文／齊福民·大連金雕鑄鍛工業(yè)有限公司

中國早已成為名副其實(shí)的基建狂魔，之所以能夠成為基建狂魔，是因?yàn)槲覈鴵碛卸嗉掖笮凸こ虣C(jī)械生產(chǎn)公司，如三一、徐工、柳工、臨工、中聯(lián)、山推、山河智能等。在眾多的基建工程機(jī)械中，推土機(jī)是非常重要的一種，推土機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪在使用過程中因磨損需要定期更換，驅(qū)動(dòng)輪大多由齒塊拼接而成，市場對齒塊的需求量一直不減。

齒塊介紹

齒塊作為推土機(jī)上的重要傳動(dòng)零部件，通過拼接安裝后形成整個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，推土機(jī)在不斷行進(jìn)中對傳動(dòng)部分的磨損較大，所以齒塊的磨損速度較快，需要定期更換，由于將驅(qū)動(dòng)輪分散后更容易裝卸，所以大部分推土機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪均采用齒塊拼接的方式進(jìn)行安裝。將驅(qū)動(dòng)輪拆分為齒塊還有一個(gè)好處是齒塊可采用鍛造成形，大型驅(qū)動(dòng)輪很難整體鍛造，所以多采用鑄造生產(chǎn)，但是鑄件很難避免有縮松、氣孔等鑄造缺陷，另外鑄件的機(jī)械性能也低于鍛件，所以采用分體齒塊不但可以提高其使用壽命，而且安裝方便。

根據(jù)驅(qū)動(dòng)齒與鏈條的配合情況，驅(qū)動(dòng)輪各個(gè)齒能夠均勻磨損，所以齒數(shù)均采用奇數(shù)齒，一般齒數(shù)為19 齒、21 齒、23 齒、25 齒、27 齒。齒塊拼接的驅(qū)動(dòng)輪基本都是23 齒、25 齒、27 齒的，23 齒采用三個(gè)六齒塊加一個(gè)五齒塊拼接而成，25 齒為5 個(gè)五齒塊拼接而成，27齒為9個(gè)三齒塊拼接而成(見圖1)，9 塊三齒塊拼接，齒塊數(shù)量較多，安裝不便，所以探討了由3 個(gè)九齒塊拼接成整個(gè)驅(qū)動(dòng)齒，但是因九齒塊用普通熱模鍛很難成形，所以市場上很少見到九齒塊。

圖1 9 個(gè)三齒塊拼接而成驅(qū)動(dòng)齒

齒塊生產(chǎn)工藝

正常齒塊的鍛造成形通常分為三步或者兩步：第一步為制坯，即將棒料壓彎，將整個(gè)棒料的材料進(jìn)行分散，壓出粗略的齒形；第二步為預(yù)鍛，在制坯的基礎(chǔ)上鍛壓出基本接近成品齒塊的形狀，為終鍛成形做鋪墊，也能很好的保證終鍛模具型腔的磨損程度；第三步為終鍛，在預(yù)鍛基礎(chǔ)上鍛壓出成品齒塊，這樣既可以延長模具壽命，又可以保證材料能夠充滿整個(gè)終鍛型腔，產(chǎn)品質(zhì)量相對較高；還有部分齒尖部位較寬，材料易充滿的，可將制坯與預(yù)鍛整合為一步，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省模具材料、操作時(shí)間等，缺點(diǎn)是模具的磨損會(huì)比較大，產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)稍差一些。

九齒塊的生產(chǎn)工藝及模具結(jié)構(gòu)

九齒塊是一種特大型齒塊(見圖2)，齒塊齒頂圓半徑為R449.5mm，內(nèi)徑約為R327.5mm，扇形角度為120°，由于其具有一定的弧度，所以在制坯時(shí)兩側(cè)的齒尖角度是反向拔模斜度(見圖3)，導(dǎo)致正常上下分模時(shí)制坯件很難脫模，因?yàn)槿舨诲懗龃致缘凝X形，后面預(yù)鍛及終鍛齒尖位置很難充滿，所以九齒塊的鍛造難點(diǎn)就在于如何解決制坯脫模的問題。

圖2 九齒塊鍛件圖

圖3 九齒塊制坯圖

目前，國內(nèi)已開發(fā)出多種型號的多向鍛工藝，所以制坯工序采用多向鍛進(jìn)行制坯，將制坯模設(shè)計(jì)為雙向開模，水平方向通過兩側(cè)的液壓缸帶動(dòng)兩塊下模移動(dòng)，兩塊下模上設(shè)有導(dǎo)柱(拉桿)，兩塊下模的活動(dòng)在燕尾形導(dǎo)軌內(nèi)進(jìn)行，保證下模兩塊模具合模時(shí)的精度。豎直方向通過滑塊帶動(dòng)上模的上下，擠壓加熱好的棒料。分模時(shí)滑塊帶動(dòng)上模做上下分模，然后兩側(cè)液壓缸卸壓收回，帶動(dòng)兩側(cè)的下模進(jìn)行水平分模，運(yùn)動(dòng)到一定程度時(shí)，拉桿上的限位塊會(huì)帶動(dòng)卸料板將制坯件頂出，這樣既能很好的保證制坯過程中材料分配，又能保證制坯后順利脫模。模具結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

圖4 制坯模具

齒塊具體制坯步驟如下。

⑴鍛造前將兩驅(qū)動(dòng)油缸處于壓緊狀態(tài)，使兩下模貼合在一起，下模模膛拼接形成半封閉的型腔，壓力機(jī)的滑塊帶動(dòng)上模抬起所需高度；

⑵加熱好的坯料放入型腔中間位置；

⑶壓力機(jī)滑塊落下，帶動(dòng)上模壓緊坯料，使坯料充滿型腔；

⑷當(dāng)上模和下模接觸面完全貼合后完成成形階段，滑塊返程，帶動(dòng)上模上行；

⑸兩驅(qū)動(dòng)油缸退回，帶動(dòng)下模分開，鍛件貼合在一下模的模膛上，在兩驅(qū)動(dòng)油缸退回后，下模固定板上的限位塊抵接在頂料板上，并相對下模移動(dòng)，頂出鍛件。

經(jīng)仿真模擬制坯形狀如圖5、圖6 所示。

圖5 制坯仿真正視圖

圖6 制坯仿真軸測圖

制坯后將其放入預(yù)鍛型腔，鍛打后放入終鍛型腔，預(yù)鍛及終鍛型腔布局如圖7 所示。

圖7 預(yù)鍛及終鍛型腔布局

預(yù)鍛及終鍛采用正常上下分模，在制坯過程中兩側(cè)的料均放置在預(yù)鍛型腔，這樣能夠更好的保證材料充滿型腔，預(yù)鍛及終鍛布局在同一塊模具上，這樣可以減少預(yù)鍛轉(zhuǎn)移至終鍛的時(shí)間，保證產(chǎn)品在終鍛鍛打的溫度，從而更好地保證材料充滿型腔，為保證產(chǎn)品順利脫模，在預(yù)鍛及終鍛模具上均設(shè)有五個(gè)頂出桿。

最后一步為切邊校正，我公司有切邊校正復(fù)合模，可采用切邊校正一步完成，在切邊的同時(shí)保證產(chǎn)品的變形量在客戶的要求范圍內(nèi)。

結(jié)束語

通過針對特大型齒塊的工藝研究，采用多向鍛制坯成形可以大幅提高材料利用率，經(jīng)過三維仿真成形效果良好，后期生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證，鍛件充型飽滿，無缺陷，針對特大型齒塊的生產(chǎn)工藝也已經(jīng)申請了專利。

科技的發(fā)展，設(shè)備的改良與提升，可以不斷的擴(kuò)大鍛件產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍，用于取代其他工藝生產(chǎn)產(chǎn)品，提高零部件的機(jī)械性能，降低成本，實(shí)現(xiàn)中國制造向中國智造的轉(zhuǎn)變。