，用胎模鍛造筒件縮短了整形時間，控制了下料的重量，減小了加工余量，不僅降低了工人的勞動強度和鍛造成本，也提高了鍛件的質量和效率。在工作中發現很多鍛件都可用胎模鍛造。

2.2 舉例說明：用胎模鍛造φ115±3×φ78±3×110±3的筒形件（如圖1）首先進行鐓粗、沖孔、拔長，然后用胎模進行整形（胎模的尺寸要求如圖2），拔長時筒形件要拔至115mm～120mm，內孔小于φ78，此時筒形件的外圓也小于φ115，這樣就很容易放入胎模內，然后錘擊筒形件與胎模高度一致，再放入配套沖子（如圖3）進行錘擊，最后取出沖子和鍛件（如圖4），鍛出的筒形件的尺寸和形狀（如圖5）所示。3 胎模的制作要求

3.1 胎模的設計必須達到合格鍛件，輕便耐用，制造方便，成本低，操作方便，效率高。

3.2 胎模要根據鍛件的形狀、尺寸、重量、生產量、設備和制模能力綜合考慮，最主要是保質量，增效率，降成本。

3.3 確定胎模的模膛和外形尺寸，以及模膛的精度和表面粗糙度，模膛的精度按鍛件要求的精度制造，模膛的精度高鍛件的質量就高，越易脫模。

3.4 胎模對材料的要求很高，即要有較高的強度、硬（上接第213頁）度、韌性和耐磨性，又有較好的導熱性、可鍛性、切削加工及熱處理性，同時也要考慮經濟實用，鍛件批量少時應選中碳鋼（45#、40 Cr等），批量大時用合金工具鋼（5CrMnMo、5CrNiMo等），熱處理時應根據胎模的材料和使用的次數決定。比如設計上面要求鍛件的胎模時，首先根據鍛件的數量選擇材料，確定胎模的外形、長短和內圓尺寸，批量小時應設計成（如圖6）所示，批量大時則設計成（如圖7）所示。3.5 批量較多的筒形件使用胎模成型時，經常會出現內孔增大、變形，長短縮短及斷裂現象，這是因為胎模沒達到熱處理要求，或因鍛造時間過長，胎模過熱，沒有及時冷卻，經錘擊而發生變形的原因。斷裂是因為熱處理時淬火過高，鍛造前未及時預熱，錘擊過重。修復方法很簡單，把變形的胎模加熱后從新鍛修整內孔、長短尺寸，熱處理后即可再用。

3.6 沖子和胎模一樣，也要有一定的強度、硬度等要求，制作成如圖5所示的形狀，它能減小在孔內的摩擦力，容易取出。自由鍛造筒形件整形時不易使用，因滾圓后不易取出。

4 經濟效益分析

4.1 自由鍛造時因鍛件粗糙，所以鍛件加工量就大，加工量都在10cm左右，而胎模鍛件成型好，內外光滑，加工量相對小些，在6cm左右即可，減輕了鍛件的重量。

4.2 胎模鍛件能縮短下道工序加工時間、節能降耗、減輕工人的勞動強度：經過多次測算，用胎模鍛造10kg的筒形件，能降低圓料1kg，一個鍛件的成本可降低15元左右，如果一年生產幾萬件鍛件時，能提高經濟效益幾十萬元。

5結語

隨著機械制造業的發展，也帶動了鍛造業的提升，出現了很多先進的鍛造設備和加熱裝置。為了更快、更好地適應鍛造的新技術、新要求，就要掌握更高的鍛造技術和知識。做為新一代的鍛造工人，應該努力學習，勇于創新，不斷提升自己的技術水平，為公司鍛造出質量更高、更完美的產品，創造更多的經濟效益。

參考文獻：

[1]國家機械工業委員會統編高級鍛壓工藝學.北京：機械工業出版社，1988.