一种嵌套式通用大型船用曲轴曲拐弯曲锻造下模装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于锻造领域，具体地说就是一种嵌套式通用大型船用曲轴曲拐弯曲锻造下模装置，它适用于大型船用曲轴曲拐弯锻下模的设计和制造过程。整套模具设有基础模、嵌套模、楔块，嵌套模放置在基础模中，基础模和嵌套模之间采用侧面的楔块固定。采用该装置生产大型船用曲轴曲拐，能够消除曲拐弯锻过程经常出现的喇叭口、折叠裂纹、缩腰、减薄等缺陷，同时该装置结构简单，重量较小，拆卸、组装方便，可重复使用，能够满足不同型号大型船用曲轴曲拐的弯锻要求。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术属于锻造领域，具体地说就是一种嵌套式通用大型船用曲轴曲拐 弯曲锻造下模装置，它适用于大型船用曲轴曲拐弯锻下模的设计和制造过程。技术背景曲轴是大型船舶的心脏，大型船用曲轴(单拐重量常在5吨以上，整轴重量 在50吨以上)由曲拐、主轴、法兰轴、动力输出轴几部分组合而成，其中曲拐是 半组合式曲轴上制3t^隹度最大的部件，难点在于曲拐毛坯的弯曲锻造过程，目前 绝大部分半组合曲轴曲拐毛 用弯曲锻造方法制造，这种方法的特点是操作简 便，产品型号范围广，X寸锻压设备要求不高。常用的曲拐弯曲锻造模具由弯曲上模、弯曲下模、插板组成。首先将锻坯拔 长，锻造成弯曲预制坯，然后将预制坯摆在U形弯曲下t莫上，将上模、预制坯、 下模对中，用上機每预制坯压入下模中，使预制坯发生弯曲，形成蝴蝶形状，然 后3繊板放入两曲臂之间，用平砧从曲柄销端向曲臂端逐渐将两曲臂向插板压靠， 最终完成成形锻造。在曲拐锻造模具中，弯曲下模的开口宽度是个很关键的工艺参数，下模开口 过大，变形区域会集中在过渡区靠曲臂一端，曲臂弯曲内表面向内凹，在精整时 无法压平，最终形成喇叭口，造成毛坯加工余量不足；下模开口过小，则锻造变 形抗力过大，对设备要求增高，两曲臂与下模之间摩擦力增大，造成曲臂根部縮 腰现象明显，同时上模切入量大，造成内开档根部金属纤维切断，影响零件使用 的安全性。由于曲拐型号多，从50 98机尺寸上均有较大差异，甚至同一机型也有不同 型号，因此若X寸应每种型号曲拐均制作相应开口宽度的下模，贝侄少需要制造6 种不同尺寸的弯曲下模才能覆盖50 98机型号的曲拐。这些模具不仅制作成^ 高，而且将占据大量的模具摆放空间，给生产带来了不便。因此，应设计一种通 用的弯曲下模，能够根据不同型号曲拐毛坯进行调整，使其开口间距能够适应各 种型号的预成形毛坯。随着现代锻造理论和计算机模拟技术的发展，采用模拟技术预测大型铸锻件的成形过程已进入实用阶段。国际上开发出很多模拟软件(如:ABAQUS,ANSYS, MARC, DEFORM等)来模拟金属的塑性变形过程，并可进行模具的安全性进行 分析。根据模拟结果，不但可以得到锻件的最终形状和尺寸，预测锻件缺陷的类 型和产生的位置，而且可以获得模具承受的应力情况，确定模具的设计原则。通 过在计^IIl平台上的反复试验，可以确定一种最佳的锻造工艺，得到模具和毛坯的设计尺寸，采用计^m模拟技术x寸工艺进行设计和优化，可明显縮短产品试制的周肌节省原材料、斷氏废品率，进而降低生产成本。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种嵌套式大型船用曲轴曲拐弯曲锻造下模装 置，采用该装置生产大型船用曲轴曲拐，能够消除曲拐弯锻过程经常出现的喇叭 口、折叠裂纹、縮腰、减薄等缺陷，同时该弯曲下模结构简单，重量较小，拆卸、 组装方便，可重复使用，能够满足不同型号大型船用曲轴曲拐的弯锻要求。本技术的技术方案是本技术开发了嵌套式大型船用曲轴曲拐弯曲锻造下模的装置，其主要内 容包括1)设计嵌套式曲拐弯锻下模整對莫具由基础模、嵌辯莫、楔±央组成。整St莫具的连接方式为嵌套模放 置在基础模中，基础模和嵌辯莫之间采用侧面的楔块固定，防止相对滑动。 模具各组成部分的特征如下所述的嵌套式通用大型船用曲轴曲拐弯曲下模，基础模由底座、两侧的工作 层和加强肋板构成，设于底座上的工作层向外倾斜，形成侧面向外倾斜的楔形槽结构，加强肋板设于工作层外侧。基础模侧面顶部开有楔形槽，便于〗ra楔块与嵌套模连接。所述的嵌套式通用大型船用曲轴曲拐弯曲下模，嵌套模呈两侧向外倾斜的U 形结构，嵌St莫外表面与基础模内表面开邻尺寸一致，嵌^t莫侧面顶部开有楔形 槽，便于使用楔块与基础模连接。根据锻造不同机别的曲拐，制造一系列嵌套模， 每种嵌套模开口宽度不同，均可与基础模配套使用。戶满的嵌套式通用大型船用曲轴曲拐弯曲下模，楔i央用于连接基础模和嵌套 模，楔块的斜度a鹏二10 15。。2)设计模具各部分的配合及使用方法首先按照实际锻造曲拐的级别，确定使用合适的嵌*1莫，然后将M的嵌套 模放置在基础模上，使基础^和嵌套^侧面的楔形槽X寸齐，然后将楔块卡在基础 模和嵌^t莫侧面的楔形槽处，将基础模和嵌對莫相对位置固定。弯曲下模组装好以后，将加热的曲拐预制坯放置弯曲下模上，使用弯曲上模 将毛坯压弯，形成蝴蝶状，然后取出毛坯进行精整，直至锻造到合格的工艺尺寸 为止。本技术的有益效果是1、 本技术设计了一种嵌套式大型船用曲轴曲拐弯曲下模的装置，采用该 方法设计得到的弯曲下模生产大型船用曲轴曲拐，能够消除曲拐弯锻过程经常出 现的喇叭口、折叠裂纹、縮腰、减薄等缺陷。2、 本技术弯曲下模结构简单，重量较小，拆卸、组装方便，可重复使用， 避免了为锻造不同型号的曲拐而设计生产多t弯曲下模，因此大大降低了制造成 本。本装置能够满足不同型号大型船用曲轴曲拐的弯锻要求，适用于生产MANB&W (曼恩比维)和WNSD (瓦锡兰)柴油机专利公司的全部机型曲轴曲拐部 件。附图说明图la-b为曲拐弯曲下模的组装开沐示意图；图la为主视图，图lb为侧视图。 图2a-b为曲拐弯曲下模的基础模l的形状示意图；图2a为主视图，图2b为图3a-b为曲拐弯曲下模的嵌套模2形状示意图；图3a为主视图，图3b为侧视图。图4a-b为曲拐弯曲下模的楔块3皿示意图；图4a为主视图，图4b为侧视图。图5a-b为应用本技术进行弯曲锻造的计算机模拟示意图，图5a为弯曲 前模具和毛坯的相X寸状态，图5b为弯曲后模具和毛坯的相对状态。 图6为弯曲过程中毛坯X寸上模的反作用力演化历程。 图7为弯曲过程中毛坯对上模反作用力最大时模具和毛坯的应力场分布。图中，l一基础模；2—嵌套模；3—楔±央；4—底座；5—工作层；6—加强肋 板；7—楔形槽I; 8—楔形槽II; 9一上模；10—毛坯。具体实施方式以下结合附图及实施例详述本技术，本技术中除角度以外，其他长度单位均为mm。参照图la-b，整套模具由基础模1、嵌套模2、楔块3组成。整SI莫具的连 接方式为嵌套模2放置在基础模1中，基础模1和嵌辯莫2之间采用侧面的楔 块3固定，防止相对滑动。(1) 基础模的结构如图2a-b所示，基础模1由底座4、两侧的工作层5和加强肋板6构成，设 于底座4上的工作层5向外倾斜，形成侧面向外倾斜的楔形槽结构，加强肋板6 设于工作层5外侧。基础模1侧面顶部开有楔形槽I 7，便于使用楔i央3与嵌套 模2连接。基础模1内腔表面(与嵌套模2接触部分)粗糙度要求Ra=12.5~25,。(2) 嵌套模的结构如图3a-b所示，嵌St莫2呈两侧向外倾斜的U形结构，嵌St莫2外表面与基 础模1内表面形状尺寸一致，嵌套模2侧面顶部开有楔形槽I18，便于使用楔块3 与基础模l连接。根据锻造不同机别的曲拐，制造一系列嵌*^莫2，每种嵌套模2 开口宽度不同，均可与基础模l配套使用。嵌辯莫2外表面(与基础模l接触部 分)粗糙度要求Ra42.5 25拜。嵌S1f2关键部分设计尺寸如下(单位，mm):嵌辯莫2的斜度a嵌套模对于适用于锻造50机曲拐的嵌套模2:嵌對莫楔形槽顶部宽度《嵌套模-50 = 1350 1450嵌*^莫楔形槽底部宽度《嵌套模-50对于适本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌套式通用大型船用曲轴曲拐弯曲锻造下模装置，其特征在于：整套模具设有基础模（１）、嵌套模（２）、楔块（３），嵌套模（２）放置在基础模（１）中，基础模（１）和嵌套模（２）之间采用侧面的楔块（３）固定。

【技术特征摘要】
1、一种嵌套式通用大型船用曲轴曲拐弯曲锻造下模装置，其特征在于整套模具设有基础模(1)、嵌套模(2)、楔块(3)，嵌套模(2)放置在基础模(1)中，基础模(1)和嵌套模(2)之间采用侧面的楔块(3)固定。2、 按照权利要求1戶脱的嵌套式通用大型船用曲轴曲拐弯曲锻造下模装置， 其特征在于基础模(1)设有底座(4)、两侧的工作层(5)和加强肋板(6)， 设于底座(4)上的工作层(5)向外倾斜，形成侧面向外倾斜的楔形槽结构，加 强肋板(6)设于工作层(5)夕卜侧，基础模(1)侧目部开有便于使用楔土央(3) 与嵌套模(2)连接的楔形槽。3、 按照权利要求1戶皿的嵌套式通用大型船用曲轴曲拐弯曲锻造下模装置， 其特征在于嵌套模(2)呈两侧向外倾斜的U形结构，嵌套模(2)外表面与基 础模(1)内表面开邻尺寸一致，嵌 1莫(2)侧面顶部开有便于使用楔±央(3)与 基础模(1)连接的楔形槽。4、 按照权利要求3所述的嵌套式通用大型船用曲轴曲拐弯曲锻造下丰莫装置，其特征在于嵌S^莫(2)的斜度a嵌套模^ 11。。5、 按照权禾腰求3戶脱的嵌套式通用大型船用曲轴曲拐弯曲锻造下模装置， 其特征在于嵌套模(2)为适用于锻造50机曲拐、60机曲拐、70机曲拐、80 机曲拐、90机曲拐、98机曲拐的嵌套模。6、 按照权利要求5所述的嵌套式通用大型船用曲轴曲拐弯曲锻造下模装置， 其特征在于，嵌辯莫设计尺寸如下对于适用于锻造50机曲拐的嵌套模嵌對莫楔形槽顶部宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明月，陆善平，李殿中，李依依，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]