简叙锻造模具设计及其发展(下)
模架设计
模架又称模座,夹持器。模架是用于定位和紧固模块并传递设备锻造力和锻件**出运动的主要部件,它承受锻造过程中的全部载荷。
四种通用模锻设备(模锻锤、螺旋压力机、热模锻压力机和模锻液压机)中,除模锻锤没有模架外,其他三种模锻设备均有模架。模架型式很多,按模具定位方式分类有窝座式、十字键槽式等。
在压力机上模锻,模块是经常更换的,而模架则长期使用,模架属于装备。一般模架使用年限应在20年以上。而且模架重量较重,制造复杂,价格高。一旦制成就难以改动。
通用模架重量:MP型16MN热模锻压力机窝座式通用模架重量5~6t;25MN热模锻压力机模架重量6~8t;40MN热模锻压力机模架重量11~16t(其中十字键槽式模架重量约11t,而窝座式模架重量约16t);而125MN热模锻压力机模架重量50~65t。因此对模架设计、制造和使用必须足够重视。模架重量由设备封闭高度和模架结构确定。
模架结构和制造精度直接影响模具结构和锻件精度,应引起高度重视。为了确保模架精度,应定期对模架进行检测和维护,并定期检修(一般应每年检测和维护)。
模架种类及其用途
模架按用途分类,有通用模架和模架,模架按模块定位方式分类,有十字键槽模架和窝座式模架。
⑴通用模架。通用模架系指各类锻件开式模锻和闭式模锻的模具均可在其上安装生产。一般有窝座式通用模架和十字键槽式通用模架。
⑵模架。一般用于大批量单品种生产,锻件精度高。常用的模架有:1)挤压成形模架;2)闭塞模锻模架(带活动模座,具有水平或垂直可分凹模结构);3)机械化模架(具有步进梁传送装置)。
通用模架设计基本要求
⑴通用模架组。模架由上模座和下模座(又称模板或底板)、上垫板和下垫板、上模块和下模块、**出装置、导向装置及模具定位与紧固件组成。对于螺旋压力机,模架应拥有独立承击块,由于模块不设承击面,模块体积小,降低模具材料成本和制造成本。另外,还提高模具使用寿命。
⑵通用模架设计基本要求。
1)模架结构力求具有较大通用性、**性,以适应多品种生产。
2)模架应具有足够的强度、刚度和韧性,防止模架变形和断裂。为此,模架内各种承受锻造负荷的零部件,包括上模座和下模座,均应采用合金钢制造并进行热处理。上模座和下模座以及垫板建议采用5CrNiMo模具钢。
3)模架导向装置务必达到高精度,一般采用导柱导套装置,若是精密模锻,还需要匹配X导轨导向装置,其导向精度达到0.02~0.05mm。
4)模架内设置的**出装置应**出顺畅有延时,有足够**出行程和**出力,并达到可靠、耐用,便于修理和更换。
5)模架应确保模块定位准确,紧固可靠,又操作(含调整和装卸)方便。
6)模架上应设有起重孔或起重棒。
窝座式通用模架
⑴特征。
图7是热模锻压力机窝座式通用模架,在上模座和下模座内具有安装模具的窝座,模块紧靠模架窝座内的三个相互垂直的平面定位,采用斜面压板紧固。若是摩擦或电动螺旋压力机模架,还应在模架上设计独立承击块,这样模具就不需要设计承击面,不仅模块体积小,而且提高模具使用寿命。
⑵优点。
1)模块定位准确,紧固牢靠。窝座式模架是压力机使用广泛的典型结构。
2)适用于锻件批量大、精度高的生产场合。
3)模架制造精度高。模架上模座和下模座三个相互垂直的模具定位基准平面的尺寸制造公差为为±0.02mm,形位公差为0.02~0.05mm。若模具对应的三个相互垂直的定位基准平面尺寸制造公差也达到±0.02mm,形位公差为0.02~0.05mm,则模具安装后即可开始生产,模具做到安装免调整,提高劳动生产率。
4)模架导向精度高。模架一般采用“导柱导套”导向装置,若是精密模锻,则还需要增加X导轨导向机构,较大提高导向精度。
⑶缺点。
需要有较强模具制造能力和较高制模精度。通用性和互换性没有十字键式通用模架好。
十字键式通用模架
图8是热模锻压力机十字键式通用模架,模具十字键定位,用T字形螺栓和L形压板紧固。
⑴特征。
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图7 热模锻压力机导柱导套窝座式通用模架
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图8 十字键槽式通用模架
上模座和下模座均为平面,模座上放置垫板,垫板上放置模具。在模具、垫板、模座之间原先均采用互成直角、呈十字的键进行前后、左右定位和调整(图8)。即模块用十字键定位,T字形螺栓和L形压板紧固。垫板上面和下面均加工有互成直角、呈十字的键槽,并采用键定位,这样就削弱了垫板强度。为了提高垫板强度宜采用将垫板放置在上模座和下模座窝座内,并采用螺栓紧固。
⑵优点。
1)通用性和**性较好,适应多品种、不同尺寸锻件,故适合中、小批量以及需要经常进行反复生产场合。
2)模架制造比较简单,不需要大型龙门铣床。
3)模架重量较轻,因为上、下模座均为平面,没有框,故比窝座式模架重量约轻20%~25%。
(3)缺点。
1)模具十字键定位,刚性差,键槽磨损较快,影响锻件精度,增加生产过程模具调整工作量(调整锻件错差)。
2)垫板强度弱,因为垫板上面加工有十字键槽,削弱了垫板强度,易发生开裂。模具也易开裂。
锻件发展方向是锻件精度不断提高,不仅锻件公差不断减小,而且加工余量也不断减小,锻件属精化毛坯(省略粗加工)。为了提高锻件精度和缩短换模时间,提高模锻设备生产能力,提高生产率。宜采用窝座式通用模架,并开始采用自动液压锁紧窝座式通用模架,故十字键式通用模架正在逐步淘汰。
自动液压锁紧窝座式通用模架
为了快速定位和紧固模具,并达到免调整安装模具,近年来产生自动液压锁紧窝座式通用模架,模块靠窝座内三个相互垂直的平面定位,采用自动液压斜面压板紧固模具,可以快速换模,一般仅需要20~30分钟。
这种模架由机构将模块推入模架窝座内,并紧靠模架窝座内三个相互垂直的定位平面,然后采用自动液压锁紧的斜楔块将模块压紧。做到模块快速安装,并免调整安装模具。但是模具模膛和定位面制造精度要求高,模架窝座定位平面尺寸公差为±0.02mm,垂直度、平行度和平面度等形位公差为0.02~0.05mm。这种自动液压锁紧窝座式通用模架将是模锻企业今后发展方向。
伴随着加工设备的快速发展,模具及模架制造精度的提高,锻造模具已经向着安装免调整方向发展,实现减少更换模具的调整时间,从而提高生产率。另外,由于模架和模具导向精度高,取消模具导向锁扣,减少模块体积和模具材料成本,并应避免安装繁琐,调整困难。
模架设计应做到导向精度高、**出装置动作顺畅有延时,具有足够的**出行程和**出力,还要做到模具定位精确、紧固牢靠,并能快速装卸模具等。据调研,已经有锻造企业开始采用自动锁紧窝座式通用模架,做到模具安装免调整。
采煤机配件下放由运输队负责,并责成专人放置阻车器。装料前装料工应检查平板车各部件是否合格,不合格的车辆不得使用。装料时必须在平车前后各放一个阻车器,并掌握材料车的重心,严禁**宽**高。下放采煤机顺序为机身→左摇臂→右摇臂→左滚筒→右滚筒。
绞车司机开车前对所有绳头进行认真检查,绳头不符合规定要求的要及时反映,待处理完毕后方可开车。绞车司机在上班过程中严禁擅自离岗、脱岗。运料过程中要严格执行“一坡三挡”制度。同时作业地点矿车停车点下方必须放置两个阻车器,在有坡度变化的地段,阻车器由当班负责人安排专人放置,并有记录。信号工发现材料车掉道或材料偏移时,要及时发出停车信号,停车后进行处理问题,待问题处理完毕确认安全后,方可发出开车信号开车。运料过程中工作人员严禁扒车和乘坐矿车。卸料时,要轻拿轻放,必须**人员安全和设备完好。
采煤机配件装车后必须用导链或紧线机把设备牢固,并标明人员姓名、物料名称等做以记录。在运送材料过程中要严格执行“行车不行人,行人不行车”制度。绞车司机在开车前,首先检查绞车各部件是否齐全、牢固完好,地锚和压柱是否牢固,通讯信号是否灵敏可靠,严格执行“一停、二开、三倒车”的信号制度,确认无误后,再发出信号,听到信号并打回铃,再次听到信号后方准开车,绞车司机必须持证上岗,严禁**拉**挂。
不同工艺参数对铝合金激光深熔焊质量的影响
铝合金激光焊接技术是近十几年来发展起来的一项新技术。与传统焊接方法相比,激光焊具有热输入小,能量密度高,热影响区窄而熔深大,热变形小,接头性能好及易于控制等优点,因而逐渐得到广泛的应用。但由于铝合金具有较好的导热性能,对较高的激光束初始反射率及焊接过程中产生的等离子体对激光束的屏蔽作用,使得工件吸收光束能量困难,焊接过程不稳定,同时还易产生裂纹、气孔等缺陷。
目前对于铝合金激光焊接技术的研究依然是当前激光焊研究的热点,尤其是研究铝合金激光焊的熔化特性、气孔和裂纹的成因机理、焊接缺陷对力学性能的影响和激光焊接铝合金的等离子体现象等等。如何基于铝合金激光深熔焊的小孔诱导及行为机理,广泛应用于铝合金白车身的实际生产中,提升铝合金激光焊焊接质量是目前**主机厂的研究重点和难点。而在实车制造中,不同工艺参数对铝合金车门5系内板和6系铝合金加强板激光深熔焊焊接质量影响的研究尚未报道。
因此本文尝试通过以下方法来探索在不同焊接速度和功率条件下对激光焊外观质量和微观质量的影响规律。该研究主要通过两个路径:⑴利用样片实验研究不同参数对铝合金焊接质量的影响并获得优参数。⑵实车析优参数下铝合金激光焊焊接质量。
样片级别实验
实验材料为5182/1.5mm铝合金和S600/1.5mm铝合金,其化学成分分别如表1和表2所示,搭接形式:上层板S600/1.5mm+下层板5182/1.5mm,样片尺寸40mm×200mm,之后分别研究激光功率(表3)、焊接速度(表4)对该搭接形式的铝合金激光焊焊接质量的影响。
表1 5182铝合金成分(%)
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表2 S600铝合金成分(%)
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表3 激光焊功率影响的参数设置
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表4 激光焊焊接速度影响的参数设置
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图1所示是在功率为55%,焊接速度为60mm/s时的结果,其中图1(a)为焊缝的金相照片,图1(b)为激光焊接完成后背部的照片。从结果来看:在该焊接参数下,焊缝的熔深一条为0.37mm,一条为0.80mm,而公司要求的小熔深为0.45mm,则0.37mm这条焊缝不合格;两条焊缝的熔宽分别为1.71mm和1.40mm,均满足公司要求的小熔宽1.35mm,但1.40mm处于达标的边缘。并且从图1(b)可以看出,无背透现象。
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图1 功率为55%时的激光焊结果
图2所示是在功率为60%,焊接速度为60mm/s时的结果,其中图2(a)为焊缝的金相照片,图2(b)为激光焊接完成后背部的照片。从结果来看:该焊接参数下,焊缝的熔深一条为0.49mm,一条为0.86mm,均满足公司要求的小熔深0.45mm;两条焊缝的熔宽分别为1.46mm和1.83mm,均满足公司要求的小熔宽1.35mm。并且从图2(b)可以看出,无背透现象。
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图2 功率为60%时的激光焊结果
图3所示是在功率为65%,焊接速度为60mm/s时的结果,其中图3(a)为焊缝的金相照片,图3(b)为激光焊接完成后背部的照片。从结果来看:该焊接参数下,焊缝的熔深一条为0.53mm,一条为0.98mm,均满足公司要求的小熔深为0.45mm;两条焊缝的熔宽分别为1.46mm和1.89mm,均满足公司要求的小熔宽1.35mm。并且从图3(b)可以看出,出现背透现象。
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图3 功率为65%时的激光焊结果
比较以上三种功率下的激光焊质量,熔深与熔宽随功率的变化曲线如图4所示,从结果看:⑴功率越大,熔深与熔宽越大,但功率从60%到65%时,熔深与熔宽的增大率小于5%。⑵随着功率的增大,有背透的风险,在功率为65%时,出现背透。因此样片测试结果显示功率选择在功率的60%时相对较优。
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图4 焊接速度一定,熔深与熔宽随功率变化的曲线
图5所示是在功率为60%,焊接速度为70mm/s时焊缝的金相照片。从结果来看:该焊接参数下,焊缝熔深为0mm和0.27mm,均不能达到公司的要求,熔宽为0mm和1.35mm,其中一条无法满足公司的标准要求,另一条是刚刚达到公司的要求,因此在该参数下,无法满足公司的激光焊质量要求。
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图5 焊接速度为70mm/s时的激光焊结果
图6所示是在功率为60%,焊接速度为50mm/s时的结果,其中图6(a)为焊缝的金相照片,图6(b)为激光焊接完成后背部的照片。从结果来看:该焊接参数下,焊缝的熔深一条为0.61mm,一条为1.01mm,均满足公司要求的小熔深0.45mm;两条焊缝的熔宽分别为1.60mm和1.80mm,均满足公司要求的小熔宽1.35mm。从图6(b)可以看出,该参数下出现明显的背透现象。
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图6 焊接速度为50mm/s时的激光焊结果
比较以上三种焊接速度(图2、图5和图6)下的激光焊质量,熔深与熔宽随焊接速度的变化曲线如图7所示,从结果看:⑴焊接速度越小,熔深与熔宽越大,但从50mm/s时,出现明显的背透。⑵焊接速度越大,熔深与熔宽越小,但在70mm/s时出现未熔的现象。因此,样片测试结果显示速度选择在60mm/s时相对较优。
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图7 激光功率一定时,熔深与熔宽随焊接速度变化的曲线
实车级别验证
采用样片级别得出的焊接参数,在激光功率为功率的60%,焊接速度为60mm/s的条件下进行焊接,焊接两台车,选取4条焊缝来研究,如图8中的RB1和 RB3。
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图8 右后门激光焊焊缝分布
图9所示是2台车次每台车上4条焊缝的金相照片结果。从结果来看。
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图9 不同车次上4条焊缝的金相照片
⑴所有焊缝的熔深与熔宽均满足公司的标准,证明样片级别实验获得的参数是有效的。
⑵分别对比VB1-2车和VB1-1车上RB1和RB3两条焊缝的金相可知。
1)同一车次,同一零件不同位置的匹配间隙是不均匀的,大的间隙在0.3mm左右。
2)间隙在小于0.3mm的情况下,可满足熔深与熔宽的要求。
3)同一车次,不同位置间隙对熔深与熔宽的影响。
①VB1-1:熔宽差异达0.3mm,熔深差异达0.5mm,熔深波动较大达19%。
②VB1-2:熔宽差异达0.6mm,熔深差异达0.03mm。
⑶分别对比RD1和RD2两条焊缝在不同车次VB1-1和VB1-2上的金相照片可知。
1)不同车次相同位置的零件匹配间隙差异较大,近0.3mm。
2)不同车次,相同位置的间隙对熔深和熔宽的影响。
①RD2:熔深差异在0.11mm,熔宽差异在0.02mm。
②RD4:熔深差异在0.27mm,熔宽差异在0.25mm,熔宽波动较大达12%。
结论
⑴样片级别实验结果表明焊接速度对激光焊质量的影响:焊接速度越小,熔深与熔宽越大,焊接速度在50mm/s时容易出现背透;焊接速度越大,熔深与熔宽越小,焊接速度在70mm/s时,容易出现未熔透,焊接速度在60mm/s时,熔深与熔宽相对较优。
⑵样片级别实验结果表明激光焊功率对激光焊质量的影响:焊接速度在60mm/s时,功率越大,熔深与熔宽越大,功率从60%Pmax增加到65%Pmax时,熔深熔宽增加率小于5%,且在65%Pmax时,出现背透。
⑶对比实车级别实验与样片级别实验,焊接速度在60mm/s,功率在60%Pmax时,实车焊接的熔深、熔宽和样片测出的熔深、熔宽均能满足公司的标准,且两板间隙控制在0.3mm的情况下,可满足公司熔深与熔宽的要求,但熔深与熔宽的波动相对较大。
皮带机在注塑机送中的相关应用
皮带机在注塑辅机中的运用:皮带输送机系列在注塑机械塑设备挤出产品输送中得到广泛应用,是一种适合于各类PVC粉料挤出成形的工件产品运用机械手自动化放置到输送设备上输送分拣、组装、检测等功能。配备不同输送辅机可以生产输送各类PVC塑料管材、异型材、板材、片材、棒材及造粒等成品或剩注塑废料边角料。
槽形托辊用于输送散粒物料的带式输送机支,使输送带成槽形,以便增大输送能力和防止物料向两边洒漏。增大槽角可加大载货的横断面积和防止输送带跑偏,但使胶带弯折,对输送带的寿命不利。为降低胶带边缘的附加应力,在传动滚筒与组槽形托辊之间可采取槽角为10°、20°、30°的过渡托辊使胶带逐步成槽。
内蒙皮带机根据用户不同配置要求,配制结构达到合理输送,以达到自动化状态及物流质量。可确保每台同类挤出设备挤出性能高度一致性。率先引入国际设计技术,使物流在输送中更柔和平稳,更接近实际需要。分配箱特殊设计,驱动力大,轴承采用原装进口,传动寿命高,可承受更大物体压力。电器系统限度采用进口原件,并具有多项故障报警功能,故障少,排除方便。输送系统设计特殊,维修便捷。
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