文／劉桂榮·包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院

齊巧玲·內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)鑄鍛公司

三通管是各種液壓部件的重要零件，毛坯必須用鍛造的方法制成，三通管的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它是典型的管類鍛件，重量為0.18kg，材料為25#鋼，25#鋼加熱后具有較好的流動(dòng)性。

圖1 三通管的零件圖

三通管冷鍛件圖的繪制

為了簡化鍛件形狀，該零件內(nèi)部孔徑不予鍛出。根據(jù)鍛件的精度等級、材質(zhì)和重量，查表確定了相應(yīng)的加工余量和公差，繪制出如圖2 所示的三通管鍛件圖。

三通管工藝方案的制定

該鍛件為小型管類鍛件，一共有兩種方案可供選擇。第一種方案是一模一件，管類鍛件不需要設(shè)置制坯型槽，加熱坯料后，直接在終鍛型槽中成形，該工藝方案的優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)簡單，缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低、原材料利用率低，每個(gè)鍛件消耗0.2kg 的鉗夾頭。一套模具可以生產(chǎn)8000 個(gè)鍛件，單個(gè)鍛件的成本是10.8 元。第二種方案是一模兩件，鍛件成形后用切斷型槽將兩鍛件分開，該方案的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高、材料利用率高，兩個(gè)鍛件一共消耗0.2kg 的鉗夾頭。缺點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，但是一套模具可以生產(chǎn)16000 個(gè)鍛件，單個(gè)鍛件的成本是8.6 元，顯然第二種方案生產(chǎn)三通管鍛件是最優(yōu)的。

圖2 三通管的冷鍛件圖

三通管鍛造模具設(shè)計(jì)

三通管鍛模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

三通管鍛模的上模和下模上均設(shè)有燕尾和起重孔，燕尾用于將模具連接到設(shè)備上，起重孔用于起吊模具；在上模和下模的外部對角處設(shè)有互相匹配的鎖扣，防止上、下模錯(cuò)位；在上模和下模分別設(shè)有三個(gè)獨(dú)立的型槽，分別是滾擠型槽、終鍛型槽、切斷型槽，滾擠型槽由兩個(gè)對稱的圓弧型腔通過過渡頸連接構(gòu)成，切斷型槽設(shè)置在上模和下模的一個(gè)角部，由切斷刃口構(gòu)成，終鍛型槽由終鍛型腔、飛邊構(gòu)成，飛邊由飛邊橋和飛邊倉構(gòu)成，飛邊環(huán)繞在成形型腔的周圍，用來容納多余的金屬，終鍛型腔由兩個(gè)對稱設(shè)置的單三通管成形腔對接構(gòu)成，終鍛型槽的鉗口與飛邊倉連接，鉗口是夾持空間，為了鍛造時(shí)取送鍛件，在上模和下模的合模處，加工有檢驗(yàn)角作為加工型腔的畫線基準(zhǔn)，模具結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示。

模具終鍛型槽設(shè)計(jì)

終鍛型槽依據(jù)熱鍛件圖進(jìn)行加工，熱鍛件圖在冷鍛件圖的基礎(chǔ)上加了3%的收縮量。熱鍛件圖如圖4所示。

圖3 三通管模具結(jié)構(gòu)圖

圖4 熱鍛件圖

飛邊槽設(shè)計(jì)

飛邊環(huán)繞在三通管終鍛型槽的外部，根據(jù)鍛件體積Vd=117197mm3、 鍛件重量Gd=Vd×ρ=117197 ×7.85×10-6=0.92kg、鍛件水平投影面積S=4190 mm2、鍛件周長Pd≈294mm、鍛件長度Ld= 65mm，查表設(shè)計(jì)鍛件的具體尺寸如圖5 所示。

圖5 飛邊

滾壓型槽設(shè)計(jì)

根據(jù)對稱鍛件的長度、鍛件與飛邊截面積，繪制毛坯截面圖，型槽長度L=(118+19)mm、中心距L=118mm，型槽高度h 簡化為光滑曲線，型槽的尾部尺寸查表確定。最后繪制的滾壓型槽如圖6所示(模具結(jié)構(gòu)的A-A 剖視)。

切斷型槽設(shè)計(jì)

三通管采用后切刀，由《前后切刀尺寸表》查得，刃口寬度B=50mm，刃口深度h=40mm。設(shè)計(jì)的切斷型槽如圖7 所示(模具結(jié)構(gòu)的B-B 剖視)。

鍛模材料及加工要求

鍛模選用的材料為5 C r M n M o，熱處理硬度為45 ～50HRC，加工精度取IT9 級。

圖6 滾壓型槽

圖7 切斷型槽

圖8 三通管實(shí)物

生產(chǎn)驗(yàn)證

模具加工完成后，試模生產(chǎn)出的合格鍛件如圖8 所示。經(jīng)驗(yàn)證可知，該模具生產(chǎn)效率較高，一小時(shí)可以生產(chǎn)大約120 個(gè)鍛件；一模兩件的設(shè)計(jì)使每生產(chǎn)2 個(gè)鍛件就可以節(jié)省一個(gè)鉗夾頭，材料的利用率從40%提高到48%。

結(jié)束語

該套模具采用滾擠型槽制坯，終鍛型槽一模成形兩件，切斷型槽將兩件單獨(dú)分開的設(shè)計(jì)方案，在滿足鍛件成形要求的基礎(chǔ)上，提高了材料利用率，且單獨(dú)的定位機(jī)構(gòu)有效避免了上、下模的錯(cuò)模，進(jìn)一步提高了鍛件精度，這在小鍛件設(shè)計(jì)上具有借鑒意義。