高強(qiáng)度鏈輪輾環(huán)擺輾成型工藝

梁夕杰 蔡利川 郭 凱

（1、山東圣陽(yáng)機(jī)械有限公司，山東 諸城262200 2、諸城市圣陽(yáng)機(jī)械有限公司，山東 諸城 262200）

高強(qiáng)度鏈輪在冶金設(shè)備、礦山設(shè)備、船舶、起重設(shè)備等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。對(duì)于高強(qiáng)度的鏈輪，目前采用的一般制造工藝為：圓鋼鐓粗-坯料沖孔-鍛造成型-飛邊切除-熱處理-機(jī)加工，此種工藝普遍存在沖孔大、大余量、大飛邊、壓機(jī)噸位大、填充缺陷等問(wèn)題，生產(chǎn)中表現(xiàn)出能耗大、材耗大、生產(chǎn)過(guò)程中噪音大、成品率低等缺點(diǎn)。隨著低碳社會(huì)的到來(lái)，各行各業(yè)的發(fā)展要求均趨于低能耗、高效率，所以，本文提出的高強(qiáng)度鏈輪輾環(huán)擺輾成型工藝，能有效的提高鏈輪的精度，降低生產(chǎn)成本[2]。

1 鍛件設(shè)計(jì)

高強(qiáng)度鏈輪加工后的形狀如圖1 所示，除內(nèi)孔需要加工定位外，其余尺寸公差較大，如果將各個(gè)齒進(jìn)行加工，加工效率太低，且費(fèi)用較高。故本工藝采用了輾環(huán)、擺輾工藝相結(jié)合的一種鍛造成型工藝，免去了齒部加工，只對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行加工。

圖1 鏈輪加工件

圖2 鏈輪鍛件圖

2 輾環(huán)擺輾成型工藝

由鍛件圖可知，鍛件主要難成型的部分主要集中在鏈輪的齒部，內(nèi)孔處存在配合關(guān)系，故內(nèi)孔處也是鍛件成型的重點(diǎn)。

本輾環(huán)擺輾工藝分成七個(gè)工步完成,如圖3：

圖3 輾環(huán)擺輾工藝

工步1 為壓力機(jī)鐓粗沖孔，制作出帶內(nèi)孔的圓型餅料。

工步2 為輾環(huán)機(jī)預(yù)制坯，將圓形餅料輾擴(kuò)成較大的環(huán)件。

工步3 為擺輾機(jī)成型齒部及內(nèi)孔臺(tái)階。

工步4 為切除多余飛邊。

工步5 為熱處理。

工步6 為車(chē)削內(nèi)孔。

工步7 為鉆安裝孔。

經(jīng)過(guò)計(jì)算得出：工件凈重為37.2Kg，鍛件重量為42.1Kg,輾環(huán)機(jī)預(yù)輾重量為43Kg,鐓粗沖孔重量為43.9Kg，圓鋼重量為46.3Kg，直徑150，長(zhǎng)度334。

3 模擬分析及結(jié)果

按圖3 進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，對(duì)輾環(huán)機(jī)預(yù)制坯和擺輾成型工序進(jìn)行模擬仿真，見(jiàn)表1-2，模擬的目的為：（1）分析輾環(huán)機(jī)預(yù)制坯所需要的徑向軋制力與軸向軋制力。（2）分析擺輾成型過(guò)程中齒部填充存在的問(wèn)題。（3）分析擺輾成型所需要的成形力。

表1 輾環(huán)機(jī)模擬參數(shù)

表2 擺輾機(jī)模擬參數(shù)

3.1 輾環(huán)機(jī)制坯徑、軸向軋制力作用力如圖4、圖5 所示，環(huán)件在輾擴(kuò)過(guò)程中，最大徑、軸向軋制力在接觸環(huán)件后迅速增大，在穩(wěn)定軋制過(guò)程中，軋制力趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定后徑向力為450KN左右，軸向?yàn)?10KN 左右。

圖4 軸向軋制力

圖5 徑向軋制力

3.2 擺輾機(jī)在擺輾過(guò)程中所需作用力如圖6 所示，擺輾所需最大的壓力約為4050KN。

圖6 擺輾機(jī)作用力

3.3 擺輾鏈輪成型如圖7 所示，各齒部基本成型、填充滿(mǎn)，臺(tái)階處成型效果良好。

圖7 擺輾鏈輪成型

4 工藝實(shí)驗(yàn)

4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)＞?。如圖8 所示，擺輾機(jī)的成型模具為上下分體模具，上模帶錐度，彌補(bǔ)擺輾角度，下模為齒部成型模，為了方便鏈輪脫模，所有齒部按照實(shí)際鏈輪尺寸設(shè)計(jì)后在增加1.5°拔模斜度，拔模斜度造成的鏈輪誤差將會(huì)在下序的切邊工序中連同飛邊一起切除。

圖8 擺輾機(jī)成型模上、下模

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)，鏈輪擺輾鍛件如圖9 所示、切邊后的鍛件如圖10 所示，所有齒部均能填充滿(mǎn)，飛邊厚度為3mm，實(shí)際所需的軋制力為4500KN，相比模擬數(shù)值偏大。

圖10 切邊后鍛件

5 結(jié)論

對(duì)本文提出的高強(qiáng)度鏈輪輾環(huán)擺輾成型工藝進(jìn)行了模擬和實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)小批量生產(chǎn)，驗(yàn)證了此工藝方案的可行性，工步1 為常規(guī)鐓粗沖孔工藝；工步2 為輾環(huán)機(jī)預(yù)制坯，主要是為了節(jié)省材料，同時(shí)優(yōu)化內(nèi)部組織；工步3 為擺輾成型，主要為了降低鍛造設(shè)備噸位要求，減少鍛件加工量，提高鏈輪強(qiáng)度；工步4、工步5 和工步6 為常規(guī)操作。在小批量生產(chǎn)過(guò)程中，鍛件成品率穩(wěn)定，比常規(guī)鍛件原材料節(jié)省1 倍以上，齒部直接成型無(wú)需加工，內(nèi)孔加工量控制在3mm 以?xún)?nèi)，鍛造設(shè)備噸位大大降低。