一种凸轮轴热模锻精密级尺寸公差的控制方法技术

本发明专利技术涉及锻造技术领域，公开了一种凸轮轴热模锻精密级尺寸公差的控制方法，在凸轮轴热模锻的工艺过程中，通过优化和精准确定凸轮轴热模锻件长度尺寸的金属冷却收缩率以及通过优化和精准控制凸轮轴热模锻的始锻温度、终锻温度、热切边温度、热校正温度和“热模锻(滚挤制坯、终锻)→热切边→热校正”操作总时间等联合控制方法。本发明专利技术的一种凸轮轴热模锻精密级尺寸公差的控制方法，有效解决了现有凸轮轴热模锻技术难以达到GB/T12362《钢质模锻件公差及机械加工余量》精密级长度尺寸公差要求的难题，将凸轮轴模锻件长度尺寸合格品率由普通级70％～90％提高到精密级98％以上。

A control method for precision grade tolerance of camshaft hot die forging

The invention relates to the field of forging technology, and discloses a control method for precision dimension tolerance of camshaft hot die forging. In the process of camshaft hot die forging, the metal cooling shrinkage rate of the length dimension of camshaft hot die forgings is optimized and accurately determined and the initial forging temperature of hot die forging of camshaft is controlled and accurately controlled. The joint control method, such as degree, final forging temperature, hot cutting edge temperature, heat correction temperature and \hot die forging (roll extrusion, final forging), hot cutting edge to heat correction\ operation time, etc. A control method for precision dimension tolerance of camshaft hot die forging is an effective solution to the difficult problem that the existing camshaft hot die forging technology is difficult to meet the requirements of the precision level dimension tolerance of GB/T12362 \tolerance and machining allowance\, and the qualified product rate of the camshaft die forgings is from 70% to the ordinary level. 90% to more than 98% of the precision level.

【技术实现步骤摘要】
一种凸轮轴热模锻精密级尺寸公差的控制方法
本专利技术属于锻造
，具体涉及一种凸轮轴热模锻精密级尺寸公差的控制方法。
技术介绍
现有大功率高速柴油机凸轮轴热模锻的主要工艺过程为：在加热炉中加热坯料→在锻模上热模锻(滚挤制坯、终锻)→在切边压力机上热切边→在锻模终锻模膛中热校正→在现场环境下自然冷却。由GB/T12362《钢质模锻件公差及机械加工余量》国家标准可知，钢质模锻件以下6组别长度公称尺寸所对应的精密级尺寸公差为：(>80～120)mm对应(>120～180)mm对应(>180～315)mm对应(>315～500)mm对应(>500～800)mm对应(>800～1250)mm对应所对应的现有凸轮轴模锻件6组别长度公称尺寸精密级尺寸公差为：(>80～120)mm对应(>120～180)mm对应(>180～315)mm对应(>315～500)mm对应(>500～800)mm对应(>800～1250)mm对应现有凸轮轴为总长尺寸1100mm～1500mm的长轴类模锻件，材料牌号为20CrMnTi、20CrMnMo或精选45钢(化学成分含量精选钢)等，多为6、8、10、12组凸轮；因凸轮轴热模锻的热胀冷缩量大为15.0mm～23.0mm以及热胀冷缩程度不均匀性，再加上热模锻件长度尺寸的金属冷却收缩率确定不合理以及始锻温度、终锻温度、热切边温度、热校正温度和“热模锻(滚挤制坯、终锻)→热切边→热校正”操作总时间控制不合理等原因，极易导致凸轮轴模锻件从长度基准线到凸轮外侧的长度尺寸超差±(1.0～5.0)mm或热校正啃伤凸轮而报废的现象(距离长度基准线越远超差量越大和啃伤凸轮现象越严重)，因此引起的凸轮轴模锻件长度尺寸的普通级废品率约为30％。在凸轮轴热模锻的始锻温度、终锻温度、热切边温度、热校正温度和“热模锻(滚挤制坯、终锻)→热切边→热校正”操作总时间等皆合理的前提下，如果按现有技术将热模锻件的不同长度尺寸确定为相同的金属冷却收缩率，还极易导致凸轮轴模锻件从长度基准线到凸轮外侧区间的长度尺寸超差±(1.0～3.0)mm的现象(距离长度基准线越远超差量越大)，因此引起的凸轮轴模锻件长度尺寸的普通级废品率约为20％。为解决上述凸轮轴模锻件长度尺寸超差的问题，现有技术中，通常采取加大距离凸轮轴模锻件长度基准线较远端的超差凸轮的单边宽度尺寸(1.0～3.0)mm(即将等宽凸轮变为不等宽凸轮)等较为理想的措施以弥补上述不足，因此引起的凸轮轴模锻件长度尺寸的普通级废品率约为10％。因此，现有凸轮轴热模锻技术即使是达到GB/T12362《钢质模锻件公差及机械加工余量》规定的普通级长度尺寸公差要求都比较困难，更谈不上达到精密级长度尺寸公差要求。现有技术中，李志广、赵瑞和张雪冬等人关于“一种刮板铸锻件精密级尺寸公差的控制方法”研究(参见CN105170852B专利技术专利)，有效解决了如何控制刮板铸锻件精密级尺寸公差等问题；李志广、张雪冬和赵瑞等人关于“一种刮板铸坯模锻的精密热校正方法”研究(参见CN104338798B专利技术专利)，有效解决了如何实现刮板铸锻件热校正精密级尺寸公差的问题；戴全春、李志广和胡丰泽等人关于“凸轮轴高紧凑锻模优化设计与应用”研究(参见2017(5)《模具制造》杂志)，有效解决了凸轮轴锻模高紧凑锻模优化设计等问题；但上述专利技术专利与论文皆没有提及如何控制凸轮轴热模锻精密级长度尺寸公差的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：提供了一种凸轮轴热模锻精密级尺寸公差的控制方法，有效解决现有凸轮轴热模锻技术难以达到精密级长度尺寸公差要求的难题。(二)技术方案为解决上述技术难题，本专利技术提供一种凸轮轴热模锻精密级尺寸公差的控制方法，所述凸轮轴热模锻的工艺过程为：在加热炉中加热坯料→在锻模上热模锻→在切边压力机上热切边→在锻模终锻模膛中热校正→在现场环境下自然冷却；在锻模上热模锻包括滚挤制坯和终锻；所述的凸轮轴锻模终锻模膛的形状与尺寸通过凸轮轴热模锻件图实现；所述凸轮轴模锻件精密级长度尺寸公差的控制方法通过精准确定凸轮轴热模锻件长度尺寸的金属冷却收缩率以及通过控制凸轮轴热模锻的始锻温度、终锻温度、热切边温度、热校正温度和“热模锻→热切边→热校正”操作总时间实现。其中：所述的凸轮轴热模锻件长度尺寸区间是以单端基准尺寸线为长度基准线；N组凸轮的从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸依次确定为递增变化的不同金属冷却收缩率，N＝1，2，3……，N为凸轮组数量，每一凸轮组的凸轮数量为2N；N组凸轮中的每组中的2个凸轮的从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸确定为相同的金属冷却收缩率；所述的N组凸轮中的每相邻2组凸轮的从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸的金属冷却收缩率确定为相同的递增级差。其中：所述凸轮轴热模锻件从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸的实际金属冷却收缩率δN与凸轮轴热模锻件从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸的基准金属冷却收缩率δ0、凸轮轴热模锻件从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸的优选金属冷却收缩率递增级差δn-1的数学关系式为：δN＝δ0+δn-1式中δN——凸轮轴热模锻件从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸的实际金属冷却收缩率δN/％，为依次递增变化的具体数值，N＝1，2，3……，为凸轮组数量；δ0——凸轮轴热模锻件从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸的基准金属冷却收缩率/％，为相同不变的基准数值；δn-1——凸轮轴热模锻件从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸的优选金属冷却收缩率递增级差/％，为相同不变的具体数值，n＝1,2,3……，为凸轮组次序数，以距离长度基准线最近的第一组凸轮为起点次序数。其中：所述凸轮轴热模锻的始锻温度Ti与热模锻允许的最低始锻温度Timin、热模锻允许的最高始锻温度Timax的数学关系式为：Timin+20℃≤Ti≤Timax－30℃式中Ti——优化的始锻温度/℃，最高与最低的温度区间范围≤50℃，Timin——热模锻允许的最低始锻温度/℃，Timax——热模锻允许的最高始锻温度/℃。其中：所述凸轮轴热模锻优化的终锻温度Tf与热模锻允许的最低终锻温度Tfmin的数学关系式为：Tf＝Tfmin+(100～150)℃式中Tf——终锻温度/℃，最高与最低的温度区间范围≤50℃，Tfmin——热模锻允许的最低终锻温度/℃。其中：所述的凸轮轴热模锻的热切边温度Tt与的终锻温度Tf的数学关系式为：Tt＝Tf－50℃式中Tt——热切边温度/℃，最高与最低的温度区间范围≤50℃，Tf——终锻温度/℃。其中：所述的凸轮轴热模锻优化的热校正温度Ts与优化的热切边温度Tt的数学关系式为：Ts＝Tt－50℃式中Ts——热校正温度/℃，最高与最低的温度区间范围≤50℃，Tt——热切边温度/℃。其中：所述的凸轮轴“热模锻→热切边→热校正”操作总时间为0.9～1.1min/件。(三)有益效果上述技术方案所提供的凸轮轴热模锻精密级长度尺寸公差的控制方法，通过优化和精准确定凸轮轴热模锻件长度尺寸的金属冷却收缩率以及优化和精准控制凸轮轴热模锻的始锻温度、终锻温度、热切本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凸轮轴热模锻精密级尺寸公差的控制方法，其特征在于：所述凸轮轴热模锻的工艺过程为：在加热炉中加热坯料→在锻模上热模锻→在切边压力机上热切边→在锻模终锻模膛中热校正→在现场环境下自然冷却；在锻模上热模锻包括滚挤制坯和终锻；所述的凸轮轴锻模终锻模膛的形状与尺寸通过凸轮轴热模锻件图实现；所述凸轮轴模锻件精密级长度尺寸公差的控制方法通过精准确定凸轮轴热模锻件长度尺寸的金属冷却收缩率以及通过控制凸轮轴热模锻的始锻温度、终锻温度、热切边温度、热校正温度和“热模锻→热切边→热校正”操作总时间实现。

【技术特征摘要】
1.一种凸轮轴热模锻精密级尺寸公差的控制方法，其特征在于：所述凸轮轴热模锻的工艺过程为：在加热炉中加热坯料→在锻模上热模锻→在切边压力机上热切边→在锻模终锻模膛中热校正→在现场环境下自然冷却；在锻模上热模锻包括滚挤制坯和终锻；所述的凸轮轴锻模终锻模膛的形状与尺寸通过凸轮轴热模锻件图实现；所述凸轮轴模锻件精密级长度尺寸公差的控制方法通过精准确定凸轮轴热模锻件长度尺寸的金属冷却收缩率以及通过控制凸轮轴热模锻的始锻温度、终锻温度、热切边温度、热校正温度和“热模锻→热切边→热校正”操作总时间实现。2.如权利要求1所述的凸轮轴热模锻精密级尺寸公差的控制方法，其特征在于：所述的凸轮轴热模锻件长度尺寸区间是以单端基准尺寸线为长度基准线；N组凸轮的从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸依次确定为递增变化的不同金属冷却收缩率，N＝1，2，3……，N为凸轮组数量，每一凸轮组的凸轮数量为2N；N组凸轮中的每组中的2个凸轮的从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸确定为相同的金属冷却收缩率；所述的N组凸轮中的每相邻2组凸轮的从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸的金属冷却收缩率确定为相同的递增级差。3.如权利要求1或2所述的凸轮轴热模锻精密级尺寸公差的控制方法，其特征在于：所述凸轮轴热模锻件从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸的实际金属冷却收缩率δN与凸轮轴热模锻件从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸的基准金属冷却收缩率δ0、凸轮轴热模锻件从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸的优选金属冷却收缩率递增级差δn-1的数学关系式为：δN＝δ0+δn-1式中δN——凸轮轴热模锻件从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸的实际金属冷却收缩率δN/％，为依次递增变化的具体数值，N＝1，2，3……，为凸轮组数量；δ0——凸轮轴热模锻件从长度基准线到凸轮外侧长度尺寸的基准金属冷却收缩率/％，为相同不变...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志广，王俭，张炜，殷彬栋，赵瑞，
申请(专利权)人：国营第六一六厂，
类型：发明
国别省市：山西,14