高強度鏈輪輾環擺輾成型工藝

梁夕杰 蔡利川 郭 凱

（1、山東圣陽機械有限公司，山東 諸城262200 2、諸城市圣陽機械有限公司，山東 諸城 262200）

高強度鏈輪在冶金設備、礦山設備、船舶、起重設備等領域具有廣泛的應用。對于高強度的鏈輪，目前采用的一般制造工藝為：圓鋼鐓粗-坯料沖孔-鍛造成型-飛邊切除-熱處理-機加工，此種工藝普遍存在沖孔大、大余量、大飛邊、壓機噸位大、填充缺陷等問題，生產中表現出能耗大、材耗大、生產過程中噪音大、成品率低等缺點。隨著低碳社會的到來，各行各業的發展要求均趨于低能耗、高效率，所以，本文提出的高強度鏈輪輾環擺輾成型工藝，能有效的提高鏈輪的精度，降低生產成本[2]。

1 鍛件設計

高強度鏈輪加工后的形狀如圖1 所示，除內孔需要加工定位外，其余尺寸公差較大，如果將各個齒進行加工，加工效率太低，且費用較高。故本工藝采用了輾環、擺輾工藝相結合的一種鍛造成型工藝，免去了齒部加工，只對內孔進行加工。

圖1 鏈輪加工件

圖2 鏈輪鍛件圖

2 輾環擺輾成型工藝

由鍛件圖可知，鍛件主要難成型的部分主要集中在鏈輪的齒部，內孔處存在配合關系，故內孔處也是鍛件成型的重點。

本輾環擺輾工藝分成七個工步完成,如圖3：

圖3 輾環擺輾工藝

工步1 為壓力機鐓粗沖孔，制作出帶內孔的圓型餅料。

工步2 為輾環機預制坯，將圓形餅料輾擴成較大的環件。

工步3 為擺輾機成型齒部及內孔臺階。

工步4 為切除多余飛邊。

工步5 為熱處理。

工步6 為車削內孔。

工步7 為鉆安裝孔。

經過計算得出：工件凈重為37.2Kg，鍛件重量為42.1Kg,輾環機預輾重量為43Kg,鐓粗沖孔重量為43.9Kg，圓鋼重量為46.3Kg，直徑150，長度334。

3 模擬分析及結果

按圖3 進行數據模擬，對輾環機預制坯和擺輾成型工序進行模擬仿真，見表1-2，模擬的目的為：（1）分析輾環機預制坯所需要的徑向軋制力與軸向軋制力。（2）分析擺輾成型過程中齒部填充存在的問題。（3）分析擺輾成型所需要的成形力。

表1 輾環機模擬參數

表2 擺輾機模擬參數

3.1 輾環機制坯徑、軸向軋制力作用力如圖4、圖5 所示，環件在輾擴過程中，最大徑、軸向軋制力在接觸環件后迅速增大，在穩定軋制過程中，軋制力趨于穩定，穩定后徑向力為450KN左右，軸向為310KN 左右。

圖4 軸向軋制力

圖5 徑向軋制力

3.2 擺輾機在擺輾過程中所需作用力如圖6 所示，擺輾所需最大的壓力約為4050KN。

圖6 擺輾機作用力

3.3 擺輾鏈輪成型如圖7 所示，各齒部基本成型、填充滿，臺階處成型效果良好。

圖7 擺輾鏈輪成型

4 工藝實驗

4.1 實驗模具。如圖8 所示，擺輾機的成型模具為上下分體模具，上模帶錐度，彌補擺輾角度，下模為齒部成型模，為了方便鏈輪脫模，所有齒部按照實際鏈輪尺寸設計后在增加1.5°拔模斜度，拔模斜度造成的鏈輪誤差將會在下序的切邊工序中連同飛邊一起切除。

圖8 擺輾機成型模上、下模

4.2 實驗結果。通過實際實驗，鏈輪擺輾鍛件如圖9 所示、切邊后的鍛件如圖10 所示，所有齒部均能填充滿，飛邊厚度為3mm，實際所需的軋制力為4500KN，相比模擬數值偏大。

圖10 切邊后鍛件

5 結論

對本文提出的高強度鏈輪輾環擺輾成型工藝進行了模擬和實驗，并通過小批量生產，驗證了此工藝方案的可行性，工步1 為常規鐓粗沖孔工藝；工步2 為輾環機預制坯，主要是為了節省材料，同時優化內部組織；工步3 為擺輾成型，主要為了降低鍛造設備噸位要求，減少鍛件加工量，提高鏈輪強度；工步4、工步5 和工步6 為常規操作。在小批量生產過程中，鍛件成品率穩定，比常規鍛件原材料節省1 倍以上，齒部直接成型無需加工，內孔加工量控制在3mm 以內，鍛造設備噸位大大降低。