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、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。
某起落架锻件模具的磨损原因分析及改进措施
锻造是一种复杂的塑性加工技术,其中热模锻是较为常见和重要的锻造方式。模锻过程中锻件质量的好坏受多种因素的影响,而模具的好坏则直接影响锻件的质量、成本、生产率和市场竞争力。实际锻造过程中,锻模通常在较高的动载荷或静载荷反复作用下工作,其工作应力较高,工作条件非常苛刻,工作时锻模的预热、冷却、润滑、氧化皮影响等,都直接影响模具使用情况,所以要尽可能的去改善,以延长模具的使用寿命。
前期我公司生产的一种航空起落架模锻件的模具磨损情况较为严重,修模频率较高,严重影响着产品的制造周期和成本。本文基于这一实际问题,首先通过对生产现场的还原,分析了模具磨损严重的原因;然后通过现场试验,找到了改进措施;终通过产品批量生产来进行验证,模具磨损严重的问题得到了有效解决。
原因分析
从图1(a)可以看出,模具型腔高包处温升严重;经测温后,该处模具型腔表层温度在650℃以上。其主要原因是坯料的始锻温度很高(>1000℃),连续生产时模具型腔温度通常在400℃以上,有时甚**达600℃,采用石墨润滑剂后生成的润滑膜失去了原有的润滑效果;同时在此高温条件下,也会给操作工人的喷洒润滑工作带来很大困难,往往会有润滑不均匀、不到位的情况。
在这样的情况下,锻件在成形过程中就会与模具型腔发生干摩擦,导致模具型腔局部温升严重,表层温度与热扩散层深度将迅速增加,从而使模具表面硬度下降,模具抗变形与抗磨损能力均减弱;在较大、复杂的交变载荷作用下,成形较复杂的型腔部位将会发生变形。图1(b)为模具冷却后模具型腔真实损坏情况,从图中可以看出,该处已严重变形、塌陷,无法满足锻件正常生产。
使用该模具期间,生产的锻件多件出现了局部缺肉现象(图2)。当缺肉量较大时,将会影响到零件的加工,甚至有产品报废的风险。经过对模具型腔的检查,发现模具型腔对应位置已经发生严重变形和塌陷。初步判定:锻件缺肉和模具型腔对应位置的变形、塌陷有很大关系。
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图1 实际生产过程和冷却后模具的状态
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图2 锻件局部缺肉
解决措施
针对上述问题,我公司技术人员经过分析论证,提出了如下解决措施。
⑴模具修复。
目前模具已无法满足锻件正常生产要求,须对模具进行及时维修(补焊、气刨、打磨等)以防缺陷(圆角处隆起、凸起部分变形、塌陷)进一步扩大。修模后要求模具型腔光滑,如图3所示。
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图3 修模后模具型腔状态
⑵合理降温。
锻造过程中,模具温升是不可避免的,所以实际生产中要严格模具型腔温度;若模具型腔温度过高,会使得型腔退火,硬度降低,造成模具过早塌陷磨损。当每件锻件压制完成后,先用风管进行风冷降温,并去除干净型腔内杂物。
⑶充分润滑。
生产过程中要对模具进行充分润滑。当模具型腔温度降至400℃以下时,向模具型腔均匀喷洒石墨润滑剂,即起到模具润滑作用。锻件压制前,上下模的模具型腔均加盖一种带润滑功能的复合纤维布(图4),以进一步提升润滑效果。
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图4 模具型腔加盖带润滑功能的复合纤维布
结果验证
采用上述措施后,连续生产20余批次的锻件进行了现场验证。每批次生成完成后,进行模具型腔表面检查,发现模具表面质量仍然良好,现只需要通过简单地局部打磨光滑甚至不打磨,就可满足正常生产要求。这样一来,大幅减少了模具修模次数,提高了生产效率。
图5为优化后终锻件成形情况。从图中可以看出,锻件表面无成形缺陷,缺肉问题得到有效解决。
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图5 优化后终锻件成形情况
结论
通过修复模具、合理降温、合理润滑等措施,解决了模具长期容易局部磨损、变形甚至塌陷的问题,有效解决了锻件成形缺肉的问题。
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,以便输送能力和防止物料向两边洒漏。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,维修便捷。
耙斗装岩机工作流程以及如何安全操作
耙斗装岩机是通过绞车的两个滚筒分别牵引主绳、绳尾使耙斗作往复运动把岩石扒进料槽,自料槽卸料口卸入矿车或箕斗而实现装岩作业。该机主要由固定楔、尾轮、耙斗、台车、绞车、操纵机构、导向轮、料槽(进料槽、中间槽、卸料槽)以及电气部分等组成。PB系列耙斗装岩机具有效率高、结构紧凑、应用范围广等特点。用于巷道掘进中配合矿车进行装岩。不仅可以在30°以下上山、下山巷道装岩,还可以进行掘进工序的平行作业,提高掘进速度,是实现巷道掘进机械化的主要机械设备之一。
为了防止在耙斗装岩机工作过程中的故障及事故的发生,机器在使用中应当严格遵守下列各项。电气维修:该设备以电为动力,在调整、检修或更换部件的工作开始之前,一定要确保切断了这台机器的所有电源。不要在机器上连接临时性电缆:如果触到高压电, 会造成严重的电击伤亡。在开动机器或操作任何控制装置前,操作人员必须事先阅读使用说明书,接受过如何正确操作机器的培训,并且完全熟悉所有控制装置。绝不可在仅靠液压支撑的部件下方工作。要安设足够的垫块支撑住载荷。
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