CN113878077A - 一种大型法兰的锻造用切肩刀及锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大型法兰的锻造用切肩刀及锻造方法，所述切肩刀为圆环型结构，所述切肩刀包括夹合部、磨削部、内环壁和外环壁，所述内环壁和外环壁均倾斜设置，所述磨削部设置在所述内环壁和外环壁之间，所述磨削部用于对法兰进行环形切肩，所述夹合部设置在内环壁和外环壁之间，所述夹合部用于与机床固定，所述夹合部和磨削部分别设置在所述切肩刀的上下两侧，且从夹合部到磨削部的方向上，所述内环壁和外环壁的间距逐渐减小。通过切肩刀在坯料上环切出一个环形凹槽，通过环形凹槽与漏盘定位，能够对坯料在漏盘上进行圆周方向上的定位，每一次锤击时坯料和漏盘、漏盘和下砧之间均能够保证稳定，能够避免加工过程导致法兰偏心的问题。

Description

一种大型法兰的锻造用切肩刀及锻造方法

技术领域

本发明涉及通用热加工领域，具体而言，涉及一种大型法兰的锻造用切肩刀及锻造方法。

背景技术

法兰类产品是机械制造行业应用最为广泛的零部件之一，它的工艺特点为：由两个大小不一、体积相差较大的同心圆柱体组成，尤其是用于重载传动齿轮，因其自身质量较大，批量相对较小，而为了节约原材料及降低加工成本，通常采用自由锻生产，对其同轴度有较高的要求，但实际生产过程中极易出现偏心情况且难以矫正和修复。

这种法兰在过去的生产中采用的锻造方案有两种:1、放在漏盘上直接镦粗锻造；2、把坯料镦粗到一定高度后放在漏盘上通过镦粗加挤压的复合法锻造。实践证明这两种锻造方案均容易产生偏心缺陷，中心偏移量最大达到25mm以上，导致产品报废。并且需要镦粗时不停地对镦歪现象进行矫正，二火次才能完成，锻造速度慢，生产效率低，班产量只能达到8～10件，产品质量极不稳定，返修率高达50％。其中第二种方案还存在小圆柱充填不满的现象。

通过对过去两种方案同时出现偏心缺陷的现象进行分析。方案一:出现偏心缺陷的主要原因是:漏盘上部堆积过多过高的坯料，如果用 280mm圆钢坯，则漏盘上部镦粗高度为740mm，镦粗高径比达2.65，极其容易出现镦歪斜。操作时需要对已镦歪斜的坯料一边镦粗一边进行矫正，矫正时锻造操作机又不能象手工操作那样灵活自如，矫正操作难度较大，加之每一次锤击时坯料均不可能正好处于锻锤的打击中心上。方案二:出现偏心的主要原因是:虽然坯料经过一次镦粗变形降低了镦粗变形部位的高径比，但在将坯料放在漏盘上时无法进行圆周方向上的定位，每一次锤击时坯料与漏盘、漏盘与下砧之间均在跳动。因此，急需要一种大型法兰的锻造用切肩刀及锻造方法。

发明内容

本发明旨在提供一种大型法兰的锻造用切肩刀及锻造方法，通过切肩刀在坯料上环切出一个环形凹槽，通过环形凹槽与漏盘定位，能够对坯料在漏盘上进行圆周方向上的定位，每一次锤击时坯料和漏盘、漏盘和下砧之间均能够保证稳定，能够避免加工过程导致法兰偏心的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种大型法兰的锻造用切肩刀，所述切肩刀为圆环型结构，所述切肩刀包括夹合部、磨削部、内环壁和外环壁，所述内环壁和外环壁均倾斜设置，所述磨削部设置在所述内环壁和外环壁之间，所述磨削部用于对法兰进行环形切肩，所述夹合部设置在内环壁和外环壁之间，所述夹合部用于与机床固定，所述夹合部和磨削部分别设置在所述切肩刀的上下两侧，且从夹合部到磨削部的方向上，所述内环壁和外环壁的间距逐渐减小。通过切肩刀在坯料上环切出一个环形凹槽，通过环形凹槽与漏盘定位，能够对坯料在漏盘上进行圆周方向上的定位，每一次锤击时坯料和漏盘、漏盘和下砧之间均能够保证稳定，能够避免加工过程导致法兰偏心的问题。

优选的，所述内环壁为圆台型弧面，且所述内环壁的口径沿着从夹合部到磨削部的方向逐渐增大。能够保证在完成切肩工序后能够顺利地从工件中取出和锻件在锻造过程中不会在台阶处形成折迭缺陷。

优选的，所述外环壁为圆台型弧面，且所述外环壁的口径沿着从夹合部到磨削部的方向逐渐减小。

优选的，所述内环壁和外环壁的夹角为40-60°。最好选用55°.

优选的，所述内环壁与切肩刀垂直中心线的夹角为5-15°。最好选用10°。

优选的，所述外环壁与切肩刀垂直中心线的夹角为40-50°。最好选用45°。

优选的，所述内环壁的垂直高度大于法兰台阶高度的2/3。

还提供一种大型法兰的锻造方法，应用上述的切肩刀，还包括以下步骤：

S1：根据所需要锻造的大型法兰计算出所需要的凸台尺寸；

S2：获取对应凸台尺寸的切肩刀；

S3：将切肩刀和坯料放置在锻锤下砧面上，通过切肩刀对坯料进行环切，直到切割出环形固定槽；

S4：将加工后的坯料放置到漏盘上通过镦粗加挤压的复合法进行锻造，且环形固定槽与漏盘进行对位固定。

优选的，在步骤S1之前，还包括对坯料进行预镦粗，预镦粗的高度h与锻件总高度H关系如下：h＝(1.15～1.25)H。预镦粗高度留得太高，切肩时坯料直径不够大，切肩工序不好进行，容易产生切偏、切歪和折迭缺陷。镦粗高度如果留得太低，虽然保证了切肩操作的需要，但是坯料置于漏盘上锻造时，法兰的盘部是自由镦粗，而法兰凸台部位则是正挤压变形，很可能出现法兰盘部高度已镦粗到锻件的公称尺寸时，凸台部位由于没有足够的挤压变形量仍未充满，致使锻件总高度尺寸超下差。

优选的，在步骤S1中的凸台直径最多比漏盘直径小5mm。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果包括：本发明的大型法兰的锻造用切肩刀及锻造方法，所述切肩刀为圆环型结构，所述切肩刀包括夹合部、磨削部、内环壁和外环壁，所述内环壁和外环壁均倾斜设置，所述磨削部设置在所述内环壁和外环壁之间，所述磨削部用于对法兰进行环形切肩，所述夹合部设置在内环壁和外环壁之间，所述夹合部用于与机床固定，所述夹合部和磨削部分别设置在所述切肩刀的上下两侧，且从夹合部到磨削部的方向上，所述内环壁和外环壁的间距逐渐减小。通过切肩刀在坯料上环切出一个环形凹槽，通过环形凹槽与漏盘定位，能够对坯料在漏盘上进行圆周方向上的定位，每一次锤击时坯料和漏盘、漏盘和下砧之间均能够保证稳定，能够避免加工过程导致法兰偏心的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的切肩刀结构示意图；

图2是本发明的法兰结构示意图；

图3是本发明的坯料结构示意图。

具体元素符号说明：1-切肩刀，2-法兰，3-坯料，11-内环壁，12-夹合部，13-外环壁，14-磨削部。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：请参阅图1至图3，本实施例的一种大型法兰的锻造用切肩刀，所述切肩刀1为圆环型结构，所述切肩刀1包括夹合部12、磨削部14、内环壁11和外环壁13，所述内环壁11和外环壁13均倾斜设置，所述磨削部14设置在所述内环壁11和外环壁13之间，所述磨削部14用于对法兰2进行环形切肩，所述夹合部12设置在内环壁11和外环壁13之间，所述夹合部12用于与机床固定，所述夹合部12和磨削部14分别设置在所述切肩刀1的上下两侧，且从夹合部12到磨削部14的方向上，所述内环壁11和外环壁13的间距逐渐减小。通过切肩刀1在坯料3上环切出一个环形凹槽，通过环形凹槽与漏盘定位，能够对坯料3在漏盘上进行圆周方向上的定位，每一次锤击时坯料3和漏盘、漏盘和下砧之间均能够保证稳定，能够避免加工过程导致法兰2偏心的问题。

实施例2：请参阅图1至图3，本实施例的所述内环壁11为圆台型弧面，且所述内环壁11的口径沿着从夹合部12到磨削部14的方向逐渐增大。能够保证在完成切肩工序后能够顺利地从工件中取出和锻件在锻造过程中不会在台阶处形成折迭缺陷。本实施例的所述外环壁13为圆台型弧面，且所述外环壁13的口径沿着从夹合部12到磨削部14的方向逐渐减小。本实施例的所述内环壁11和外环壁13的夹角为40-60°。最好选用55°.本实施例的所述内环壁11与切肩刀1垂直中心线的夹角为5-15°。最好选用10°。本实施例的所述外环壁13与切肩刀1垂直中心线的夹角为40-50°。最好选用45°。本实施例的所述内环壁11的垂直高度大于法兰2台阶高度的2/3。

实施例3：请参阅图1至图3，本实施例还提供一种大型法兰的锻造方法，应用上述的切肩刀1，还包括以下步骤：S1：根据所需要锻造的大型法兰2计算出所需要的凸台尺寸；S2：获取对应凸台尺寸的切肩刀1；S3：将切肩刀1和坯料3放置在锻锤下砧面上，通过切肩刀1对坯料3进行环切，直到切割出环形固定槽；S4：将加工后的坯料3放置到漏盘上通过镦粗加挤压的复合法进行锻造，且环形固定槽与漏盘进行对位固定。本实施例的在步骤S1之前，还包括对坯料3进行预镦粗，预镦粗的高度h与锻件总高度H关系如下：h＝(1.15～1.25)H。预镦粗高度留得太高，切肩时坯料3直径不够大，切肩工序不好进行，容易产生切偏、切歪和折迭缺陷。镦粗高度如果留得太低，虽然保证了切肩操作的需要，但是坯料3置于漏盘上锻造时，法兰2的盘部是自由镦粗，而法兰2凸台部位则是正挤压变形，很可能出现法兰2盘部高度已镦粗到锻件的公称尺寸时，凸台部位由于没有足够的挤压变形量仍未充满，致使锻件总高度尺寸超下差。本实施例的在步骤S1中的凸台直径最多比漏盘直径小5mm。

实施例4：请参阅图1至图3，本实施例的法兰2产品为一种从动齿轮，该产品锻件质量为390kg，由大小不一的两个同心圆柱体组成，大圆柱体的质量为354kg，小圆柱体的质量为36kg，大小圆柱体的体积相差悬殊，质量之比值接近10。本实施例的方法既要减小镦粗变形部位的高径比，又要使其放在漏盘上后能够进行圆周方向的精确定位，减小坯料3与漏盘、漏盘与下砧之间的跳动。最后确定在坯料3镦粗到一定高度后增加一次环形切肩工序，在镦粗坯料3的一个端面用环形切肩刀1切出一个 280mm的同心圆柱体。其中，环形切肩的目的是将预镦粗后的坯料3切出一个 280mm的凸台，凸台要尽可能与镦粗坯料3同心，凸台直径可小于漏盘直径5mm。切肩深度参照台阶轴类产品切肩深度等于台阶高度的2/3左右。环形切肩刀1的外形设计必须保证在完成切肩工序后能够顺利地从工件中取出和锻件在锻造过程中不会在台阶处形成折迭缺陷。为此，设计了内斜度10°，外斜度45°，并用大圆弧连接。通过对大型法兰2锻件偏心缺陷产生原因的深入分析，对原工艺进行调整和改进，设计制作专用环形切肩刀1。该方法经实际生产验证，大型法兰2锻件偏心缺陷能够完全控制在技术要求的范围之内。生产效率提高了两倍，火次降为1火次，废、返品率为0，产品一次交验合格率提高到100％。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大型法兰的锻造用切肩刀及锻造方法，其特征在于，所述切肩刀(1)为圆环型结构，所述切肩刀(1)包括夹合部(12)、磨削部(14)、内环壁(11)和外环壁(13)，所述内环壁(11)和外环壁(13)均倾斜设置，所述磨削部(14)设置在所述内环壁(11)和外环壁(13)之间，所述磨削部(14)用于对法兰(2)进行环形切肩，所述夹合部(12)设置在内环壁(11)和外环壁(13)之间，所述夹合部(12)用于与机床固定，所述夹合部(12)和磨削部(14)分别设置在所述切肩刀(1)的上下两侧，且从夹合部(12)到磨削部(14)的方向上，所述内环壁(11)和外环壁(13)的间距逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的一种大型法兰的锻造用切肩刀，其特征在于，所述内环壁(11)为圆台型弧面，且所述内环壁(11)的口径沿着从夹合部(12)到磨削部(14)的方向逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的一种大型法兰的锻造用切肩刀，其特征在于，所述外环壁(13)为圆台型弧面，且所述外环壁(13)的口径沿着从夹合部(12)到磨削部(14)的方向逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的一种大型法兰的锻造用切肩刀，其特征在于，所述内环壁(11)和外环壁(13)的夹角为40-60°。

5.根据权利要求3所述的一种大型法兰的锻造用切肩刀，其特征在于，所述内环壁(11)与切肩刀(1)垂直中心线的夹角为5-15°。

6.根据权利要求3所述的一种大型法兰的锻造用切肩刀，其特征在于，所述外环壁(13)与切肩刀(1)垂直中心线的夹角为40-50°。

7.根据权利要求3所述的一种大型法兰的锻造用切肩刀，其特征在于，所述内环壁(11)的垂直高度大于法兰(2)台阶高度的2/3。

8.一种大型法兰的锻造方法，其特征在于，应用权利要求1-7任意一项所述的切肩刀(1)，还包括以下步骤：

S1：根据所需要锻造的大型法兰(2)计算出所需要的凸台尺寸；

S2：获取对应凸台尺寸的切肩刀(1)；

S3：将切肩刀(1)和坯料(3)放置在锻锤下砧面上，通过切肩刀(1)对坯料(3)进行环切，直到切割出环形固定槽；

S4：将加工后的坯料(3)放置到漏盘上通过镦粗加挤压的复合法进行锻造，且环形固定槽与漏盘进行对位固定。

9.根据权利要求8所述的一种大型法兰的锻造方法，其特征在于，在步骤S1之前，还包括对坯料(3)进行预镦粗，预镦粗的高度h与锻件总高度H关系如下：h＝(1.15～1.25)H。

10.根据权利要求8所述的一种大型法兰的锻造方法，其特征在于，在步骤S1中的凸台直径最多比漏盘直径小5mm。

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