制動(dòng)錐鼓鍛造工藝與模具設(shè)計(jì)。

      隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科技的進(jìn)步，電梯隨著高層建筑的增多已經(jīng)越來越普遍存在于我們的生活當(dāng)中，電梯的安全問題越發(fā)的引起了人們的重視。防墜安全器(圖1)是電梯升降機(jī)配備的最重要的安全保護(hù)裝置，是在電梯超速下行或墜落時(shí)的最后道安全保護(hù)措施。在電梯所有安全裝置失效的情況下，電梯呈自由落體狀態(tài)，當(dāng)下降速度達(dá)到正常運(yùn)行速度的6倍時(shí)，安全器動(dòng)作，錐鼓鎖死，靠輸出齒輪與齒條制動(dòng)，同時(shí)控制電路斷電。作為電梯的保安關(guān)鍵件，錐鼓原先為鑄件，曾在電梯墜落過程中破裂而失效過，現(xiàn)在逐步改為鍛件。 錐鼓為精密模鍛件，尺寸精度較高機(jī)械加工余量少。錐鼓屬具有深孔薄壁特征形狀較復(fù)雜的肋腹鍛件。在主軸方向上截面形狀變化劇烈，因此，鍛造難度較大。鍛造過程中cnc雕刻刀加工容易受到不均勻熱收縮變形氧化皮影響，精化部位的非加工尺寸精度更難保證。 圖2所示為我公司承制的某型號(hào)錐鼓。鍛件重15kg，材質(zhì)為42CrMo，包容體尺寸φ234mm×218mm，沿主軸方向截面尺寸變化劇烈從φ42mm→φ200mm→φ125mm(鍛件的復(fù)雜因數(shù)為S4)。錐鼓內(nèi)壁均為非加工面，拔模斜度僅為0.8°。 鍛件的內(nèi)外壁同軸度要求≤0.5mm。該鍛件分模面嚴(yán)格說是沖頭曲面，出模困難，鍛件容易粘在沖頭上。鍛造精度要求高，只能火成形，沒有火鍛造可能，因?yàn)殄F鼓內(nèi)壁的個(gè)縱向鍵在火很難重合，鍛造充填難度大。 α與模鍛方式有關(guān)的系數(shù)，開式模鍛該值為4;F螺旋壓力機(jī)成形力(N);S鍛包括毛邊在內(nèi)的鍛件在分模面上的投影面積(mm2);V鍛鍛件體積(mm3);σs鍛件在終鍛溫度下的屈服極限(MPa)，通常可用同溫度下的強(qiáng)度極限σb代替。上式適用于打擊次成形所需的設(shè)備噸位，若采用2～3次打擊成形，則應(yīng)按計(jì)算值減少1/2。考慮在摩擦壓力機(jī)上只通過2次打擊成形，σs按終鍛溫度900℃取值55MPa;S鍛=57415mm2;V鍛≈mm3;把參數(shù)代入公式，經(jīng)計(jì)算，F(xiàn)≈24860kN。 故可選用2500t摩擦壓力機(jī)。⑴終鍛型腔。錐鼓為軸對(duì)稱變形的短軸類回轉(zhuǎn)體鍛件，可采用閉式溢毛邊模鍛鍛造。通過溢出少量毛邊，可以提高薄壁上口的成形條件，鍛件容易充滿。 只設(shè)計(jì)終鍛型腔，直接鍛造成形。⑵增加定位凸臺(tái)。鍛件為回轉(zhuǎn)體，在鍛件結(jié)構(gòu)上缺少在模具型腔定位的結(jié)構(gòu)，容易在鍛造過程中在下模內(nèi)旋轉(zhuǎn)，在錐鼓內(nèi)壁產(chǎn)生折疊。在分模面橋部位置設(shè)計(jì)定位凸臺(tái)耳朵(見圖3紅色標(biāo)示位置)。 后續(xù)在切邊工序，將增加的凸臺(tái)切除。⑶增加鑲塊結(jié)構(gòu)。錐鼓的內(nèi)壁為非加工面，產(chǎn)品質(zhì)量要求高。 而模具的沖頭部位，是材料流動(dòng)的主要域。因金屬變形流動(dòng)，在模具表面產(chǎn)生激烈的摩擦，容易引起模具失效，造成鍛件的形狀尺寸和表面質(zhì)量不符合要求。將模具的沖頭用H13材料單獨(dú)做成鑲塊(見圖4)。 H13材料在較高溫度時(shí)具有較好的強(qiáng)度和紅硬性，高的耐磨性等特點(diǎn)，能保證模具沖頭壽命。在模具出現(xiàn)失效時(shí)，更換方便，提高生產(chǎn)效率。而且將上模的沖鋁零件加工廠頭做成鑲塊，能提高模具的加工效率，減少模具材料損耗。⑷增加桿部摩擦力。 錐鼓壁厚較薄，內(nèi)壁斜度為0.8°，生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)熱收縮而產(chǎn)生鍛件粘沖頭出模困難等情況。造成生產(chǎn)中斷和模具提前失效等后果。考慮設(shè)備有頂出機(jī)構(gòu)，可增加鍛件在下模型腔的摩擦力，讓鍛件粘在下模，由頂桿將鍛件頂出，即可解決粘上模的情況。將錐鼓下端的桿部的拔模斜度設(shè)計(jì)成1°。 在實(shí)際生產(chǎn)中，桿部的接觸面過小，阻力達(dá)不到預(yù)期效果。因此將錐鼓桿部恢復(fù)圖紙要求，內(nèi)壁外側(cè)10mm位置的拔模斜度設(shè)計(jì)成1°(圖5)。利用金屬塑性成形仿真軟件DEFORM3D，對(duì)工藝和模具進(jìn)行仿真分析。模擬初始條件設(shè)置如下錐鼓材料為4140;坯料規(guī)格為φ110mm×175mm;坯料溫度為1180℃;設(shè)備為2500t摩擦壓力機(jī)。 坯料為塑性體，模具為剛性體;摩擦系數(shù)為0.3;坯料與空氣換熱系數(shù)取為0.02N/(s·mm·℃)，模具與坯料之間的熱傳遞系數(shù)取為11N/(s·mm·℃)，模具與空氣換熱忽略不計(jì)。依次按工藝分兩階段進(jìn)行模擬是自由鍛鐓粗至H=56mm;是模鍛成形。鐓粗階段成形簡(jiǎn)單，現(xiàn)主要分析鍛造成形過程。由圖6可知，鍛造最大的成形載荷為2440t，2500t摩擦壓力機(jī)能滿足生產(chǎn)需要。 仿真結(jié)果表明，采用現(xiàn)行的鍛造工藝方案和模具，模擬效果好，鍛件的模擬結(jié)果滿足要求。分析圖6溫度分布可知，變形過程中，鍛模首先與坯料接觸，在鍛打初始階段，這部分坯料由于與模具接觸，熱損耗較大。鍛打結(jié)束后，錐鼓由正擠壓桿部和反擠壓錐鼓內(nèi)壁等方式填充模膛。變形熱和摩擦產(chǎn)生的熱量較大補(bǔ)償了溫度損失，因此溫度下降較少。 鍛打完成后，鍛件整體溫度仍然較高，毛邊溫度在900℃以上，能夠滿足后續(xù)熱切邊工藝對(duì)鍛件溫度的要求。分析圖6鍛造載荷曲線可知，曲線可分為緩慢上升和急劇上升兩個(gè)階段，成形開始后鍛造載荷緩慢上升，直到接近成形終了時(shí)第錘的載荷急劇上升，鍛打結(jié)束時(shí)最大載荷達(dá)到2440t。第錘模擬結(jié)束時(shí)，坯料主要以擠壓方式充填模具型腔，在鍛造后期，變形金屬外流至毛邊橋部時(shí)會(huì)受到強(qiáng)烈的阻礙作用，載荷隨上模行程增大而急劇增大。圖7為錐鼓鍛造過程中坯料速度場(chǎng)分布圖。 從圖中可以看出，坯料主要以擠壓方式成形，材料充填比較容易，在鍛造后期橋部附近的外流金屬受到強(qiáng)烈阻礙作用，轉(zhuǎn)而流向未充滿的錐鼓內(nèi)壁上口的圓角部位。整個(gè)階段鍛件填充飽滿，質(zhì)量良好。實(shí)際生產(chǎn)過程，坯料經(jīng)過自由鍛鐓粗后，在終鍛模型腔內(nèi)經(jīng)過2錘鍛打成形。模具投入使用后，該鍛件已經(jīng)進(jìn)入批量生產(chǎn)驗(yàn)證，尺寸滿足圖紙要求，質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率達(dá)到99%以上，材料利用率達(dá)到85%。 圖8所示為切邊工序結(jié)束后的產(chǎn)品實(shí)物和鍛件的晶粒度照片。

      機(jī)加工表面粗糙度的影響因素有哪些，表面粗糙度決定了零件的質(zhì)量，粗糙度越好的零件質(zhì)量越好，客觀來說，機(jī)加工表面粗糙度的因素主要有以下個(gè)方面。第，物理因素，在工件的切削過程中，刀刃圓角和擠壓能讓金屬材料變形，這會(huì)讓表面粗糙度嚴(yán)重惡化，在加工塑性材料時(shí)還會(huì)因?yàn)樾纬蓭钋邢鞫纬煞e屑瘤，并且硬度非常高。積屑瘤的外觀性能非常不規(guī)整，因此非常容易使工件表面出現(xiàn)深淺寬窄不的刀痕。
      因如此公司事業(yè)在短短的里迅速發(fā)展現(xiàn)已發(fā)展成有相當(dāng)有實(shí)力的機(jī)械加工廠商。公司貫堅(jiān)持“以技術(shù)為先導(dǎo)以質(zhì)量為中心以效率為根本以信譽(yù)為目標(biāo)”熱誠(chéng)為各商家提供高素質(zhì)的服務(wù)。熱誠(chéng)歡迎各商家來電來廠實(shí)地考察洽談，共求發(fā)展。找機(jī)械零件加工金帆更專業(yè)。
      所以，在加工前定要注意材質(zhì)的密度，如果密度太大，相當(dāng)于硬度也很大，而硬度要是超過機(jī)件(車床車刀)的硬度，就是無(wú)法加工的，不僅僅會(huì)損壞零件，還會(huì)造成危險(xiǎn)，比如車刀飛崩出去傷人等。所以，般來說，對(duì)于機(jī)械類加工來說，材料材質(zhì)要低于機(jī)刀的硬度，這樣才能被加工。

汽車零部件CNC加工

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