長桿零件熱頂鐓模的設(shè)計與改進

文/蔣曉梅，龐利軍，趙先鋒，王志燊·內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團有限公司

長桿零件熱頂鐓模的設(shè)計與改進

文/蔣曉梅，龐利軍，趙先鋒，王志燊·內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團有限公司

蔣曉梅，內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團公司360工程產(chǎn)業(yè)化保障部綜合管理科科長，先后從事沖壓、熱處理技術(shù)及設(shè)備管理與質(zhì)里管理工作。參與建設(shè)“360工程”項目，主要負責(zé)兩臺主機及輔機機械設(shè)備的安裝調(diào)試與設(shè)計完善改進工作。擁有1項專利。

圖 1為高速公路圍欄防護設(shè)施工程中所需的六角頭高強螺栓。材料為35鋼，零件桿長是170.5mm，直徑是16mm。該類零件一般采用摩擦壓力機或其他專用設(shè)備熱頂鐓生產(chǎn)。由于我公司現(xiàn)有摩擦壓力機噸位僅為60t、160t和250t，這幾種摩擦壓力機滑塊行程不能滿足送料和出件所需的距離。為解決此問題，設(shè)計一套能夠滿足零件桿長為50～200mm的頂件裝置。經(jīng)過在250t摩擦壓力機上試壓后，效果理想，能自動頂出零件，提高了工效，減輕了工人的勞動強度，同時保證了產(chǎn)品質(zhì)里，實現(xiàn)了在壓力機上熱頂鐓長桿零件的需求。此外，針對熱鐓時凹模易裂問題，在普通熱鐓模基礎(chǔ)上，對其結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計改進。

圖1 六角頭高強螺栓

工藝分析

零件特點

該零件的桿長與直徑比為10.6。在一般壓力機上熱鐓，要求在滑塊行程短的情況下解決送料和出件問題，這無疑是個難題。該零件的螺紋部分為滾壓成形，要求保證鐓出的零件長度。另外，毛坯的下料長度一定要準(zhǔn)確，如果毛坯料不足，材料充不滿模膛，在零件頭部形成缺陷，不僅影響零件美觀，也有可能造成零件報廢。如果毛坯料太長，會形成飛邊，這樣還須設(shè)計一套切邊模，增加了模具制造費用，造成不必要的經(jīng)濟損失。

毛坯下料計算

經(jīng)計算，毛坯下料長度l=202mm，因為是熱頂鐓成形，考慮到熱收縮里。一般取毛坯長度的0.7%，l毛坯=203.4mm。鍛造工藝流程為：下料→加熱頂鐓→退火→滾光→滾絲→熱處理。加熱溫度為850～950℃。

模具結(jié)構(gòu)與工作原理

高強螺栓普通熱頂鐓模結(jié)構(gòu)

高強螺栓普通熱頂鐓模結(jié)構(gòu)如圖2所示。

改進后熱頂鐓模結(jié)構(gòu)

改進后熱頂鐓模結(jié)構(gòu)如圖3所示。上模由帶模柄的上模板、上墊板、上模鑲塊和導(dǎo)向套組成，并通過螺釘和銷釘固連在一起。上模鑲塊依靠導(dǎo)向套定位。下模包括：模膛、墊塊、固定圈、冷卻外套、下墊板、下模板以及頂件器和水嘴等。模膛由墊塊和固定圈定位，并通過螺栓固定在下模板上。冷卻外套上設(shè)有密封裝置，冷卻水自水嘴1進入，冷卻模膛后從水嘴2流出，制件最終由頂件器頂出。

工作原理

上模固定在滑塊上，調(diào)節(jié)好頂件器，開啟模具，毛坯加熱后放入下模膛。當(dāng)滑塊向下運動時，上模導(dǎo)向套自動找正，滑塊繼續(xù)下行至模具閉合，毛坯充滿模膛形成六角頭?；瑝K向上回程，帶動拉桿拉起頂件器，使鍛件退出，然后再進行下一次加工。

圖2 高強螺栓普通熱頂鐓模結(jié)構(gòu)

圖3 改進后熱頂鐓模結(jié)構(gòu)

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

上模和模膛設(shè)計

模具工作部位采用材料為3Cr2W8V，為了節(jié)約模具費用，采用鑲塊結(jié)構(gòu)，更換維修也方便。

頂料裝置設(shè)計

圖4 頂料裝置

為解決送料和出件問題，設(shè)計如圖4所示的頂料裝置。頂料裝置直接固定在設(shè)備上，回程時滑塊帶動拉桿，頂件器頂出零件。盡管采用頂料裝置，上、下模開啟高度必須保證毛坯能夠放入模膛，否則需另選設(shè)備。

冷卻外套設(shè)計

在生產(chǎn)過程中模膛溫度逐漸升高熱脹，容易導(dǎo)致零件脫模困難，造成零件桿部彎曲，同時也會影響到模具的使用壽命。并且在模具生產(chǎn)幾十件后，就需停下來冷卻，工人勞動強度大，工作效率也低。因此在模具上采取冷卻措施，設(shè)計了循環(huán)水冷卻外套。在工作臺附近放置一個水箱，利用循環(huán)水來冷卻模具，這樣就可以保持模膛恒溫。冷卻外套結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 冷卻外套結(jié)構(gòu)

結(jié)束語

⑴頂料裝置的設(shè)計實現(xiàn)了在一般行程壓力機上熱頂鐓長桿類零件的需求。實現(xiàn)了自動出件，使零件全部頂出模膛。避免了手工取零件的繁重體力勞動，保證了安全生產(chǎn)。

⑵由于毛坯計算準(zhǔn)確，不需要切邊模，節(jié)省了一套模具，提高了經(jīng)濟效益。

⑶模具結(jié)構(gòu)簡單，工作部位采用鑲塊結(jié)構(gòu)，易損件容易更換，維修方便。從而縮短了模具制造周期，節(jié)約模具材料，降低了制造成本。冷卻外套的設(shè)計解決了凹模易裂問題，延長了模具壽命。

⑷模具通用性強。通過更換模膛就可以實現(xiàn)其他形狀的螺栓的鍛造生產(chǎn)。頂料裝置能適用于其他壓力機加工長桿類零件的需要，模具操作靈活，質(zhì)里穩(wěn)定。