拐臂锻造工艺的优化

陈国红 张进军 段来山 金迎松 于海娟 黄冬凤 廉荣光 肖海生

(武汉重工铸锻有限责任公司锻造厂技术科，湖北430084)

拐臂是由矩形台阶和圆形台阶两部分组成，且矩形台阶与下圆盘台阶中心不对称，属异形锻件(拐臂锻件见图1)。在水压机自由锻造拐臂锻件时，常规采用先压椭圆形坯料，再用号印刀将矩形台阶号印出来，最后砧子沿号印刀口将矩形台阶压出的锻造工艺。这种工艺操作难度很大，对操作人员的技术水平及设备状况要求很高，往往因为椭圆直径大号印不齐以及号印深度浅、砧子压出矩形台阶时尺寸难于控制导致该矩形台阶尺寸整体压小，而使整个锻件报废。有时为了解决该问题，有些锻造厂也把两部分合并锻成一个大椭圆件，从而使生产成本加大。

图1 拐臂锻件成品图Figure 1 The finished product drawing for crank arm forging

为了解决以上问题，我厂利用制造成本较低的专用方形模具锻造拐臂，该工艺成功解决了拐臂矩形台阶不易成形的问题。

1 拐臂老锻造工艺存在的问题

在拐臂老锻造工艺中，变形工序是第一火镦粗，第二火拔长，第三火下料并将坯料压成椭圆形状，第四火号印、压出矩形台阶后平整成形。锻造拐臂最关键的就是第三火及第四火工序。

当使用号印刀号印时，由于椭圆直径较大(约1 200 mm)，且与矩形中心偏心，在直径方向的号印不规则。另一方面，因号印刀号印深度浅及压矩形台阶时各个方向的送进量不相等，使矩形台阶的成形尺寸很难控制，最后造成矩形台阶尺寸整体压小且外形极不规则。

2 改进后的新工艺

针对用老工艺生产时出现的问题，新工艺的重要改进是在压矩形台阶时用了专用模具。新工艺主要工序见表1。变形工序是第一火次镦粗；第二火次拔长；第三火次下料并将料压成椭圆形状；第四火次在料的上面放置专用模具，用砧子压专用模具，将压下量按工艺高度200 mm控制。吊下模具后，将矩形台阶外形用砧子整体修整，最后将圆形台阶滚圆成形。用此方法锻造的拐臂合格率为100%，且锻件外形极其规则便于后序加工。

表1 用专用模具锻造拐臂的新工艺Table 1 The new forging process of crank arm with special mould

3 讨论

一般锻造拐臂的工艺都是将矩形台阶用号印刀号印出来，再沿着号印刀口用砧子向下压出矩形台阶，这种号印成形的方法因锻造过程操作难度大而不易控制矩形台阶的尺寸。从以往锻造拐臂来看，在矩形台阶的尺寸相对于圆形台阶较小时能够满足加工要求，但在矩形的宽度及长度较大时则根本满足不了锻件加工要求。

改进后的新工艺采用了专用模具锻造拐臂，锻造操作方法简单，矩形台阶外形尺寸容易控制，尤其是矩形台阶的高度可由压下量自由控制。只要在椭圆形的料上放置专用模具时，测量好放置位置，且砧子压下时各个方向压下量均匀，则可成功压出矩形台阶，并使矩形台阶尺寸精确符合工艺要求。

根据锻造经验，在第三火次将料滚成椭圆时，必须保证椭圆的短直径尺寸大于等于圆形台阶的直径尺寸1 250 mm并保证及椭圆的长直径尺寸大于等于1 400 mm。

4 结论

(1)用专用模具锻造拐臂的工艺可以成功解决矩形台阶不易成形的问题。

(2)用专用模具锻造拐臂的工艺解决了矩形台阶与下圆盘台阶中心不对称的问题。

(3)将料滚成椭圆时，必须保证椭圆的短直径尺寸大于等于圆形台阶的直径尺寸1 250 mm并保证椭圆的长直径尺寸大于等于1 400 mm。

(4)专用模具使矩形台阶的尺寸更加精确，利于后续加工。