阅读说明：本技术 一种整体锻造三拐曲轴锻件制造方法 (Manufacturing method for integrally forging three-crank-pin crankshaft forging piece ) 是由 贾俊林 蒋伟斌 刘鹏宇 赵艳荣 雷玉臣 李庆斌 姚凤祥 杨云志 牛震 王英丽 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种整体锻造三拐曲轴锻件制造方法,设计了一种新型锻造成型工艺,变形采用拔圆下料分段,锻出三个曲拐,用特制角度尺配合锻造,本发明的三拐曲轴的锻造方法包括：将钢锭装入加热炉中加热,使钢锭温度均匀、透烧；第一火钢锭压钳口、倒棱、去锭尾,返炉加热；第二火镦粗,采用上平、下V型砧拔长外圆,坯料返炉加热；第三火用三角刻将圆形坯料压刻,采用专用窄平砧,拔长轴径Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ部位,坯料返炉加热；第四火采用上平砧、下宽平砧压Ⅶ部位成扁方,配合特制角度尺测量角度,Ⅴ部位压扁方,Ⅲ部位压扁方,精整各部位至成品尺寸。本发明通过改变锻造成形工艺、制作特殊工具,使曲轴锻件一次合格率达到95%以上,实现批量生产。(The invention discloses a method for manufacturing a forged piece by integrally forging a three-throw crankshaft, which designs a novel forging and forming process, adopts drawing circle blanking segmentation to deform, forges three throws, and uses a special angle ruler to cooperate with forging, and the method for forging the three-throw crankshaft comprises the following steps: putting the steel ingot into a heating furnace for heating, so that the steel ingot is uniform in temperature and is thoroughly burnt; pressing a jaw, chamfering, removing a tail of the ingot, and returning to the furnace for heating; second hot upsetting, drawing the excircle by adopting an upper flat V-shaped anvil and a lower V-shaped anvil, and returning the blank to the furnace for heating; thirdly, pressing and carving the round blank by using triangular carving, drawing the parts with the shaft diameters of I, II, IV, VI and VIII by using a special narrow flat anvil, and returning the blank to the furnace for heating; and fourthly, pressing the VII part into a flat square by adopting an upper flat anvil and a lower wide flat anvil, measuring an angle by matching with a special angle ruler, pressing the V part into the flat square, pressing the III part into the flat square, and finishing each part to the size of a finished product. The invention changes the forging forming process and the manufacturing special tools, so that the one-time qualification rate of the crankshaft forge piece reaches more than 95 percent, and the batch production is realized.)

一种整体锻造三拐曲轴锻件制造方法

技术领域

本发明涉及一种整体锻造三拐曲轴锻件制造方法，属于锻造技术领域。

背景技术

曲轴是活塞式压缩机的动力传动核心部件，将电机的旋转运动转换为往复运动的部件，负担传递活塞式压缩机的全部驱动功率，承受拉、压、剪切、弯曲、扭转等交变复合作用，因此作为压缩机的关键部件，曲轴锻件的质量对产品的性能起着至关重要的作用。由于三个拐互成120 º，锻造成型难度大，锻件尺寸、角度不易合格，锻造余量较大，对操作人员的技术水平要求很高，往往因为扭转角度不当造成了锻件的返工或是报废，有时为了解决各个曲拐角度尺寸不合格问题不得不加大各个拐部毛坯尺寸，需要选择更大吨位的钢锭，造成原材料成本较高以及后道工序加工量过大的问题。根据曲轴的构造的特点，目前国内三拐曲轴锻件的生产技术方案是采用钢锭→加热、锻造→正火、退火，曲轴锻件主要有以下两种成型方式：

方法一：采用钢锭锻造，第一火压钳口、去锭底、镦粗；第二火拔长成扁方下料；用三角压刻 ( 注意: Ⅰ、Ⅱ部位留料，不拔扁方) ；第三火用窄平砧，拔长Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ部位轴径至所需尺寸；第四火锤头压住Ⅴ部位，操作机夹持冒口端顺时针扭转Ⅶ部位60°，锤头压住Ⅴ部位，操作机夹持水口端逆时针扭转Ⅲ部位60°，拔长Ⅰ、Ⅱ部位至所需尺寸，精整其余各部位至所需尺寸出成品。

用该成型方法主要存在问题是第四火加热温度较高时的扭转工序，由于曲轴自身重力作用发生弯曲和扭转时产生的变形相互叠加，容易导致尺寸不合格而报废。其次利用操作机夹持曲拐处时容易夹出凹坑，以及极易损坏钳口液压系统，对设备危害比较大，操作难度大，对操作人员技术要求高，曲拐处锻造余量大，合格率较低。

方法二：采用钢锭锻造，第一火压钳口，去锭底、镦粗；第二火拔长成正六方下料；第三火依次将Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ部位压成扁方，操作机顺时针旋转 60°，Ⅳ、Ⅴ部位压成扁方，操作机逆时针旋转 120°，Ⅲ部位压成扁方，拔出Ⅰ、Ⅱ轴径部位；第四火用窄平砧拔出Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ部位，最后精整至成品尺寸。采用该成型方法主要存在问题是压正六方后，再将正六方压扁方，扁方压成轴径归圆时因金属的不对称变形，导致曲轴整体角度、尺寸极易不合格，需多次校直角度，一次合格率较低，只有60%~70%。

本发明旨在通过改变锻造成型工艺、制作特殊工具，改变锻造方法，提高曲轴锻件一次合格率和质量，减少曲轴曲拐部位锻造余量，使曲轴一次合格率达到95%以上，使锻件金属流线更好，降低三拐曲轴锻造操作难度，改善生产环境，实现批量生产。查阅文献，目前市场上还没有这种整体锻造三拐曲轴锻件制造方法。

发明内容

为了克服现有技术的不便，本发明提供了一种整体锻造三拐曲轴锻件制造方法，该方法操作简单，减少了锻件毛坯工艺重量，既降低了制造成本又实现了批量生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1）将钢锭装入燃气加热炉中加热，加热温度在1200℃～1220℃之间，保温时间为8.5～9小时；

2）第一火：钢锭压钳口、倒棱、去锭尾，返回加热炉中加热；

3）第二火：利用镦粗平台进行镦粗，将钢锭镦粗至所需尺寸，采用上平、下V型砧进行拔长外圆尺寸至所需尺寸，单次压下量≥120mm，坯料返回加热炉中加热1.5～2小时；

4）第三火：按工艺要求用三角刻将圆形坯料压刻，采用专用窄平砧，拔长轴径I、Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ部位，坯料返回加热炉中加热，加热温度在1160℃～1180℃之间，加热时间为1.5～2小时；

5）第四火：采用上平砧、下宽平砧压Ⅶ部位成扁方；操作机顺时针旋转60º，配合特制角度尺测量角度，Ⅴ部位压扁方；操作机逆时针旋转120º，配合特制角度尺测量角度，Ⅲ部位压扁方，精整各部位至成品尺寸。

所述的特制角度尺为直角三角形，三个角度分别为30º、60º、90º,利用角度尺的60º角，在Ⅴ部位和Ⅲ部位压扁方时使用，当Ⅶ部位被压成扁方后，顺时针旋转60º，角度尺的60º角在左侧紧贴压成扁方的Ⅶ部位，Ⅴ部位被压扁方；再逆时针旋转120º，角度尺的60º角在右侧紧贴压成扁方的Ⅶ部位，Ⅲ部位被压扁方，使之Ⅶ部位、Ⅴ部位和Ⅲ部位的角度互呈120º。

本发明的有益效果是：本发明通过对锻造变形工艺的设计，工艺突破是锻造变形采用直接拔圆下料方式代替正六方下料和扁方下料变形，锻件成型方式由锻造正六方下料和扁方下料变形优化为拔圆截面下料，以及采用特制角度尺配合锻造成型，使三拐曲轴锻件一次合格率达到95%以上，锻件的金属纤维流线更好、操作简单、减少锻件毛坯工艺重量，满足产品质量要求，降低产品制造成本，降低操作难度，改善生产环境，实现批量生产。

附图说明

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明进一步说明。

图1是本发明的三拐曲轴示意图。

图2是本发明的三拐曲轴侧视图。

图3是特制角度尺结构示意图。

图4是特制角度尺的使用示意图。

图5是锻造变形工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参见图1—4，以35CrMoA曲轴加工为例，其制造方法为：采用30MN水压机锻造，钢锭重量16.6吨，具体工艺：钢锭加热→压钳口→倒棱→去锭底→镦粗→拔长圆形坯料→三角压刻→压轴径→压三个曲拐成扁方（三个拐互成120°）→精整各部位至成品尺寸。锻造变形工艺见图5。

具体如下：

将钢锭装入燃气加热炉中加热，加热温度在1200℃～1220℃范围内，保温时间为8.5～9小时，使钢锭温度均匀、透烧。

第一火：钢锭压钳口，将钢锭的冒口部分锻成一定长度的方形或圆形，便于操作时夹持；倒棱，对钢锭的外直角或者内直角，略微倒角，避免应力集中；去锭尾、返回加热炉中加热。

第二火：利用镦粗平台进行镦粗，用压力使钢锭高度减小而直径增大，镦粗至φ1450mm，，镦粗比大于1.9，采用上平、下V型砧，将镦粗后的钢锭进行拔长外圆尺寸至∮770mm，单次压下量≥120mm，坯料返回加热炉中加热1.5～2小时，钢锭通过镦粗变形，增加锻比，此工序拔长锻造比应达到3.5以上，可以有效改善钢锭内部疏松等缺陷，进一步提高产品内在质量。

第三火：按工艺要求用三角刻将圆形坯料压刻，采用根据成品曲轴尺寸设计的专用窄平砧，拔长轴径I部位、Ⅱ部位、Ⅳ部位、Ⅵ部位和Ⅷ部位。坯料返回加热炉中加热，加热温度在1160℃～1180℃范围内，加热时间为1.5～2小时。

第四火：利用上平砧、下宽平砧对Ⅶ部位施加压力，压成扁方，锻造过程坯料送进量控制在砧宽的0.7~0.9倍，保证曲拐宽度展宽量要大，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、尺寸；操作机顺时针旋转60º，配合特制角度尺测量角度，Ⅴ部位压扁方；操作机逆时针旋转120 º，配合特制角度尺测量角度，Ⅲ部位压扁方，期间注意三个曲拐必须互相呈120º，精整各部位至成品尺寸，压扁方时送进量是砧宽的0.7～0.8倍，便于曲拐部位展宽。

所述的特制角度尺为直角三角形，三个角度分别为30º、60º、90º,利用角度尺的60º角，在Ⅴ部位和Ⅲ部位压扁方时使用，当Ⅶ部位被压成扁方后，顺时针旋转60º，角度尺的60º角在左侧紧贴压成扁方的Ⅶ部位，Ⅴ部位被压扁方；再逆时针旋转120º，角度尺的60º角在右侧紧贴压成扁方的Ⅶ部位，Ⅲ部位被压扁方，使之Ⅶ部位、Ⅴ部位和Ⅲ部位的角度互呈120º。

锻造后的毛坯锻件空冷到600～650℃，再装入热处理炉中正火，正火温度为880±10℃，保温时间为4～5小时，退火温度为670±10℃，保温时间为40小时，细化晶粒，均匀组织，减少锻造应力，降低锻件硬度，提高了生产效率，缩短了加工周期，利于后续工序的加工。

该整体锻造三拐曲轴锻件制造方法适用于工厂中的三拐曲轴锻件的整体锻造。

通过对锻造变形工艺的设计，利用特制角度尺配合锻造成型，生产的35CrMoA三拐曲轴，检查尺寸一次合格率达到95%以上，金属纤维流线更好、操作简单、减少锻件毛坯工艺重量，降低制造成本，实现批量生产。