文/蔣曉梅，龐利軍，趙先鋒，王志燊·內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司

長(zhǎng)桿零件熱頂鐓模的設(shè)計(jì)與改進(jìn)

文/蔣曉梅，龐利軍，趙先鋒，王志燊·內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司

蔣曉梅，內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)公司360工程產(chǎn)業(yè)化保障部綜合管理科科長(zhǎng)，先后從事沖壓、熱處理技術(shù)及設(shè)備管理與質(zhì)里管理工作。參與建設(shè)“360工程”項(xiàng)目，主要負(fù)責(zé)兩臺(tái)主機(jī)及輔機(jī)機(jī)械設(shè)備的安裝調(diào)試與設(shè)計(jì)完善改進(jìn)工作。擁有1項(xiàng)專利。

圖 1為高速公路圍欄防護(hù)設(shè)施工程中所需的六角頭高強(qiáng)螺栓。材料為35鋼，零件桿長(zhǎng)是170.5mm，直徑是16mm。該類零件一般采用摩擦壓力機(jī)或其他專用設(shè)備熱頂鐓生產(chǎn)。由于我公司現(xiàn)有摩擦壓力機(jī)噸位僅為60t、160t和250t，這幾種摩擦壓力機(jī)滑塊行程不能滿足送料和出件所需的距離。為解決此問(wèn)題，設(shè)計(jì)一套能夠滿足零件桿長(zhǎng)為50～200mm的頂件裝置。經(jīng)過(guò)在250t摩擦壓力機(jī)上試壓后，效果理想，能自動(dòng)頂出零件，提高了工效，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)保證了產(chǎn)品質(zhì)里，實(shí)現(xiàn)了在壓力機(jī)上熱頂鐓長(zhǎng)桿零件的需求。此外，針對(duì)熱鐓時(shí)凹模易裂問(wèn)題，在普通熱鐓模基礎(chǔ)上，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)。

圖1 六角頭高強(qiáng)螺栓

工藝分析

零件特點(diǎn)

該零件的桿長(zhǎng)與直徑比為10.6。在一般壓力機(jī)上熱鐓，要求在滑塊行程短的情況下解決送料和出件問(wèn)題，這無(wú)疑是個(gè)難題。該零件的螺紋部分為滾壓成形，要求保證鐓出的零件長(zhǎng)度。另外，毛坯的下料長(zhǎng)度一定要準(zhǔn)確，如果毛坯料不足，材料充不滿模膛，在零件頭部形成缺陷，不僅影響零件美觀，也有可能造成零件報(bào)廢。如果毛坯料太長(zhǎng)，會(huì)形成飛邊，這樣還須設(shè)計(jì)一套切邊模，增加了模具制造費(fèi)用，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

毛坯下料計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，毛坯下料長(zhǎng)度l=202mm，因?yàn)槭菬犴旂叧尚?，考慮到熱收縮里。一般取毛坯長(zhǎng)度的0.7%，l毛坯=203.4mm。鍛造工藝流程為：下料→加熱頂鐓→退火→滾光→滾絲→熱處理。加熱溫度為850～950℃。

模具結(jié)構(gòu)與工作原理

高強(qiáng)螺栓普通熱頂鐓模結(jié)構(gòu)

高強(qiáng)螺栓普通熱頂鐓模結(jié)構(gòu)如圖2所示。

改進(jìn)后熱頂鐓模結(jié)構(gòu)

改進(jìn)后熱頂鐓模結(jié)構(gòu)如圖3所示。上模由帶模柄的上模板、上墊板、上模鑲塊和導(dǎo)向套組成，并通過(guò)螺釘和銷釘固連在一起。上模鑲塊依靠導(dǎo)向套定位。下模包括：模膛、墊塊、固定圈、冷卻外套、下墊板、下模板以及頂件器和水嘴等。模膛由墊塊和固定圈定位，并通過(guò)螺栓固定在下模板上。冷卻外套上設(shè)有密封裝置，冷卻水自水嘴1進(jìn)入，冷卻模膛后從水嘴2流出，制件最終由頂件器頂出。

工作原理

上模固定在滑塊上，調(diào)節(jié)好頂件器，開(kāi)啟模具，毛坯加熱后放入下模膛。當(dāng)滑塊向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，上模導(dǎo)向套自動(dòng)找正，滑塊繼續(xù)下行至模具閉合，毛坯充滿模膛形成六角頭?；瑝K向上回程，帶動(dòng)拉桿拉起頂件器，使鍛件退出，然后再進(jìn)行下一次加工。

圖2 高強(qiáng)螺栓普通熱頂鐓模結(jié)構(gòu)

圖3 改進(jìn)后熱頂鐓模結(jié)構(gòu)

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

上模和模膛設(shè)計(jì)

模具工作部位采用材料為3Cr2W8V，為了節(jié)約模具費(fèi)用，采用鑲塊結(jié)構(gòu)，更換維修也方便。

頂料裝置設(shè)計(jì)

圖4 頂料裝置

為解決送料和出件問(wèn)題，設(shè)計(jì)如圖4所示的頂料裝置。頂料裝置直接固定在設(shè)備上，回程時(shí)滑塊帶動(dòng)拉桿，頂件器頂出零件。盡管采用頂料裝置，上、下模開(kāi)啟高度必須保證毛坯能夠放入模膛，否則需另選設(shè)備。

冷卻外套設(shè)計(jì)

在生產(chǎn)過(guò)程中模膛溫度逐漸升高熱脹，容易導(dǎo)致零件脫模困難，造成零件桿部彎曲，同時(shí)也會(huì)影響到模具的使用壽命。并且在模具生產(chǎn)幾十件后，就需停下來(lái)冷卻，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率也低。因此在模具上采取冷卻措施，設(shè)計(jì)了循環(huán)水冷卻外套。在工作臺(tái)附近放置一個(gè)水箱，利用循環(huán)水來(lái)冷卻模具，這樣就可以保持模膛恒溫。冷卻外套結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 冷卻外套結(jié)構(gòu)

結(jié)束語(yǔ)

⑴頂料裝置的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了在一般行程壓力機(jī)上熱頂鐓長(zhǎng)桿類零件的需求。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)出件，使零件全部頂出模膛。避免了手工取零件的繁重體力勞動(dòng)，保證了安全生產(chǎn)。

⑵由于毛坯計(jì)算準(zhǔn)確，不需要切邊模，節(jié)省了一套模具，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

⑶模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作部位采用鑲塊結(jié)構(gòu)，易損件容易更換，維修方便。從而縮短了模具制造周期，節(jié)約模具材料，降低了制造成本。冷卻外套的設(shè)計(jì)解決了凹模易裂問(wèn)題，延長(zhǎng)了模具壽命。

⑷模具通用性強(qiáng)。通過(guò)更換模膛就可以實(shí)現(xiàn)其他形狀的螺栓的鍛造生產(chǎn)。頂料裝置能適用于其他壓力機(jī)加工長(zhǎng)桿類零件的需要，模具操作靈活，質(zhì)里穩(wěn)定。