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提高HPF120后凹模寿命的实践研究
摘 要 本文对在hpf120高速镦锻机上生产轴承毛坯时,影响后凹模寿命的原因进行了分析,并对分析的原因采取了措施,最终提高了后凹模的寿命,提高了锻造工序的生产效率,节约了生产成本。
  关键词 hpf120高速镦锻机;后凹模;寿命;轴承毛坯
  中图分类号:tg315.2 文献标识码:a 文章编号:1671-7597(2013)15-0137-02
  hpf120高速镦锻机是我公司从日本坂村引进的主要生产轴承毛坯的设备,此设备具有高效率、高精度的特点。设备的生产节拍在80-130次/分钟。由于设备的生产速度快,所以对模具质量的要求很高。在工艺开发的初期,hpf120高速镦锻机生产轴承毛坯时,其主要模具——后凹模出现了非正常失效:型面r位极容易烧损、塌陷、寿命极低。操作工需要频繁更换后凹模,严重地滞约了生产和影响了生产效率;同时后凹模r位严重烧损后生产出来的锻件在r位处凹凸不平,影响了产品质量,顾客在车削加工时会打刀,凹陷太深的部位也可能会造成加工余量不够,至使顾客投诉。为了改善此种状况,针对在生产中影响后凹模寿命的原因进行了分析,并采取了改进措施。
  1 hpf120高速镦锻机工艺简单介绍
  在hpf120高速镦锻机上采用塔锻的方式生产轴承套圈毛坯,其锻造工艺为:
  加热→剪切→一工位镦饼→二工位终锻成形→三工位分
  套→四工位穿孔
  2 后凹模的作用及工作状态
  1)后凹模的作用:如图1所示后凹模型面主要成形轴承套圈内环锻件的外径尺寸,端面成形轴承套圈外环锻件的端面。wWW.11665.Com
  2)后凹模的工作状态:在成形时,料坯与后凹模端面接触,在冲头的挤压力下,高温材料沿着后凹模的型面r位向后流动形成轴承套圈内环锻件,后凹模型面一方面要与高温材料接触,另一方面还要承受着100次/分钟的打击。所以后凹模的工作环境是极其恶劣的,一直在高温状态下承受交变负荷。
  3 后凹模的失效状态及后果
  3.1 后凹模的失效状态
  型面r位烧损、塌陷、端面烧损等见图2所示。
  3.2 后凹模的失效后果
  1)后凹模型面r位烧损、塌陷影响轴承套圈内环锻件的表面质量:后凹模型面r位烧损、塌陷后,可能会在内环锻件的
  外表面形成气槽、折叠、表面凹坑、凸棱等,对顾客后续车加工造成影响,如车削时打刀、车加工余量不足等。
  2)后凹模的失效后,需频繁更换后凹模,降低了锻造工序的生产效率,同时后凹模消耗量增大,致使生产成本上升。
  4 后凹模的寿命现状调查与分析
  为提高后凹模的寿命,对2011年6月至7月hpf120大部分锻件产品的后凹模寿命统计数据看:球轴承锻件产品后凹模的寿命在2000-8000次之间,平均寿命为约6000次;圆锥滚子类轴承锻件产品的后凹模的寿命在300-5000次之间,平均寿命为约3000次。
  5 影响后凹模寿命的原因
  针对上述情况,对后凹模现场使用情况和失效形式进行分析,并用树图的方式把对影响后凹模寿命的原因进行了分析(见图3)。
  6 影响后凹模寿命的原因及对策
  逐一对影响后凹模寿命的原因及对策进行论述。
  6.1 工艺设计对后凹模寿命的影响
  锻造工艺的合理设计、锻造负荷的大小等对模具寿命有直接的影响:
  1)一工位料坯直径的大小对后凹模寿命的影响:一工位料坯的直径较小,在终锻成形时分配到轴承套圈锻件内环的材料会较多,内环料过多造成后凹模受力较大,加剧后凹模的烧损。反之,后凹模受力会较小,寿命提高。因此在设计时,根据内外环重量的差异合理设计一工位料坯的直径。
  2)终锻成形时内外环搭肩厚度对后凹模寿命的影响:终锻成形时内外环搭肩部位厚度较厚时,可以降低后凹模的受力,提高后凹模的寿命,反之会加剧后凹模的烧损。对锻件重量或外径较大的产品,可以将搭肩厚度适当加厚。
  3)后凹模r位圆角的大小对对后凹模寿命的影响:成形时,料坯被冲头挤压,高温材料沿着后凹模r位从外环流向内环,后凹模r位圆角小,高温材料流动阻力大,烧损加快,适当加大r位圆角的大小可以提高后凹模的寿命。
  6.2 材质及热处理对后凹模寿命的影响
  1)后凹模的材质对其寿命起关键作用。一般情况下,我们选用qdh作为制作后凹模的材料。qdh热作模具钢,是日本山阳专利钢种,兼具skd7(3%cr3%mo型)钢的高温强度和抗高温软化能力,又

具skd61(5%cr1%mo型)的淬透性,红硬性佳,导热性及韧性良好,耐热冲击及抗热疲劳性佳。钢的淬透性、淬火回火的硬度、耐磨性、强度均较高。适用于制造截面较大、形状复杂、工作条件繁重下的各种热锻模具、温锻模具。根据我厂这些年的生产实践经验,qdh制作的后凹模,其经济性和寿命均较好。
  2)后凹模热处理质量对其寿命起重要作用,根据我厂这些年的生产实践经验,热处理硬度控制在hrc52-54,模具使用寿命较高,当硬度低于hrc48时,后凹模的耐磨性差,易塌陷,烧损;硬度高于hrc58时,后凹模在交变负荷下,型面容易龟裂,也可能会使后凹模爆裂。qdh材料的热处理工艺较难控制,淬火后,对回火温度、次数都要严格控制,同时要根据后凹模的大小,来控制淬火、回火温度、保温时间及冷却速度。
  6.3 冷却对后凹模寿命的影响
  后凹模的冷却主要是通过顶出器出水来冷却,在hpf120高速镦锻机上水路分布是:冷却水通过设备出水口进入凹模后垫,流入凹模前垫,流向顶出器套垫,再流入顶出器,最后通过顶出器来冷却后凹模。
  1)设备水压、水量的大小对后凹模寿命的影响:在设备水压、水量不足的情况下,经过水路,最后从顶出器出来的水非常小,后凹模冷却不充分,在高节拍的生产下,后凹模烧损很快。在设备水压、水量正常的情况下从顶出器出来的水也不是很大,检查水路发现从凹模后垫的水孔有漏水情况,解决漏水问题后,后凹模寿命有较大提高。
  2)顶出器冷却水孔位置及水孔数量对后凹模寿命的影响:如图4所示,顶出器上有两排水孔冷却后凹模,在设计水孔位置时,水孔偏高或偏低,加工过程中水孔位置的偏差都会影响后凹模的冷却效果,合理均匀分布顶出器水孔位置,能较好的冷却后凹模,针对r位烧损,在靠近r位的地方增加了一排错位水孔来集中冷却r位,寿命有了较大提高。
  7 结束语
  在实际生产过程中,结合锻造生产过程中遇到影响后凹模寿命的一些问题,边实践边总结,从锻造工艺设计、后凹模的材质选择到冷却情况的改善,都做了许多改进和总结。现在我厂球轴承锻件产品后凹模寿命,平均达到了12000次;圆锥滚子类轴承锻件产品的后凹模寿命,平均达到了8000次。生产球轴承锻件产量由原来的每班10000-15000万套提高到每班25000-30000万套;生产圆锥滚子类轴承锻件产量由原来的每班8000-12000万套提高到每班15000-20000万套,由后凹模烧损造成的锻件质量不合格而引起的顾客投诉为零。
  参考文献
  [1]王玉海.凹模刃口后角与模具寿命的关系[j].克山师专学报,2002(03).
  [2]谢文欣.延长冷冲模具寿命的几种有效方法[j].锻压技术,2009(06).
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  •  作者:佚名 [标签: 凹模 ]
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