淺談6拐印度曲軸鐓鍛工藝設計

化石

2018年11月27日 11:11

瀏覽：1806 收藏：1

本文分析了6拐印度曲軸基本結構和參數、鐓鍛工藝難點；采用了新工藝設計、計算機模擬仿真和工藝試驗等研究方法；成功開發了6拐印度曲軸，材料利用率達到62%。

印度6拐曲軸是印度國家鐵路公司從美國引進的機車柴油機用曲軸。此前資陽公司已成功開發2種印度曲軸，印度ALCO16V251曲軸和印度EMD710曲軸，印度6拐曲軸是第3種，其柴油機轉速為1100轉/分鐘，功率為2940kW。

鐓鍛工藝分析

6拐曲軸基本機構及參數

圖1為印度6拐曲軸三維零件圖，材料為42CrMoA，由6個曲拐和3個法蘭組成（1個曲拐=2個曲柄臂+1個連桿頸+1個主軸頸）。6個曲拐有3個相位，1(6）曲拐、2(5）曲拐、3(4）曲拐在圓周上以120°分布。為方便表達，本文將從左至右編號為1～6拐。

淺談6拐印度曲軸鐓鍛工藝設計的圖1

圖1 6拐曲軸三維零件圖

與印度ALCO16V251曲軸零件參數比較

從表1和2可以看出，6拐印度曲軸和印度ALCO16V251曲軸比，連桿頸開檔和單拐長度尺寸有差異。由于這兩個參數的差異，鐓鍛工藝及鐓鍛模具不能借用印度ALCO16V251曲軸，必須全新設計。

表1 6拐印度曲軸主要結構參數

淺談6拐印度曲軸鐓鍛工藝設計的圖2

表2 印度ALCO16V251曲軸結構參數表

淺談6拐印度曲軸鐓鍛工藝設計的圖3

工藝設計目標及難點分析

⑴難點1：為節約生產成本，本次工藝設計要求減少校直工序。

⑵難點2：印度ALCO16V251曲軸連桿頸開檔為177.8mm，6拐印度曲軸連桿頸開檔為101.6mm，開檔尺寸比印度ALCO16V251曲軸小76.2mm，鐓鍛難度大。

⑶難點3：前面分析了6拐曲軸和印度ALCO16V251曲軸的差異，印度ALCO16V251曲軸鐓鍛工藝已經非常成熟，因此本次工藝設計可借鑒印度ALCO16V251曲軸鐓鍛工藝設計經驗，同時采用近凈成形技術設計鍛件余量，在現有工藝條件下，保證材料利用率最大化。

采用新工藝進行鍛造設計

曲線雙分模設計

本次工藝設計的新工藝為曲柄分模方式——曲線雙分模方式（圖2），傳統曲柄分模方式為單分模（以連桿頸中心作為鍛件分模線）；單分模的缺點不利于坯料的分料，曲柄安裝面容易塌角，并且在曲柄底部（靠近連桿頸側）形成大量工藝余塊。曲線雙分模優點：減小曲柄圓周余量，曲柄臂安裝面成形好。

淺談6拐印度曲軸鐓鍛工藝設計的圖4

圖2 曲柄的雙分模與單分模

坯料直徑余量小

鍛件主軸頸直徑為φ250mm，坯料選擇φ260mm，單邊余量為5mm，此余量為目前所有RR產品中余量最小，降低坯料用料重量，節約生產成本。

鐓鍛順序優化

在曲軸輸出端有一個法蘭，用料長為710mm，鐓鍛第6曲拐時法蘭會參與定位，由于法蘭坯料長，鍛造難度大，為保證鍛造質量，將法蘭鍛造定位第1火次，并確定鍛造變形順序為：輸出端法蘭→第6拐→第5拐→第4拐→第3拐→第2拐→第1拐→自由端法蘭。此工藝方法的優點為降低了輸出端法蘭的鍛造難度，同時降低操作工更換模具的勞動強度。