石 巖

(沈陽鐵信科技有限公司，遼寧 沈陽 110000)

調(diào)度絞車內(nèi)齒輪鍛造工藝改進(jìn)

石 巖

(沈陽鐵信科技有限公司，遼寧 沈陽 110000)

內(nèi)齒輪是調(diào)度絞車傳動(dòng)部件上的重要零件。其原鍛造工藝采用敞開式套筒模鍛造，不僅機(jī)械加工余量大，原材料浪費(fèi)嚴(yán)重，而且在滲碳淬火過程中齒面易出現(xiàn)裂紋，可直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。通過對(duì)其鍛造工藝進(jìn)行分析，采用封閉式套筒模鍛造工藝，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減少了材料浪費(fèi)，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

內(nèi)齒輪; 鍛造工藝; 鍛模

內(nèi)齒輪是調(diào)度絞車傳動(dòng)部件上的重要零件(見圖1)，其工藝性及使用要求都較高。在實(shí)際生產(chǎn)中，零件毛坯一直采用鍛造成形，其工藝路線為：下料→鍛造→正火→粗加工→精加工→滲碳淬火→磨內(nèi)孔。原鍛造工藝采用敞開式套筒模鍛造，不僅機(jī)械加工余量大，原材料浪費(fèi)嚴(yán)重，而且在滲碳淬火過程中齒面易出現(xiàn)裂紋，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。針對(duì)此種情況，經(jīng)分析對(duì)比，確定改用封閉式套筒模鍛造工藝。

圖1 內(nèi)齒輪零件圖

1 工藝分析

1.1 敞開式套筒模鍛造分析[1]

圖2 敞開式套筒模

敞開式套筒模(見圖2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但內(nèi)齒輪采用敞開式套筒模鍛造時(shí)，內(nèi)齒部位不能鍛造出來, 只能由機(jī)床加工成形，這樣不僅造成原材料浪費(fèi)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度加大，更重要的是鍛造形成的金屬纖維組織在加工時(shí)被切斷，使整體強(qiáng)度降低；同時(shí),齒部致密組織被切除，留下的芯部晶粒組織較粗大，化學(xué)成分不均勻，有疏松、裂紋和氣孔缺陷，從而導(dǎo)致滲碳淬火時(shí)易出現(xiàn)裂紋，使產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證。

1.2 封閉式套筒模鍛造分析

封閉式套筒模鍛造的鍛模結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。鍛件成品尺寸由模膛控制，鍛后零件毛坯幾何形狀規(guī)則，表面光潔，尺寸較精確。內(nèi)齒輪齒部在熱態(tài)下鍛造后，擊碎了組織中粗大晶粒，使偏析趨向均勻，內(nèi)部未氧化的裂紋、氣孔得到焊合，疏松組織被壓實(shí)，提高了金屬組織的致密度和金屬的力學(xué)性能；同時(shí)，晶粒沿著變形方向拉長(zhǎng)，晶粒間的雜質(zhì)(主要是硫化物及其他塑性非金屬夾雜物)也隨同金屬一起變形，沿著晶粒變形方向定向伸長(zhǎng)，定向伸長(zhǎng)的雜質(zhì)卻并不因?yàn)榻饘僭俳Y(jié)晶的作用而消除，從而得到十分穩(wěn)定的金屬纖維組織。無論熱處理或再經(jīng)過鍛造加工，該纖維組織都不被破壞，且沿鍛件的外形連續(xù)分布，符合零件的受力要求。

2 套筒模設(shè)計(jì)[2]

2.1 鍛件成形分析

鍛件在沖孔時(shí)，沖頭下面的金屬沿著水平方向B流動(dòng)(見圖3)。由于受到外層金屬的阻礙，有部分金屬向A向流動(dòng)，另有部分金屬向C向流動(dòng)，可充填滿倒角。

圖3 鍛件成形示意圖

2.2 鍛模設(shè)計(jì)

1)套筒直徑D。在封閉式套筒模內(nèi)，由于金屬變形阻力較敞開式大，所以模壁厚度也較敞開式的大。

2)套筒高度H。確定模套高度時(shí)應(yīng)保證上模墊性能可靠，通常在上模墊進(jìn)入模套15～25 mm與坯料接觸的情況下計(jì)算模套高度。

3)上模墊高度。應(yīng)保證在終鍛打靠時(shí)上模墊高出模套20～30 mm。

4)模鍛斜度。外壁取30′，內(nèi)壁斜度取7°。

5)圓角半徑，包括外圓角半徑R和內(nèi)圓角半徑r。根據(jù)圓角處高度h和相對(duì)高度比查找有關(guān)資料取值。

鍛模零件圖如圖4所示。

圖4 鍛模零件圖

3 效果分析

3.1 質(zhì)量效益

采用封閉式套筒模鍛造工藝后，內(nèi)齒輪芯部組織晶粒得到進(jìn)一步的細(xì)化，消除了材料組織缺陷，經(jīng)滲碳淬火后無一件出現(xiàn)裂紋；另外，車床粗車原工藝為車鉆φ30孔→擴(kuò)孔 →車內(nèi)孔成形，現(xiàn)只需粗車內(nèi)孔成形，大大減少了車工工時(shí)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了工期，提高了設(shè)備利用率。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

采用敞開式套筒模鍛造的下料質(zhì)量為每件15 kg，車床粗機(jī)加工時(shí)間為2 h。 20CrMnTi材料價(jià)格為7.5元/kg，粗車工時(shí)為60元/h，熱處理工時(shí)為2元/kg，則每件成本價(jià)格為：

15×(7.5+2)+2×60=262.5 (元)

采用封閉式套筒模鍛造的下料質(zhì)量為每件9.5 kg，車床粗機(jī)加工時(shí)間為1 h，則每件成本價(jià)格為：

9.5×(7.5+2)+1×60=150.25 (元)

可見，工藝改進(jìn)后，材料利用率提高了1.5倍，每件節(jié)省材料及工時(shí)費(fèi)112.25元(262.5元-150.25元)。

[1] 桃澤坤.鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計(jì)[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2007.

[2] 王德?lián)?簡(jiǎn)明鍛工手冊(cè)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

責(zé)任編輯馬彤

ImprovementforForgingProcessofDispatchWinderInternalGear

SHI Yan

(Shenyang Tiexin Technology Co., Ltd.，Shenyang 110000， China)

Internal gear is an important part of dispatch winder transmission parts. The forging process of it takes open-type sleeve mold forging, which not only makes big margin of machining and materials wastes, but also makes crakes often occurred at the surface of gears when carburizing and quenching, so affected quality of productions. Through analysis of forging process, by taking closing-type sleeve mold forging process, improved quality of productions, induced materials wastes, so got better economical benefits.

internal gear, forging process，forging mold

TG 316.3

：B

石巖(1964-)，女，工程師，主要從事機(jī)械制造等方面的研究。

2014-07-24