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■孙文东，战冬飞 为提高生产能力，降低劳动强度，保证产品一致性，一汽锻造对125MN前轴及曲轴生产线（以下简称前曲）进行自动化改造，以适应日益增长的市场需求及少无人化生产条件。改造后的整条生产线完全使用机器人操作，而为配合机器人工作，必须抛弃原有的简单切边模，改造成新型的既能符合生产需求又能满足工艺要求的切边复合模。 由于前轴和曲轴切边校正工艺相同，为避免赘述，本文将以前轴切边为例进行工艺介绍。  图1 切边校正复合模示意  图2 常规校正上模示意 1. 工艺简介前轴属于长轴类件，传统工艺在锻造切边过程中受弯矩作用，产生直线度变形，变形量在2～5mm，后续需要100%通过油压机点压校直。在校直过程中产生诸多问题：①产生残余应力，影响前轴精度。②校正手段为小平面接触，局部受力易形成应力集中，造成前轴断裂。③冷校正工序工人劳动强度较高，存在较大安全隐患。复合模具的研究开发，有效解决了切边变形问题，实现了直线度锻造合格，取消冷校正的目标。 该结构的工作原理如下（见图1）：带飞边热锻件由机器人抓取摆放至下冲头（即校正下模）定位，上冲头（即校正上模）在液压系统作用下压紧锻件，凹模随着设备自上而下完成切边过程，这种切边方式俗称抱切（见图2、图3）。 在工艺方案设计之初，项目组成员对切边校正复合模工艺进行了深入的探讨研究。结合我公司积累的复合模具设计及前轴产品变形经验，实施了多项工艺改进，解决了前轴切边变形量大，切边质量不稳定，退飞边及退件困难等多项工艺难题，本文将对其进行逐一介绍。 2. 复合模工艺解决方案（1）校正上模“瘦身” 将校正上模“瘦身”，消除在切边过程中上模对锻件挤压，避免因挤压作用对锻件产生变形。在板簧座背面位置，进行负差设计补偿，模具负差2mm；在整个前轴其余位置，模具负差设计1.5mm，使上模在切边过程与锻件接触但不受力。打破传统工艺设计理念，采用五点校正（即图3中五处颜色显示灰色位置），集中校正力，确保关键参数偏差最小。 将整个校正上模工字梁取消，只保留校正腹板位置。此工艺目的：①消除因模具挤压造成的切边变形。②防止在退件过程上模带件。③减轻上模重量，减少材料消耗。 （2）校正上模局部增加限位槽 前轴板簧座位置是前轴加工、装配及功能实现的核心部位。为防止此位置切边变形，消除切边模切边过程中拉伸变形，保证板簧座位置尺寸合格，在板簧座侧面，模具设计出限位槽（见图4），限位槽外侧设计出10mm挡墙，边缘通过圆角过渡，以防止校正过程产生压印。通过挡墙将锻件板簧座限制在凹槽内，保证了板簧座位置尺寸符合锻件要求，从而确保加工余量。 （3）凹模工艺研究 将凹模由简单平面刃口改为波浪形刃口（见图5），采用此种刃口形式分散切边力，保护切边模，提高切边质量。切边凹模相对于锻模仓部位置下落2mm，保证在切边过程中无干涉。 （4）导向机构研究 校正上模由其固顶板把紧，直接装入到凹模固顶板内，在液压系统工作时上顶杆直接作用在校正上模固顶板上，但回程无作用力，属于自由状态。此种设计缺陷有：①无导向力，极易在锻件上形成压印。②校正过程中易形成偏载，影响前轴直线度。 为了克服在校正过程形成的产品缺陷，通过评审及生产论证，增加导向杆（见图6），导向杆与校正上模固顶板之间单边预留0.5mm间隙，这样一来，解决了如下工艺问题：①校正上模由导向机构限制，解决锻件质量问题。②取消使用固顶板与凹模座导向，解决了大面积接触导向不顺的问题。③实现通用，解决模具空间不足问题。 切边校正复合模具的应用，实现了前轴在切边受力的同时，通过校正上下模具进行保压整形，消除了切边过程直线度变形问题，实现直线度参数锻打合格率80%以上，大幅降低了直线度冷校正比例，消除了由于冷校正导致的残余应力问题及操作安全隐患问题。  图3 改进后校正上模示意  图4 限位槽示意  图5 波浪型刃口示意  图6 导向机构示意 3. 结语重点介绍了一汽锻造125MN前轴及曲轴自动线改造复合模工艺的研究及改进过程，在诸多设计及改进方面增加了新的理念，并得到了实际应用。希望此文能够给锻造行业的同仁带来不同的设计思路，共同进步。 作者简介：孙文东、战冬飞，一汽锻造（吉林）有限公司。 |
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