陽泉煤業(yè)集團華越機械有限公司 （山西 045008） 梁篆芝

液壓支架立柱千斤頂活塞桿是液壓支架傳遞動力的重要零件，活塞桿的鉸接端部大多是帶圓弧扁長方結(jié)構(gòu)，中間有鉆孔，由于使用時頻繁受拉受壓，此部位必須經(jīng)鍛造才能保持零件纖維的完整性。該鍛件毛坯重量為123kg，因沒有合適的頂鍛設(shè)備，最初采用錘上直接自由鍛扁的方式進行生產(chǎn)，效果不好，嘗試改為胎模鍛，最后達到了預(yù)期效果?，F(xiàn)將活塞桿（見圖1）端部鍛造的探索研究與設(shè)計施工過程作如下分析。

圖1 活塞桿

1.初始直接自由鍛扁工藝

通過計算可知，活塞桿鉸接端部φ170mm×102mm的橫截面積略小于桿部毛坯圓截面積，其壓扁長度為桿部直徑的1.15倍，符合直接采用端部局部自由鍛扁工藝規(guī)定。理論上可以，但實際生產(chǎn)中，因沒有模具限制，工人操作起來很難控制尺寸及形狀，制出的毛坯端部厚度、尺寸不一致，φ170 mm×102mm靠完全自由鍛造成形時，扁方與圓桿過渡倒角10mm×45°處，往往壓扁程度不一，不能很好成形，故而轉(zhuǎn)到機加工后，由于形狀與圖樣要求不完全一致，不僅車削量不均且部分帶有黑皮，不能完全滿足加工要求。

為保證機加工余量，采取增大下料毛坯直徑的辦法：由φ150mm增大到φ155mm，下料尺寸為φ155mm×940mm，這樣雖解決了端部機加工的余量問題，卻加大了桿部的加工量。無形中浪費了材料，加大了機加工切削量及加工時間。這樣的局面持續(xù)了一段時間，從工藝角度來說極為不合理，因此考慮到必須采取用模具限制來有效地保證活塞桿鉸接端部的尺寸及形狀。

2.活塞桿端部胎模鍛工藝及模具設(shè)計

（1）工藝要求 為保證φ170mm×102mm和10mm×45°能夠充滿成形，達到鍛件尺寸要求，保證鍛件質(zhì)量穩(wěn)定，需要設(shè)計整套的活塞桿端頭胎模。包括上下模、定位銷、切邊模。

（2）模具設(shè)計考慮要素 為保證φ170mm×102mm和10mm×45°形狀對稱及余量均勻；從而利于后續(xù)機加工，只能通過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的模腔才能實現(xiàn)。在設(shè)計過程中，考慮到實際鍛造時模腔之間不可能完全閉合，上下模在鍛合后有2 4mm間隙，因此確定上下模型腔尺寸時減去間隙值，避免鍛件厚度增加，影響機加工。

（3）模具材料的選擇及熱處理要求 胎模鍛模具選擇熱鍛模材料5CrMnMo，胎模熱處理硬度定為42～46HRC，去毛刺模具材料選用40Cr，熱處理硬度定為54～58HRC。

胎模鍛造時由于上下模不是固定到鍛造設(shè)備上，在鍛造過程中為防止錯模，采用了下模開有236mm×230mm×28mm的止口限位導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，并裝有兩個活動定位銷，從而在胎模鍛造過程中，上模不會脫離鍛打過程中的下模，保證了上下模運動的一致性，胎模鍛模具如圖2所示。

在保證坯料充滿型腔的情形下，盡量保證毛刺最小，結(jié)合原材料的實際尺寸計算，下料尺寸定為φ150mm×940mm。實際操作中，在鍛件成形后，擠出的毛刺大部分厚度為1.5 2mm。

由于毛刺的產(chǎn)生，設(shè)計了簡易去刺模，如圖3所示，用以去除擠出的毛刺，使該處有利于車削加工，鍛出的零件如圖4所示。

3.活塞桿胎模鍛效益分析

（1）胎模鍛活塞桿的鍛件合格率為100%，而直接自由鍛為95%，有效杜絕了廢品的產(chǎn)生。

（2）材料利用率高，節(jié)約原材料費用。改進工藝后，活塞桿毛坯下料尺寸為φ150mm×940mm，每根活塞桿節(jié)約原材料9kg，按活塞桿產(chǎn)量400件批次計算，每批次節(jié)約鋼材3.6t，材料費節(jié)約2萬元。

（3）提高了生產(chǎn)效率。采用胎模鍛后，與自由鍛相比，生產(chǎn)效率提高了5倍。

（4）節(jié)約了加工工時。采用胎模鍛造的活塞桿毛坯，機加工量小，且形狀對稱，加工余量均勻一致，粗車工序平均每根節(jié)約0.5h，按每批次計總體節(jié)約工時200h。

（20121205）