空压机连杆液态模锻模具结构设计.pdf

模具工业1997.No.10总20035

空压机连杆液态模锻模具结构设计

上海交通大学(上海200030)洪慎章

[摘要]采用液态模锻代替普通热模锻生产铝合金连杆,可显著提高材料利用率,
减少成形工序及降低产品成本。介绍了连杆液态模锻的模具结构、设计参数及技术经
济分析。
关键词铝合金连杆液态模锻模具结构

1引言3液态模锻模具结构
过去采用落后的普通热模锻工艺成形铝空压机铝合金连杆液态模锻的模具结构
合金连杆(铝棒下料毛坯加热辊锻制坯如图2所示。该模具结构由上、中、下三部分
开式模锻切边冲大头及小头孔),不仅组成,上部是小头凸模3及大头凸模5分别
成形工序多,加工余量大,而且材料利用率很通过小头固定板4及大头固定板6固定在上
低,更重要的是因工人操作不慎,常常出现废底板1上,中部是上模10靠其两侧凸肩用上
品,致使产品成本较高。现采用新的成形工艺模压板7固定在上模框11上,下部是下模23
!!!液态模锻,在机械性能达到与普通模锻同样靠其两侧凸肩用下模框12固定在下模
件相等的情况下,成形工序少,加工余量小,垫板13上。
材料利用率大大提高,明显降低产品成本。液
态模锻是一种借鉴了压力铸造和热模锻工艺
而发展起来的新型金属加工工艺,它对目前
的汽车、摩托车上的结构零件成形是一种行
之有效的途径。

2连杆锻件分析
图1为铝合金连杆零件图,材料为ZL202
铸造铝合金。它不仅要有较高的机械性能,而

且形状较复杂。机械性能要求:b∀400MPa,
∀8%,硬度大于100HB。图1连杆零件图
根据液态模锻工艺要求,连杆小头内孔
直径18mm及大头内孔直径35mm可以制采用1000kN油压机进行液态模锻,其工
出,但为了保证两孔的中心距离,故略为放大作过程是:先将固定在油压机活动横梁上的
加工余量(单边各为10mm),即内孔直径各上底板1往下移动一定距离,使弹簧25压紧
为16mm及33mm。大头及小头的上、下两装有上模10的上模框11上,使上、下模10、
端面因装配固定的需要,也应放加工余量23形成闭合型腔。此时,大、小头凸模5、3离
10mm,其余尺寸按铝合金热收缩量进行设上模压板7还留有较大空间,将定量的合金
计,连杆锻件的形状基本上与零件图相似。熔液浇入型腔后,再继续使大、小头凸模往下
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!压入型腔,压力达一定数值后保压。合金凝固
收稿日期:1997年3月6日后卸压,大、小头凸模通过工作缸的回程向上
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移动,再用油压机下顶缸通过顶杆19、顶板往往使型腔先封闭,但因合金熔液从连杆大
15及推杆14把装有上模的上模框向上移动头孔缓慢浇入型腔,此时,留在型腔中的气体
一定距离,然后顶板碰到大、小头顶杆18、20,应经连杆小头孔排出。液态模锻时,留在连杆
使制件从下模中顶出,取出制件。当下顶缸往大、小头凸模导向部分的少量气体,是通过凸
下移动时,大、小头顶杆通过弹簧17、21的作模与凹模之间的间隙排出。
用,又恢复到初始的位置。(4)模具材料。液态模锻是在一定的压力
和温度下进行的,不存在象压铸模那样成形
零件受到金属液的冲刷,工作压力较压铸时
高,但与热模锻工艺相比却是很低的,只要求
模具在高温下有一定的抗压强度即可。另外,
为了防止与合金熔液接触的模具表面产生热
疲劳裂纹,上模、下模、大头顶杆及小头顶杆
均采用3Cr2W8V合金模具钢制造,热处理后
硬度为48~52HRC,表面再进行氮化处理。
图2连杆液态模锻模具结构大、小头凸模因形状呈细长,考虑到其红硬
1、16上、下底板2垫板3、5小、大头凸性,故选用W18Cr4V高速钢,热处理硬度
模4、6小、大头固定板7上模压板856~60HRC。
导柱9导套10、23上、下模11、12
上、下模框13下模垫板14推杆15顶5技术经济分析
板17、21、25弹簧18、20大、小头顶杆采用先进的液态模锻工艺进行生产,具
顶杆下模立柱弹簧导柱
192224有如下优点:
(1)产品质量高。液态模锻时,合金溶液
4模具设计的主要参数是直接注入型腔内,由于浇注速度低、凸模下
为了保证制件的质量,设计模具参数时,降速度缓慢而稳定,气体可以完全从型腔排
必须考虑如下问题:出,液态金属在高压下结晶成形,不致因体积
(1)间隙。凸、凹模间隙要适当,过小会因收缩而产生缩孔。另外,由于所施加的压力传
凸模与凹模的装配误差而产生相碰或咬住;递均匀,使金属组织致密均匀,晶粒细化,故
过大则合金熔液可能通过间隙喷出,造成事具有良好的机械性能。
故;或者在间隙中产生纵向飞边,减小加压效(2)节约金属材料。与普通热模锻相比,
果,阻碍卸料。合理的间隙与加压开始时间、由于没有毛边及冲孔连