[实用新型]大型船用曲轴曲拐弯锻精整装置

说明书

技术领域

本实用新型属于锻造领域，具体地说就是一种大型船用曲轴曲拐弯锻后的精整装置，它适用于大型船用曲轴曲拐弯锻精整模具的设计和制造过程。

背景技术

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造难度最大的部件，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坯采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，对锻压设备要求不高。

常用的曲拐弯曲锻造模具由弯曲上模、弯曲下模、插板等部分组成。首先将锻坯拔长，锻造成弯曲预制坯，然后将预制坯摆在U形弯曲下模上，将上模、预制坯、下模对中，用上模将预制坯压入下模中，使预制坯发生弯曲，形成蝴蝶形状，然后将插板放入两曲臂之间，用上下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。

在曲拐弯曲后的精整工序中，由于弯曲后的曲拐毛坯2开口较大，重心偏向曲柄销20一端(图1a所示)，很难使曲拐毛坯2在其中心线与水平线平行的状态下平稳地摆放在下平砧3上，传统的方法通常是在插入插板之前，首先将B端曲臂21向下摆放在下平砧3上(图1b所示)，用上平砧1作用在T端曲臂的末端将曲拐毛坯2开口压小(图1c所示)，将曲拐毛坯2翻转180°，T端曲臂向下，用同样方法压B端曲臂使曲拐开口进一步减小，保持曲拐毛坯2形状对称(图1d所示)，并使曲拐毛坯2在其中心线与水平线平行的状态下能够平稳地摆放在下平砧3上。然后再通过操纵手13插入插板4(图1e所示)，使用上平砧1从曲拐毛坯2的曲柄销端向曲臂端逐渐将两曲臂向插板压靠(图1f所示)，直到两支曲臂平行(图1g所示)，最后得到成形曲拐毛坯2(图1h所示)。该传统精整工序存在两个弊端：第一，将B端曲臂向下摆放在下平砧3上，用上平砧1压T端曲臂的末端使曲拐毛坯2开口减小，这将使T端曲臂仅以该曲臂的根部为轴旋转，旋转过程中该曲臂根部内表面面积急剧减小，形成折叠缺陷，该折叠缺陷在后续插入插板后的平整过程中无法消除，影响曲臂根部的锻造质量，甚至会造成曲臂根部加工余量不足；第二，在将曲拐毛坯2开口压小后，曲拐内开档材质发生堆积，内开档尺寸减小，此时插入插板4，插板前端已很难与曲拐内开档中心区域接触，这样就在插板前端与曲拐内开档中心区域之间形成空隙(曲拐毛坯内开档中部的空隙18)，在上下平砧的挤压作用下，空隙上下部分金属很容易粘合在一起，由于曲拐毛坯2表面存在很厚的氧化皮，这种粘合不是冶金焊合，而只是该区域多余材质的堆积与重叠，从而形成类似折叠裂纹的缺陷，这给后续机加工增加很大难度。因此，采用传统工艺进行精整，容易在曲拐内开档形成折叠裂纹17和材质粘合的缺陷(压合或粘合后的曲拐毛坯内开档中部的类似折叠裂纹的缺陷19)，影响曲拐毛坯2的锻造质量和后续机加工，甚至造成毛坯报废。

目前，在采用弯曲锻造得到的曲拐毛坯中，曲拐内开档的折叠裂纹和材质粘合是造成毛坯报废的最重要原因之一，因此必须设计一套合适的精整工序中使用的模具，以消除最终毛坯上的折叠裂纹和材质粘合缺陷。

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。通过在计算机平台上的反复试验，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，采用计算机模拟技术对工艺进行设计和优化，可明显缩短产品试制的周期，节省原材料、降低废品率，进而降低生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大型船用曲轴曲拐弯锻精整装置，采用该装置对弯曲后的曲拐毛坯进行精整，能够消除最终毛坯上的折叠裂纹和材质粘合缺陷，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毛坯的弯锻精整要求。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型开发了大型船用曲轴曲拐弯锻精整装置，其主要内容包括：

1)设计曲拐弯锻精整装置

整套精整模具设有L形下砧、直立挡板、插板，直立挡板插装在L形下砧的插槽内，用于阻挡精整过程中由于毛坯挤压造成插板的向后退让，用于精整曲拐毛坯的插板与直立挡板卡接。

模具各组成部分的特征如下：