文/岳鎮(zhèn)，王洪興，蔡宏偉·一汽鍛造（吉林）有限公司

鍛鋼曲軸毛坯動(dòng)平衡解決方案（下）

文/岳鎮(zhèn)，王洪興，蔡宏偉·一汽鍛造（吉林）有限公司

《鍛鋼曲軸毛坯動(dòng)平衡解決方案（上）》見《鍛造與沖壓》2017年第9期

一汽鍛造由于規(guī)劃和場(chǎng)地的限制，無法增加熱校正工序，只能從工藝優(yōu)化著手解決。

⑴改善切邊變形的根本措施是減小切邊力。

切邊溫度由坯料加熱工藝及主機(jī)節(jié)拍決定，不可更改。因此減小切邊力只能從兩方面入手：減薄飛邊厚度和減小切邊周長(zhǎng)。

①飛邊差異化設(shè)計(jì)。

出于降低打擊力，保護(hù)主機(jī)等目的，1.8T飛邊厚度設(shè)計(jì)為6mm。對(duì)平衡塊、W8凸臺(tái)等部位進(jìn)行局部飛邊減薄設(shè)計(jì)，如圖12所示。飛邊厚度由6mm改為4mm，既有效地降低了切邊力（表2），又有利于平衡塊充滿，同時(shí)也不會(huì)造成終鍛打擊力明顯上升，可謂一舉三得。

圖12 終鍛飛邊局部減薄示意圖

表2 切邊力經(jīng)驗(yàn)公式（切邊力F=1.4σCh）

②V型刃口設(shè)計(jì)。

將凹模刃口改為V型刃口（圖13）能夠?qū)⑺查g完成的切邊過程分解為一定時(shí)間內(nèi)分散持續(xù)進(jìn)行（等效于減小切邊周長(zhǎng)），從而實(shí)現(xiàn)減小切邊力的目的（表2）。

圖13 V型刃口

同V型刃口原理類似的波浪形刃口應(yīng)用也更為廣泛（圖14）。

圖14 波浪形刃口

③設(shè)計(jì)補(bǔ)償。

1.8TW8小凸臺(tái)（圖15）等部位僅靠以上措施無法有效補(bǔ)償變形，這時(shí)就要考慮在終鍛件上進(jìn)行設(shè)計(jì)補(bǔ)償。設(shè)計(jì)補(bǔ)償可能會(huì)增加曲軸毛坯的初始不平衡量，需謹(jǐn)慎使用。

⑵出模變形。

EA888曲軸平衡塊拔模角1°～1.5°，扇葉高度＞135mm，出模困難。在12～15s節(jié)拍下連續(xù)生產(chǎn)，對(duì)頂出和模具潤(rùn)滑要求非常高。

圖15 1.8T小凸臺(tái)切邊變形

頂桿布排時(shí)要考慮，確保在有效頂出范圍內(nèi)布排并確保達(dá)到最佳頂出效果。

以1.8T曲軸為例（圖16），頂桿孔位置要靠近主軸頸及平衡塊型腔，排列要均衡、對(duì)稱，確保鍛件頂出平穩(wěn)，防止飛邊頂穿或變形。

圖16 1.8T鍛模頂桿布排

①優(yōu)化頂桿布排。

將1.8T曲軸鍛模頂桿孔位置向主軸頸中心線位置移動(dòng)10mm，并在軸向方向上進(jìn)行微調(diào)，以確保最大限度的優(yōu)化頂出效果。

②壓扁差異化設(shè)計(jì)。

為減小預(yù)鍛工位變形量，降低預(yù)鍛、終鍛工位打擊力，一工位采取成形壓扁工藝（圖17）。

圖17 壓扁工步件

由于JAEWOO主機(jī)一工位上模沒有頂出結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)過程中頻繁出現(xiàn)壓扁上模粘件情況，導(dǎo)致鍛件粘模變形、折疊甚至報(bào)廢。

針對(duì)此情況，采取壓扁上下模差異化設(shè)計(jì)，如圖18所示。

圖18 壓扁上下模差異化設(shè)計(jì)

壓扁上模：將兩端面及各平衡塊劈料臺(tái)拔模角加大5°～10°。

壓扁下模：將兩端面拔模角改為0°。

通過差異化設(shè)計(jì)徹底解決了壓扁上模粘模問題。

自動(dòng)線生產(chǎn)5種曲軸，但是只有一種通用噴淋臂，并且噴淋覆蓋區(qū)域與各品種曲軸型腔均不匹配（圖19），實(shí)際潤(rùn)滑效果差。需要改善自動(dòng)潤(rùn)滑效果。

圖19 通用噴淋臂與1.8T終鍛型腔對(duì)比

③設(shè)計(jì)制作專用噴淋臂。

為解決這一難題，鍛造公司進(jìn)行了多次自動(dòng)潤(rùn)滑模擬試驗(yàn)。在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持下，進(jìn)行了數(shù)輪噴淋結(jié)構(gòu)以及噴射角度的研究，根據(jù)各曲軸型腔結(jié)構(gòu)優(yōu)化定置噴嘴位置，設(shè)計(jì)并制造出各曲軸品種的專用噴淋臂（圖20）。

圖20 1.8T專用噴淋臂與通用噴淋臂對(duì)比

受益于專用噴淋臂的使用，自動(dòng)線潤(rùn)滑效果大幅改善，曲軸毛坯的質(zhì)量與產(chǎn)能均得到了顯著提升。

模具制造差異

由于國內(nèi)各模具供應(yīng)商的加工設(shè)備精度、工藝水平參差不齊，不同供應(yīng)商提供的模具，甚至同一供應(yīng)商提供的前后兩套模具都存在較大差異。而同一套模具生命周期內(nèi)生產(chǎn)的曲軸毛坯尺寸一致性較好。

批次管理。

對(duì)曲軸終鍛模具進(jìn)行編號(hào)管理，每套終鍛模具在新制或翻新時(shí)都賦予其一個(gè)新的編號(hào)，相同編號(hào)的曲軸毛坯視為同一批次。

預(yù)平衡。

乘用車曲軸加工AF10序默認(rèn)加工幾何中心孔。曲軸毛坯變形量較大時(shí)，幾何中心與質(zhì)量中心存在較大偏差，導(dǎo)致動(dòng)平衡工序去重增加。

為解決不同批次曲軸毛坯一致性差導(dǎo)致動(dòng)平衡不穩(wěn)定的問題，經(jīng)與客戶溝通，在更換批次前進(jìn)行預(yù)平衡，具體方案為：

⑴在新批次件中隨機(jī)挑選5根毛坯加工幾何中心孔。

⑵粗加工后進(jìn)行預(yù)平衡。

⑶根據(jù)預(yù)平衡情況修訂AF10程序。

⑷新批次按照修訂后的AF10程序加工中心孔。

批次管理和預(yù)平衡的實(shí)施，有效消弭了因模具制造差異所帶來的毛坯動(dòng)平衡不穩(wěn)定問題（圖21）。

改進(jìn)效果

經(jīng)過以上措施的實(shí)施，1.8T曲軸毛坯的變形得到了遏制，毛坯加工一致性大幅提高。如圖22所示，從1.8T動(dòng)平衡對(duì)比可知?jiǎng)悠胶鈴U品率降至0。

圖22 改進(jìn)后1.8T動(dòng)平衡情況與同行業(yè)對(duì)比

結(jié)束語

本文以EA888 GEN3 1.8T曲軸為例，介紹了鍛鋼乘用車曲軸毛坯動(dòng)平衡原理，就鍛鋼曲軸毛坯普遍存在的動(dòng)平衡如何優(yōu)化，變形如何遏制等問題進(jìn)行了逐一分析并給出了解決方案。

希望借此文拋磚引玉，為行業(yè)內(nèi)類似問題提供一些可借鑒的解決思路及方法。