【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种零部件制造领域，具体的说是一种柴油机曲柄锻件的锻造方法及曲柄近净成型的模具。曲柄是大中型船舶柴油机的重要部件，主要用于大中型船舶柴油机和发电用低速柴油机的曲轴，锻造难度较大，成形复杂，且要求锻件具有良好的纤维流向性。目前国际上制造曲柄的主流工艺有三种，分别为块锻法、模锻法和弯锻法。块锻法是先将曲柄锻成近似长方体的形状，然后用切削加工去掉曲柄销处多余的金属的方法。此种方法由于曲柄销与曲柄内侧的交接处锻造纤维被切断，而此处应力又大，加上由于疏松、偏析等缺陷的存在和尺寸大而难于锻透，致使曲柄的质量降低，使用寿命缩短。模锻法是将制备好的长方体坯料放入专用挤压模具中，使用大吨位压机配合模具模锻挤压成型曲柄的一种方法。此种方法成形率高，操作简单，组织致密，锻造工序短，机加工费用低。但因模具制作周期长、制作费用高，模具消耗大，对锻造设备要求极高。弯锻法是现今国内外船用组合式曲轴曲柄制造应用最多的工艺方法，是先锻造出中间带凸台的凸型坯料，再在弯锻模具上弯曲成型，坯料的尺寸决定了弯曲后曲柄的尺寸和后续机械加工余量，因此制坯过程是曲柄锻造过程中最关键的环节，对工人技能水平及操作水平要求极高；为保证后续加工尺寸要求，往往弯锻法成形曲柄锻件余量较模锻法偏大，且易存在分布不均问题。曲柄主要由拐头和曲臂两部分组成，拐头部分包含左右两侧的多段斜面及上下侧的斜面(见图1a和图1b)；通过弯锻法锻造成形左右多段斜面及上下斜面较为困难。弯锻法可成形的拐头基本为扁方形(见图2)。后续只能需通过机械加工去除多余材料。
技术介绍
技术实
1、本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、成本低、原料省、精度更高、使曲柄毛坯成型尺寸更接近产品的精加工尺寸，减少自由锻制坯阶段尺寸偏差对曲柄毛坯尺寸的影响，保证曲柄毛坯尺寸及加工余量的一致性的柴油机曲柄锻件的锻造方法。
2、本专利技术的另一目的是提供用于上述锻造方法的曲柄近净成型的模具。
3、本专利技术曲柄近净成型的模具，包括底座，所述底座上设有外模圈，所述外模圈内设有四块成形模块，所述四块成形模块由两两对称布置的斜面成形模块和圆弧面成形模块组成，围成一个具有顶部和底部开口的型腔。
4、优选的，所述外模圈的内侧面为大口朝上的锥面。
5、优选的，所述锥面为与水平垂直方向呈15°角的斜面。
6、优选的，所述斜面成形模块的外侧斜面与外模圈内侧面斜度一致，内侧斜面与曲柄锻件成品的拐头部分的上、下斜面的斜度一致；圆弧面成形模块的外侧斜度与外模圈内侧面斜度一致，内侧圆弧面与曲柄锻件成品的拐头部分的圆弧轮廓线一致。
7、优选的，相邻两块斜面成形模块和圆弧面成形模块之间具有间隙。
8、优选的，所述间隙宽度为+10～+15mm。
9、优选的，所述型腔的深度大于凸台形曲柄坯料高度+0～+50mm。
10、本专利技术柴油机曲柄锻件的锻造方法，采用以下锻造步骤：
11、1)将充分加热的钢锭经一次或多次镦粗和拔长成形得到由后段的平台面和前段的方凸台组成的方凸台曲柄坯料；
12、2)将方凸台曲柄坯料的方凸台向下放入所述的模具中，方凸台的宽度方向优先与模具的圆弧面成形模块接触；
13、3)压机下行，用平砧向下压方凸台曲柄坯料的平台面，在圆弧面成形模块的作用下，方凸台宽度方向开始变形，两侧弧面逐步成型；压机继续下行，方凸台的长度方向也开始与模具的斜面成形模块接触，方凸台的长度方向同步开始变形，两侧的斜面也逐步成型；直至方凸台与圆弧面成形模块和斜面成形模块完全贴合后，压机停止下行，最终形成带有两圆弧侧面和两斜面的拐头部分以及平台面的坯料；
14、4)将步骤3)得到的坯料从所述模具中吊出，回炉加热后进行弯锻法操作，使坯料平台面形成曲臂，最终得到曲柄锻件。
15、优选的，所述步骤4)中，所述弯锻法操作为：出炉后将坯料放置在弯曲支架上，用带内凹圆弧腔的冲板从坯料平台面的对称轴处下冲形成拐颈圆弧面，冲板继续下行至工艺尺寸时成型拐颈，其两侧平台面形成v型的两侧曲臂；最后用圆弧舌板插入开档，在压机上平整两侧曲臂，最终成形曲柄锻件。
16、优选的，所述步骤1)中，所述方凸台坯料的宽度b1等于曲柄锻件的宽度b2，所述方凸台顶长度w1等于曲柄锻件的拐头端部高度y1再加上50～100mm，底面长度w2等于曲柄锻件的底部高度y2，方凸台高度h1等于曲柄锻件拐头长度m1再加150～200mm；平面台的厚度h2等于曲柄锻件的曲臂厚度m2。
17、本专利技术的有益效果为：本专利技术结合局部模锻—弯锻成形两步成型方法成型曲柄锻件，采用局部模锻成型方法实现曲柄坯拐头部分的近净成型，使曲柄拐头部分的外形更加接近精加工成品外形，大大提高了曲柄拐头的内外部质量，再配合弯锻法快速成型曲臂，结合的了两者的优势，保证大马力低速柴油机曲轴用曲柄的内外部质量，可实现曲柄锻件毛坯尺寸一致性，同时大大降低了曲柄毛坯的粗加工余量，减少了原材料成本和后续机械加工成本。
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1.一种曲柄近净成型的模具，包括底座，其特征在于，所述底座上设有外模圈，所述外模圈内设有四块成形模块，所述四块成形模块由两两对称布置的斜面成形模块和圆弧面成形模块组成，围成一个具有顶部和底部开口的型腔。
2.如权利要求1所述的曲柄近净成型的模具，其特征在于，所述外模圈的内侧面为大口朝上的锥面。
3.如权利要求1所述的曲柄近净成型的模具，其特征在于，所述锥面为与水平垂直方向呈15°角的斜面。
4.如权利要求1-3任一项所述的曲柄近净成型的模具，其特征在于，所述斜面成形模块的外侧斜面与外模圈内侧面斜度一致，内侧斜面与曲柄锻件成品的拐头部分的上、下斜面的斜度一致；圆弧面成形模块的外侧斜度与外模圈内侧面斜度一致，内侧圆弧面与曲柄锻件成品的拐头部分的圆弧轮廓线一致。
5.如权利要求1-3任一项所述的曲柄近净成型的模具，其特征在于，相邻两块斜面成形模块和圆弧面成形模块之间具有间隙。
6.如权利要求5所述的曲柄近净成型的模具，其特征在于，所述间隙宽度为+10～+15mm。
7.如权利要求1-3任一项所述的曲柄近净成型的模具
8.一种柴油机曲柄锻件的锻造方法，其特征在于，采用以下锻造步骤：
9.如权利要求8所述的柴油机曲柄锻件的锻造方法，其特征在于，所述步骤4)中，所述弯锻法操作为：出炉后将坯料放置在弯曲支架上，用带内凹圆弧腔的冲板从坯料平台面的对称轴处下冲形成拐颈圆弧面，冲板继续下行至工艺尺寸时成型拐颈，其两侧平台面形成V型的两侧曲臂；最后用圆弧舌板插入开档，在压机上平整两侧曲臂，最终成形曲柄锻件。
10.如权利要求8或9所述的柴油机曲柄锻件的锻造方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述方凸台坯料的宽度B1等于曲柄锻件的宽度B2，所述方凸台顶面长度W1等于曲柄锻件的拐头端部高度Y1再加上50～100mm，底面长度W2等于曲柄锻件的底部高度Y2，方凸台高度H1等于曲柄锻件拐头长度M1再加150～200mm；平面台的厚度H2等于曲柄锻件的曲臂厚度M2。
...【技术特征摘要】
1.一种曲柄近净成型的模具，包括底座，其特征在于，所述底座上设有外模圈，所述外模圈内设有四块成形模块，所述四块成形模块由两两对称布置的斜面成形模块和圆弧面成形模块组成，围成一个具有顶部和底部开口的型腔。
2.如权利要求1所述的曲柄近净成型的模具，其特征在于，所述外模圈的内侧面为大口朝上的锥面。
3.如权利要求1所述的曲柄近净成型的模具，其特征在于，所述锥面为与水平垂直方向呈15°角的斜面。
4.如权利要求1-3任一项所述的曲柄近净成型的模具，其特征在于，所述斜面成形模块的外侧斜面与外模圈内侧面斜度一致，内侧斜面与曲柄锻件成品的拐头部分的上、下斜面的斜度一致；圆弧面成形模块的外侧斜度与外模圈内侧面斜度一致，内侧圆弧面与曲柄锻件成品的拐头部分的圆弧轮廓线一致。
5.如权利要求1-3任一项所述的曲柄近净成型的模具，其特征在于，相邻两块斜面成形模块和圆弧面成形模块之间具有间隙。
6.如权利要求5所述的曲柄近净成型的模具，其特征在于，所述间隙宽度为+10～...
【专利技术属性】
技术研发人员：白玉，段来山，熊武，蒲徐明，林晨，戚波，鲁桥，方睿，王小军，卢补青，于运海，徐正睿，
申请(专利权)人：武汉重工铸锻有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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