滁州大横梁

凿岩机在凿岩时应合理施加轴推力。轴推力过小，机器产生回跳，振动增大，凿岩效率降低;过大则钎子**紧眼底，使机器在**负荷下运转，易过早磨损零件并使凿岩速度减慢。凿岩机卡钎时，机器处于**负荷下运转，如不迅速消除，较易损坏零件。卡钎时，应立即减小轴推力，通常凿岩机可逐步趋于正常。若仍然无效，应立即停机，先使用扳手慢慢转动钎杆，再开中气压使钎子徐徐转动。禁止用敲打钎杆的方法处理。
应经常观察排粉情况，排粉正常时，泥浆水顺孔口徐徐流出。若排粉不正常，要强力吹孔。若仍然无效，要先检查钎子的水孔和钎尾状态，再检查水针情况，更换损坏零件。凿岩机冲击频率很高，不能无油作业，要注意观察注油器的储油量和出油情况，调节好注油量。无油作业容易使运动零件过早磨损，当润滑油过多时，会造成工作面污染，影响操作者的健康。
凿岩机操作时注意凿岩机的声响，观察其运转情况，发现问题，立即停机处理。注意检查钎子的T作状态，钎头损坏或磨钝，钎尾变形或打裂，要及时更换。若钎头上的硬质合金片破裂或掉角，必须将碎片从孔中掏出，才能继续凿岩。操作向上式凿岩机时注意气腿的给气量，防止凿岩机上下摆动夹钎或折断钎杆。手握机器时，不要握得过紧，不能骑在气腿上凿岩，以防断钎伤人。气腿的支承点要可靠，以防气腿滑动而导致伤人损机。

简叙锻造模具设计及其发展（下）
模架设计
模架又称模座，夹持器。模架是用于定位和紧固模块并传递设备锻造力和锻件**出运动的主要部件，它承受锻造过程中的全部载荷。
四种通用模锻设备（模锻锤、螺旋压力机、热模锻压力机和模锻液压机）中，除模锻锤没有模架外，其他三种模锻设备均有模架。模架型式很多，按模具定位方式分类有窝座式、十字键槽式等。
在压力机上模锻，模块是经常更换的，而模架则长期使用，模架属于装备。一般模架使用年限应在20年以上。而且模架重量较重，制造复杂，价格高。一旦制成就难以改动。
通用模架重量：MP型16MN热模锻压力机窝座式通用模架重量5～6t；25MN热模锻压力机模架重量6～8t；40MN热模锻压力机模架重量11～16t（其中十字键槽式模架重量约11t，而窝座式模架重量约16t）；而125MN热模锻压力机模架重量50～65t。因此对模架设计、制造和使用必须足够重视。模架重量由设备封闭高度和模架结构确定。
模架结构和制造精度直接影响模具结构和锻件精度，应引起高度重视。为了确保模架精度，应定期对模架进行检测和维护，并定期检修（一般应每年检测和维护）。
模架种类及其用途
模架按用途分类，有通用模架和模架，模架按模块定位方式分类，有十字键槽模架和窝座式模架。
⑴通用模架。通用模架系指各类锻件开式模锻和闭式模锻的模具均可在其上安装生产。一般有窝座式通用模架和十字键槽式通用模架。
⑵模架。一般用于大批量单品种生产，锻件精度高。常用的模架有：1)挤压成形模架；2)闭塞模锻模架（带活动模座，具有水平或垂直可分凹模结构）；3)机械化模架（具有步进梁传送装置）。
通用模架设计基本要求
⑴通用模架组。模架由上模座和下模座（又称模板或底板）、上垫板和下垫板、上模块和下模块、**出装置、导向装置及模具定位与紧固件组成。对于螺旋压力机，模架应拥有独立承击块，由于模块不设承击面，模块体积小，降低模具材料成本和制造成本。另外，还提高模具使用寿命。
⑵通用模架设计基本要求。
1)模架结构力求具有较大通用性、**性，以适应多品种生产。
2)模架应具有足够的强度、刚度和韧性，防止模架变形和断裂。为此，模架内各种承受锻造负荷的零部件，包括上模座和下模座，均应采用合金钢制造并进行热处理。上模座和下模座以及垫板建议采用5CrNiMo模具钢。
3)模架导向装置务必达到高精度，一般采用导柱导套装置，若是精密模锻，还需要匹配X导轨导向装置，其导向精度达到0.02～0.05mm。
4)模架内设置的**出装置应**出顺畅有延时，有足够**出行程和**出力，并达到可靠、耐用，便于修理和更换。
5)模架应确保模块定位准确，紧固可靠，又操作（含调整和装卸）方便。
6)模架上应设有起重孔或起重棒。
窝座式通用模架
⑴特征。
图7是热模锻压力机窝座式通用模架，在上模座和下模座内具有安装模具的窝座，模块紧靠模架窝座内的三个相互垂直的平面定位，采用斜面压板紧固。若是摩擦或电动螺旋压力机模架，还应在模架上设计独立承击块，这样模具就不需要设计承击面，不仅模块体积小，而且提高模具使用寿命。
⑵优点。
1)模块定位准确，紧固牢靠。窝座式模架是压力机使用广泛的典型结构。
2)适用于锻件批量大、精度高的生产场合。
3)模架制造精度高。模架上模座和下模座三个相互垂直的模具定位基准平面的尺寸制造公差为为±0.02mm，形位公差为0.02～0.05mm。若模具对应的三个相互垂直的定位基准平面尺寸制造公差也达到±0.02mm，形位公差为0.02～0.05mm，则模具安装后即可开始生产，模具做到安装免调整，提高劳动生产率。
4）模架导向精度高。模架一般采用“导柱导套”导向装置，若是精密模锻，则还需要增加X导轨导向机构，较大提高导向精度。
⑶缺点。
需要有较强模具制造能力和较高制模精度。通用性和互换性没有十字键式通用模架好。
十字键式通用模架
图8是热模锻压力机十字键式通用模架，模具十字键定位，用T字形螺栓和L形压板紧固。
⑴特征。
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图7 热模锻压力机导柱导套窝座式通用模架
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图8 十字键槽式通用模架
上模座和下模座均为平面，模座上放置垫板，垫板上放置模具。在模具、垫板、模座之间原先均采用互成直角、呈十字的键进行前后、左右定位和调整（图8）。即模块用十字键定位，T字形螺栓和L形压板紧固。垫板上面和下面均加工有互成直角、呈十字的键槽，并采用键定位，这样就削弱了垫板强度。为了提高垫板强度宜采用将垫板放置在上模座和下模座窝座内，并采用螺栓紧固。
⑵优点。
1)通用性和**性较好，适应多品种、不同尺寸锻件，故适合中、小批量以及需要经常进行反复生产场合。
2)模架制造比较简单，不需要大型龙门铣床。
3)模架重量较轻，因为上、下模座均为平面，没有框，故比窝座式模架重量约轻20%～25%。
(3)缺点。
1)模具十字键定位，刚性差，键槽磨损较快，影响锻件精度，增加生产过程模具调整工作量（调整锻件错差）。
2)垫板强度弱，因为垫板上面加工有十字键槽，削弱了垫板强度，易发生开裂。模具也易开裂。
锻件发展方向是锻件精度不断提高，不仅锻件公差不断减小，而且加工余量也不断减小，锻件属精化毛坯（省略粗加工）。为了提高锻件精度和缩短换模时间，提高模锻设备生产能力，提高生产率。宜采用窝座式通用模架，并开始采用自动液压锁紧窝座式通用模架，故十字键式通用模架正在逐步淘汰。
自动液压锁紧窝座式通用模架
为了快速定位和紧固模具，并达到免调整安装模具，近年来产生自动液压锁紧窝座式通用模架，模块靠窝座内三个相互垂直的平面定位，采用自动液压斜面压板紧固模具，可以快速换模，一般仅需要20～30分钟。
这种模架由机构将模块推入模架窝座内，并紧靠模架窝座内三个相互垂直的定位平面，然后采用自动液压锁紧的斜楔块将模块压紧。做到模块快速安装，并免调整安装模具。但是模具模膛和定位面制造精度要求高，模架窝座定位平面尺寸公差为±0.02mm，垂直度、平行度和平面度等形位公差为0.02～0.05mm。这种自动液压锁紧窝座式通用模架将是模锻企业今后发展方向。
伴随着加工设备的快速发展，模具及模架制造精度的提高，锻造模具已经向着安装免调整方向发展，实现减少更换模具的调整时间，从而提高生产率。另外，由于模架和模具导向精度高，取消模具导向锁扣，减少模块体积和模具材料成本，并应避免安装繁琐，调整困难。
模架设计应做到导向精度高、**出装置动作顺畅有延时，具有足够的**出行程和**出力，还要做到模具定位精确、紧固牢靠，并能快速装卸模具等。据调研，已经有锻造企业开始采用自动锁紧窝座式通用模架，做到模具安装免调整。

圆柱齿轮加工的工艺创新
在现代机械中，齿轮传动是应用广泛的一种机械传动方式，它的功能是传递两轴间的运动和动力。尤其在汽车生产行业中，齿轮已属于大批量专业化生产，在长期的生产实践中，已经形成了一整套的生产工艺。
典型的齿轮加工工艺
用切削方法加工齿轮是一种典型的齿轮加工工艺。生产过程一般分为：齿轮毛坯加工→齿面加工→热处理工艺→齿面的精加工。具体工序为：锻件或棒料形成齿轮毛坯→粗加工，切除较多的余量→半精加工，车、滚齿、插齿等→热处理，调质、渗碳淬火、高频淬火→精加工，精修基准、精加工齿形等。
用此工艺加工的齿轮，可以达到较高的精度，一般可达到6级，经过珩磨后，可达5级以上，可以用在高速、低噪声的工作环境中。在长期的实践中发现，这类齿轮的齿体失效比例**齿面失效比例，主要为弯曲疲劳折断和过载折断。
齿轮的精密锻造工艺
随着数控精密加工技术的发展，精密锻造工艺和精密模具制造技术已被广泛应用到齿轮零件的大批量生产中。精密锻造工艺分为热精锻造和冷镦锻造。成熟的热精锻造工艺称为“一火两锻”，即齿轮在热锻成形和切边后，利用锻件余热进行精整，这样的热锻齿轮精度在8～9级左右。
冷镦锻造又称为闭塞锻造，是一种先进的无飞边精密成形技术。当模具齿形精度达到6级时，在批量生产条件下，齿轮精度可以达到8～9级。这样的齿轮，可以达到卡车和轻型车的使用要求，可用在低速、重载、高噪声的工作环境中。在长期的使用过程中发现，这类齿轮的失效方式，齿面失效的比例**齿体失效的比例，主要为磨损和点蚀。
两种工艺生产的齿轮的性能分析
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图1 典型工艺生产的齿轮
通过典型的齿轮加工工艺生产的齿轮如图1所示。由于在齿形加工过程中（滚齿、插齿、珩齿、磨齿等），零件的纤维组织被切断，虽然可以获得比较高的齿形精度和齿相精度、表面光洁度等，但齿轮的受力性能和抗折断性能受到影响，在过载情况下，存在齿根折断的隐患。
在精密锻造工艺条件下，生产的齿轮如图2所示。在精锻过程中，金属在高应力作用下，产生塑性变形，齿轮的组织致密，金属纤维连续，抗疲劳强度和耐磨性比切削加工的齿轮高出很多，适合于频繁冲击和重载工况下工作，但由于其精度低，表面粗糙，工作噪声大，工作速度低，易产生齿疲劳损伤。
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图2 精密锻造齿轮
齿轮加工的工艺创新
随着数控加工技术的普及，数控滚齿机和二次自动对刀技术的成熟应用，我们可以将数控加工和精密锻造两种齿轮加工工艺**地结合起来，既可以得到良好的金属纤维组织，改善受力情况，又可以得到比较高的齿轮精度，减少金属切削量，提高生产效率。
在实际生产工艺中，用精密锻造的工艺方式生产齿轮毛坯，然后用数控滚齿机加二次对刀装置，进行精密滚齿加工。这种方式生产的齿轮，各项精度、性能指标都得到提高，经济价值也有很大提升。与典型的齿轮加工工艺相比，因为切削量减少，所以加工效率提高。我公司有一客户，要生产一批新能源汽车用齿轮，模数3mm，24齿，6～7级精度。制作精锻齿轮毛坯，然后在高速数控花键铣床YKH750（图3）上运用二次对刀加工工艺（仅需6s左右）对精锻毛坯进行加工，在数控滚齿机床上滚切0.2mm的加工余量，只需1min左右。新工艺不但提高了生产效率，更重要的是提高了齿轮的性能，在用户的检测中，新工艺生产的齿轮的受力性能明显**传统方式生产的齿轮。
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图3 高速数控花键铣床YKH750
总结
经过大量的实际生产证明和试验验证，将精锻工艺与典型的齿轮加工工艺组合起来，不仅可以提高产品性能，而且可以提高生产效率，是切实可行的，是齿轮加工的创新工艺。

四缸曲轴模具堆焊翻新后寿命提升的研究应用
曲轴锻造模具型腔较为复杂，特别是平衡块不规整有凸起的模具，金属充满型腔的能力越差，容易出现曲柄圆角充不满等产品缺陷，锤锻模为安全起见硬度不敢太高，太高模具容易打裂，模具硬度太低又较易造成平衡块歪斜，给正常的生产带来了严重影响，本文将从模具堆焊翻新方面进行研究，提高模具寿命，降低锻打过程中修磨和模具打裂的风险。
我厂生产用的一种四缸曲轴锻模(图1，受产品结构影响，锻模寿命一直较低。模具的平衡块不平滑，有一个较大的拐角，坯料沿箭头方向的流动受到阻碍，坯料充满型腔的能力较低，特别是在平衡块根部圆角位置较易出现充不满的现象，如图2所示。连杆颈开档和*二连杆颈开档之间成“（）”状，如图3所示，锻打过程中坯料沿轴线方向流动，弧状凸起的方向会有非常大的冲击力，较易造成开档位置歪斜（图4）。
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图1 我厂一种四缸曲轴锻模
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图2 平衡块充不满
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图3 连杆颈开档和*二连杆颈开档之间成双括号状
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图4 锻打过程中有非常大的冲击力，造成开档位置歪斜
为了提高材料利用率，提升金属充满型腔的能力，在模具上增加了5个阻力台，阻力台阻挡多余金属向毛边仓位置流动，多余金属沿轴向流动，从而又增加了将开档胀坏的风险。多批次生产中都出现过四个开档位置打塌，轻则多次修磨，重则打歪卡模，更换模具，模具翻新成本远**产品销售利润。
锤锻模工作过程中要受到连续的巨大的冲击力，这就需要模具内部有较高的韧性，表面有较高的强度和耐磨性，为提高模具寿命我们选择某品牌CN637R、CN647R进行试验，此焊丝具有韧性好、红硬性好、耐疲劳的优点，与5CrNiMo锻模材料熔合较好。5CrNiMo成分如表1所示。
试验流程
⑴将模具型腔气刨干净，打磨平滑，不得有裂纹、尖角、倒钩出现。
⑵着色探伤。用着色剂喷涂打磨好的模具型腔，用显影液显影（图5），对模具型腔进行仔细检查，如有裂纹，及时清除。
⑶用三维扫描仪对探伤完毕的模具进行扫描，生成三维模型，对比模具三维造型，生成焊接路径程序，手工进行更改优化。
⑷将模具入电炉预热，预热温度450℃，达到温度后保温，保温时间根据模具厚度30mm/h计算，此次试验模具厚度为450mm，保温15h。
⑸模具堆焊开始时用保温棉将模具四周包裹好，调整好自动焊接设备，编制好堆焊路径程序，在型腔底部1/3的位置使用某品牌637R焊丝打底、上面2/3的位置某品牌647R盖面，焊接过程中电流电压分别控制在600A、34V左右，送丝速度4（ipm×100），逐层堆焊，每焊接完一层，停机，用风镐敲击，清除焊渣，仔细检查焊接质量，如有缺陷，刨掉重新堆焊，焊接过程中要时刻关注模具温度变化，模具温度低于350℃要停止堆焊重新入炉加热，焊接完成后检查焊接尺寸，**有足够的加工余量。
⑹回火。模具焊接完成后立即进行保温，保温温度450℃，保温时间6h，缓冷至室温后进行次回火。
次回火，回火温度为580℃，保温时间按模具厚度每25mm/h计算，此次试验模具厚450mm，保温18h。随后进行缓冷，缓冷到150℃左右进行二次回火。
*二次回火温度时间同一次回火，回火完后缓冷，随炉缓冷到200℃以下打开炉门冷却，100℃以下出炉冷却直至室温。
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图5 着色剂喷涂打磨好的模具型腔，用显影液显影
表1 5CrNiMo材料成分表（%）
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然后进行打硬度，在模具工作部位选一个平面，用砂轮机打磨光滑，用锤击式硬度检测装置检测模具硬度(图6)，本套试验模具回火后上模硬度为3.06～3.09dB，下模硬度为3.09～3.11dB，符合图纸设计要求。
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图6 锤击式硬度检测装置检测模具硬度
⑺模具加工。加工时先进行粗铣，刀具选用φ25mm、φ16mm圆鼻刀，随后进行半精加工，刀具选用5度R5mm白钢刀，后进行精加工，刀具选用合金球头铣刀。精铣完后进行抛光打磨，保证模具型腔光滑，无倒钩。加工后的模具如图7所示。
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图7 加工后模具型腔光滑，无倒钩
⑻生产验证。对加工完的四缸曲轴进行生产试验。累计锻打1400件，模具型腔歪斜较轻(图8)，局部有轻微裂纹（图9）。气刨后发现连杆颈裂纹深度小于2mm，对整个模具寿命影响较小，再次翻新时可将裂纹去除干净。
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图8 模具型腔歪斜对比
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图9 连杆颈位置有轻微裂纹
结论
以往此套模具锻打200件就会出现主轴颈轴肩打塌，平衡块开档打歪，平均一个班需要磨修2～3次，严重影响生产效率，终也只能锻打500～800件，通过此次焊接材料的更换，模具寿命提升明显，本批共生产1400件，达到历史水平，由此可见选择适合模具基体和生产实际的焊材对提高模具寿命有非常大的作用，焊材的选用必须和模具钢本身有较好的熔合性，回火过程中组织的转变必须和基体保持一致，此项试验的成功对其他曲轴类锻模寿命提升有一定的参考意义。
—— 来源：《锻造与冲压》2020年*5期