曲轴模锻飞边厚度不均匀性分析及模具设计

　　在曲轴模锻产中存在锻件的飞边厚度比设计值大，且各部位的飞边厚度大小不一样的问题。这是提高曲轴精度必须考虑的一个问题，如何解决成了一个生产难题。这直接影响锻件的精度，增加了后续机加工的工作量，降低了生产效率，耗费了更多的能源和材料四。图1所示为某曲轴锻件的飞边实物图。

　　要想彻底解决这个问题，在目前的生产条件下是不可能做到的，可以做的就是改善这种状况，通过做一些相关的研究工作使飞边厚度与设计值的偏差小一些，让各部位的飞边厚度均匀一些。

　　1 锻件飞边厚度不均匀原因分析

　　1.1 模具和锻件的结构设计

　　(1)仓部设计深度一致。大头部位的飞边厚度明显小于小头部位，原因是大头型腔处需要的坯料较多，而模具在设计时其大小头部位的仓部深度一致，导致小头部位的多余坯料不能及时排出，使得小头部位的飞边增厚。

　　(2)阻力墙的作用。阻力墙的积极作用：有利于锻件的充型，提高锻件的合格率：消极作用：增加飞边的厚度，在有阻力墙的部位飞边厚度普遍较大，这是因为阻力墙给流动的坯料产生了径向的阻力作用，流动的坯料受到阻力，相对其它无阻力墙部位也就有一个堆积效应。

　　1.2 模具的受力变形

　　在加压受力情况下，模具的弹性变形量对型面精度及锻造精度起到非常关键的作用。由于在成形过程中，锻造模具受到来源于工件的反压力，这时型面尺寸因受力而发生形变，进而由型面形变的变化造成锻件成形质量的降低。一般情况下，可以通过模具几何尺寸的重新设计或对坯料进行预成形等手段去补偿由于模具弹性变形而引起的锻件成形误差。

　　1.3 错移力的平衡及导向

　　当锻件分模线不在同一平面上(空间分模)时，模锻有水平方向的错移力;当模膛中心与设备打击中心不重合时，模锻产生一个偏心力矩，造成锻模错移;如果上、下模座表面不平直，导向装置的精度较低，模锻时也会产生水平错移。错移力不仅造成锻件水平尺寸的错差，而且还必然引起锻件高度方向尺寸的偏差(如造成飞边厚度不均匀);错移力作用到导轨和床身上，使导轨磨损，床身损坏，锤杆折断。

　　1.4 制坯工序的影响

　　制坯环节对锻件飞边厚度均匀性也有一定影响，有制坯环节的锻件飞边厚度均匀性较好，制坯环节起到一个预先分料的作用，使得坯料在模锻过程中逐步成形，因而其锻件飞边厚度均匀性较好。

　　2 解决方案

　　根据上述曲轴模锻飞边厚度不均匀性分析，提出解决方案如下：

　　(1)设计模具时使大头和小头部位的仓部深度存在一定差异，小头部位的仓部深度设计得大一些，可以减弱这种现象的影响。

　　(2)在能够满足型腔充满的条件下尽量不使用阻力墙或者减小阻力墙的高度，这样既可以改善飞边厚度的不均匀性，同时也可有效降低锻造所需的载荷，提高模具寿命。

　　(3)在加工模具型腔时取型腔的下偏差，这样模具在受力状态下产生的弹性变形可以被下偏差抵消一部分。

　　(4)提高设备精度，使上、下模座表面尽可能平直;减小导轨间隙，增加导向长度，合理设计模具结构，尽可能使模膛中心重合，可采用导销、导柱、导套等平衡和导向装置，从模具设计方面采取措施更具经济性和实用价值。

　　3 结语

　　针对在曲轴模锻生产中出现的飞边厚度不均匀现象进行了分析，发现在曲轴锻件大头处的飞边 薄。然后从模具和锻件的结构设计、模具的弹性变形、错移力的平衡及导向和制坯工序四个方面分析了引起飞边厚度不均匀的原因，并提出了相关的解决方案，以改善锻件飞边厚度不均匀性。