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文／韩海河，周拥军，任瑞俊内蒙古一机团体富成铸造有限义务公司

曲轴是鼓动机部件中较为要害的零件之一，在鼓动机做事过程中经受赓续的周期性转动惯力和扭矩等，并在较高的压力影响下以较大的速率运行做事。因其从军前提顽劣，故请求曲轴需具备较好的韧性、刚性、耐磨性、耐侵蚀性等。

总结

FC曲轴（图1）是富成铸造公司针对我国重卡鼓动机商场，与某有名鼓动机厂商连结开垦的一款本领当先、品质牢固、环保干净的新一代产物，该曲轴精度高、衙役紧，头部计划有较大法兰盘，对铸造工艺、模具寿命和品质安定性都提议了较高的请求。

图1FC曲轴锻件模子

为使FC曲轴研发胜利且实行批量临盆，富成铸造公司严厉施行ISO/TS品质体制准则和公司准则化请求，在产物图纸、工艺计划、工装缔造、征战保证、临盆过程、量具探测及人员天资、本领程度、查验前提等方面刻意管束，为产物品质供应了强有力的支持。

铸造工艺本领难点及办法

图2为FC曲轴锻件图。

图2FC曲轴锻件图

铸造工艺本领难点

⑴该曲轴属于六缸扭拐曲轴，产物反转半径大，易在连杆颈处造成折叠。连杆颈在成形过程中由于缺料会造成回流折叠，主轴颈与连杆颈之间的中央距越大，造成折叠的趋向越大。

⑵该产物属于长轴类锻件，计划热紧缩率采用禁止确将影响锻件的加工余量，会使锻件余量不均，致使曲轴加工后留有黑皮。t临盆线是全主动化临盆线，每一铸造工步的热紧缩率都将不同。

⑶剖析该曲轴布局特征，柄块端部圆角因离坯料较远，且柄块宽度较窄，成形过程中很难填充。

⑷该曲轴小头一侧具备较大法兰盘，锻件用料截面变动显然，简单呈现端头充生气的景象，还或者致使相邻连杆颈充生气。

⑸该曲轴配重块与其是一体的，在临盆中存在曲拐阔别连杆颈处毛边对照大，致使材料的哄骗率低沉，模具受力不均，将严峻影响模具操纵寿命。

图3柄块端部圆角场所

治理铸造工艺难点办法

⑴针对该曲轴反转半径大，易在连杆颈造成折叠的题目，项目组通过自创公司几十年积聚的老练本领阅历和哄骗Deform数值模仿仿真剖析，通过低沉连杆颈档内冲头高度和增大档内圆角半径来消除铸造成形折叠弊端。

⑵通过正当计划矫正模与热锻件的空隙来保证锻件余量一致，消除曲轴锻件加工后留有黑皮弊端。

⑶为使柄块圆角充形饱满，项目组通过低沉预锻模柄块冲头使其利于材料活动，计划在预锻工步使柄块充形到达95%状况；同时在该处计划一个定位储料带，使坯料也许准断定位，防范材料安置倾向一侧，为终锻工步成形柄块奠基了前提。图4为柄块工装革新示企图。

图4工装革新示企图

⑷针对法兰盘大，锻件用料截面变动显然的题目，项目组依照锻压手册阅历公式G=4F（G－铸造征战吨位；F－锻件的程度投影面积）并分离产物斜度、余量等本领请求，正当筛选锻压征战，以餍足攻击载荷及产物品质需求。

⑸保证模具加工缔造精度并抬高模具表面强度和耐磨性是抬高模具寿命的要害办法。项目组计划了全工序三维团体数控模子，模具采取数控团体加工成形，保证了模具的缔造精度；模具加工后，在模膛表面停止激光熔敷加强，进一步抬高模具表面抗劳累性。

铸造工艺计划

模锻件的铸造工艺成形要紧仰仗于铸造工装，是以铸造工艺的计划要紧显示在工序工装的计划中，FC曲轴的要紧工装有预锻模、终锻模、切边模、扭拐模、矫正模，详细计划以下。

铸造工艺数值仿真剖析

为考证筛选征战及工装计划的无误性，项目组采取Deform软件对铸造过程停止数值模仿仿真剖析。富成铸造公司自年起头引进和运用有限元剖析软件Deform，分离公司征战、材料形象赓续增加美满数据库，当前已到达在模具计划早期仅通过模仿仿真剖析就也许对铸造成形题目确切决断的程度。

表1预锻、终模仿参数

毛坯材料DIN-42CrMo4坯料加热温度　　℃模具温度℃上模滑块运行速率mm/s攻击次数1争持系数（石墨光滑）0.3

通过模仿，预锻70%、终锻45%的能量下，曲轴的成形品质较好。图5和图6离别为预锻和终锻工步充形品质及载荷—路途弧线。

图5预锻工步充形品质及载荷—路途弧线

图6终锻工步充形品质及载荷—路途弧线

铸造工艺优化

FC曲轴终锻载荷达kN，载荷稍偏高，征战斲丧大。为低沉成形载荷，项目组断定了革新计划：调换飞边桥高度来低沉终锻载荷峰值。项目组参照斯太尔曲轴等老练曲轴锻件的热紧缩率，适时计划采用FC曲轴预、终锻和切边工序的紧缩系数，并在易产生加工弊端的部位特别思索。在临盆过程中，严厉按工艺请求管束终锻温度，若超过温度局限，2号机器手实时甩出。图7为终锻工步载荷—路途弧线。

图7终锻工步载荷—路途弧线

铸造工装计划

⑴预锻模计划。在预锻模计划时，要充足思索抬高材料哄骗率，增加模具寿命，与终锻模具的般配性等成分。抬高材料哄骗率，首先要使毛边平均，且毛边宽度小。连杆颈远端毛边大，思索到柄块的布满和防范锻件在连杆颈造成折叠，筛选低沉预锻连杆颈处冲头和加大冲头圆角半径等办法，使坯料在活动过程中向连杆颈活动简单些。预锻模计划时要思索柄块的布满性，稀奇是最难布满的柄块圆角，在预锻时应先只管布满，如许为此后的终锻成形奠基根基。图8和图9离别为预锻下模和上模。

图8预锻下模

图9预锻上模

⑵终锻模计划。终锻模主借使尺寸的计划，锻件的紧缩率采用最为关键，参照以前临盆的斯太尔曲轴拟订长度方位的紧缩率，并在柄块简单变形的处所做了弥补，锻件的柄块出模斜度为下模1.5度，上模2度，采用如许小的斜度减小了柄块的占料，有益于锻件的布满，依照往常的阅历，锻件的上模在临盆过程中简单造成镦粗变形，尺寸变大，于是在终锻模计划时，终锻上模柄块宽度减小。图10和图11离别为终锻下模和上模。

图10终锻下模

图11终锻上模

⑶切边模计划。切边模的布局特征决计了切边阴、阳模的空隙，阴、阳模要计划成也许调换空隙的布局，这类计划也许打消切边阳模顶出毛边布局，俭朴装卸模具工夫，由于切边压力机为液压机，运行速率迟钝，在切边后造成主轴颈、连杆颈模口处尺寸变小，于是在计划时适时加大该处的尺寸，同时消除了扭拐时主轴颈处呈现深沟。

⑷扭拐模计划。扭拐模采取分块式计划，块与块之间的空隙调换为3毫米。2、5拐处柄块下模由于要停止定位，于是扭拐模膛与热锻件之间的空隙按1毫米停止计划，别的柄块处空隙按3毫米停止计划。图12和图13离别为扭拐下模和上模。

图12扭拐下模

图13扭拐上模

⑸矫正模计划。矫正模计划的是曲和模具缔造的精度直接影响锻件的直线度和相位角。项目组采取第接连杆颈和第六连杆颈程度安置的法子对锻件停止矫正，这类矫正法子的长处是能把六个连杆颈和各个柄块都分身到位。图14和图15离别为矫正下模和上模。

图14矫正下模

图15矫正上模

FC曲轴铸造工艺过程

工艺过程

下料（高速带锯）→加热（中频炉）→预、终锻铸造成形（t螺旋压力机）→切边（t压力机）→扭拐（t扭拐机）→精整成形（t压力机）→调质处置→本领查验→表面查验→表面算帐→探伤→锻件终检。

铸造工艺

⑴下料规格。通过FC实体造形及有限元剖析得出下料规格尺寸为φmm×±2mm，为裁减料头糜费，与原材料厂家缔结本领协定停止倍尺订料。

⑵加热。中频加热为马上加热征战，温度略高于寻常加热温度，加热温度定为～℃,加热节奏80件／小时(双炉膛)，主动采取光学高温计停止测温并管束不及格温度的坯料甩出。

⑶铸造。依照模仿剖析成绩，预、终锻攻击次数均为1次，防范屡屡攻击致使铸造弊端。切边、扭拐、矫正等工序均一次性达成。

热处置工艺

曲轴在鼓动机中担任着最大的负荷和全体的功率，以及赓续变动的弯矩和扭矩，同时经受着永劫间高速运行带来的磨损，圆角过渡处属于薄弱步骤，主轴颈与圆角的过渡处更为严峻。曲轴内涵品质的是曲要紧决计于金相布局及机器机能，热处置是保证曲轴金相布局和机器机能的关键工序。通过断定正当的调质处置工艺参数，使该曲轴的内涵品质获得灵验的保证，餍足了批量临盆请求。

终究，获得的FC曲轴锻件如图16。

图16FC曲轴锻件什物

论断

通过工艺试制及临盆考证，FC曲轴的工艺计划及铸造工艺参数无误、正当，也许确凿疏导临盆。试制所用的临盆征战、工艺设施、探测仪器及探测法子也许保证产物的品质请求。临盆的FC曲轴锻件多少尺寸、表面精度、机器机能等目标均餍足计划请求。经鼓动机厂商加工操纵，已停止批量临盆。

——摘自《铸造与冲压》年第13期

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