大型连杆锻造成形工艺分析

收稿日期:2000—03—02
大型连杆锻造成形工艺分析
113006　抚顺机械厂　刘昱虹
关键词　连杆　锻造成形　工艺
连杆是发动机中的重要零件之一,连杆的质量直接影响着发动机的寿命。

因此,生产厂家对连杆的选材、制造十分重视。

图1是船用16缸V 型发动机连杆锻造毛坯图。

选材为高级优质合金结构钢42CrM oA ,重量为102kg 。

该连杆原设计为锻后全身铣削加工,旨在消除锻造过程中产生的脱碳层
、氧化皮垫坑、裂纹、折叠等表面缺陷。

但是,通过铣削,使连杆表层的纤维组织受到破坏,强度大幅度降低。

经过多年摸索,最终采用连杆外形直接锻成的精锻成形工艺。

同时,也相应提高了连杆的强度。

图1　16V 型连杆冷锻件图
1　工艺分析与对策1.1　工艺分析
大型连杆精锻成形的工艺难度较大。

(1)变形截面过大。

大头端F max =320cm 2,杆部为F min =55cm 2
,截面差为F max ΠF min =5.8倍。

在辊锻机上的制坯变形量难以满足工艺要求,这直接影响连杆的模具寿命。

(2)重量公差过严。

用户要求的锻件重量为102±0.75kg 。

由于制坯变形量难以满足工艺要求,
杆部变形较大,模具磨损加剧,直接影响了锻件的重量公差。

(3)局部出现折叠。

由于锻件制坯工艺受限,致
使终锻成形过程中金属变形量过大,易出现折叠,主要反映在减重槽和大小头孔处(见图1)。

1.2　对策上述问题对于特大型连杆的锻造更为突出。

根据多年生产连杆的经验,采取了以下具体对策,工艺路线如下:
中频感应加热→辊锻制坯→预成形→终锻→热切边、冲孔→热校直。

(1)用预成形分流杆部多余金属
该连杆大头端平均截面F 平=245cm 2
,选用坯料为<180mm 。

由于料径过大,在<800辊锻机上只能
排列两个道次,辊锻后杆部F =154cm 2
,锻件与坯料
截面差为2.8倍,多余金属近100cm 2
,这些多余金属在成形时势必加剧模具的磨损,影响终锻型腔的寿命。

终锻在16t 模锻锤上进行。

由于该连杆大头宽
图2　预成形杆部型腔图
度320mm ,为防止偏心,只能排列单型腔,因此,多余金属必须在预成形工序中分流出去,预成形杆部型腔如图2所
示。

(2)严格控制重量公差
16V 连杆锻件重量为102kg ,公差为±0.75kg ,
公差值占总重的1.5%左右,国内同行业一般连杆的重量公差均在5%～6%。

连国外几家著名发动机公司的连杆锻件也达3%～4%。

对于这样的大型连杆,控制重量尤为困难。

为此,我们采取了以下措施:
①控制模具变形。

通过对坯料的辊锻、预成形,将金属变形量最大的杆部坯料截面变细,多余金属分流,排出型腔外部,以减轻杆部模具的磨损变形,避免杆部锻件重量的上升。

②控制模具的制造精度。

终锻型腔的制作是用石墨电极冲型,然后抛光而成。

电极的精度决定了模具的精度。

电极在三坐标数控铣床上加工制作,精度很高,但在冲型过程中产生损耗。

因此,影响了型腔的精确度。

为确保终锻型腔精度,特制作了三种电极,即粗冲电极、半精冲电极和精冲电极,由三
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2成形技术———大型连杆锻造成形工艺分析
次冲型完成。

粗冲时电流选择150A ,半精冲时电流选择50A ,精冲深度为2mm ,电流选择15A 。

型腔公差深度、水平方向均为±0.05mm 。

型腔尺寸设计时,尽量趋于公差下限,使初始锻件重量保持在重量公差的下限,随着模具型腔的磨损,重量逐步向上限移动。

③锻件的欠靠量是影响锻件重量最重要因素。

为了准确掌握锻件的锻打厚度,设计了热锻件厚度方向的止、通样板,以供锻打后测量连杆杆部,使锻件厚度控制在公差范围之内。

另外,为了稳定锻件的欠靠量,减少杆部金属流动的阻力,将杆部桥部设计成楔形,以加快多余金属的流速。

(3)严格控制局部折迭
该连杆在锻造试验过程中,由于产品结构的影
响,导致减重槽、大小头孔等处出现折迭现象。

经分析,大小头孔处折迭是由于孔内剩余金属过多所致;减重槽内折迭是由于两侧圆角过尖,使金属出现回流。

为此,应加高预成形模具的脐子,以尽量减少孔内储存的金属。

另外,适当加大终锻模大小头孔脐子周边圆角,使金属在高温状态下,迅速流出型腔。

减重槽两侧圆角由原来的R 5更改为R 10,出模角由5°改为10°,避免了金属出现回流。

2　结论
该锻件经过设计的周密思考和试验过程中的准确分析,措施得当,重量稳定控制在公差范围之内,模具每修复一次寿命可达2000件左右。

外观质量也可同进口锻件相媲美。

基金项目:国家机械工业技术发展基金项目(96JA0706)收稿日期:2000—04—11
作者简介:王雷刚,男,37岁,博士,副教授
基于并行工程的锻造产品开发组织与管理
230009　合肥工业大学　王雷刚　黄　瑶　王　匀　刘全坤
摘要　分析了现行锻造产品开发中的组织与管理弊端,建立了基于并行工程的锻造产品开发
过程,阐述了锻造产品并行开发过程中的数据、过程、人员的组织与管理技术。

关键词　锻造　并行工程　管理 Organizing and m anagement of forgings development based on concurrent engineering
W ang Leigang ,H uang Yao ,W ang Yun ,Liu Q uankun
Abstract :Problems occurring in organizing and management of development of forgings have been ana 2lyzed .The development process of forgings based on concurrent engineering has been established ,of which da 2ta ,process ,pers onnel and organization and management have been expatiated .
K eyw ords
:F orge ,C oncurrent engineering ,Management
1　锻造产品开发的组织与管理现状
在传统锻造产品的开发过程中,一般采用串行的“扔过墙”方式(图1)。

经过锻件设计、工艺规划、模具设计、模具加工、锻造生产、后处理到检验等阶段。

由于各阶段由不同的部门负责,他们相互独立、条块分割,所以,按功能划分的企业结构形式和串行生产方式存在下列主要问题:企业与企业、企业内部以及与用户之间缺乏信息沟通,着眼于局部利益,不
能及时发现错误。

因此,产品开发周期长,成本高,质量不能保证,企业缺乏竞争力。

图1　锻件产品串行开发过程
随着社会的发展和科技的进步,市场竞争日趋
激烈。

锻造产品开发中的传统组织结构和串行式开发过程已不能适应新的市场需求,迫切需要采用新技术和新思想进行技术创新和管理创新。

近年来,发展起来的并行工程从根本上改变了这种落后的企
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