浅析环形锻件的锻造工艺与伺服多工位环锻锻造液压机

一、环形锻件的锻造工艺

       以45钢环形锻件齿圈的自由锻造为例，我们将探讨其锻造工艺的细节。通过观察相关图表，我们可以更清晰地了解这一工艺流程。
 

       该齿圈孔径较大，因此采用芯轴扩孔成形的方法进行制造。在锻造过程中，会使用到冲头、漏盘、扩孔芯轴和马架等工具。为了确保冲孔时的坯料不会走样，冲孔直径d被设定为冲孔前锻坯直径D0的1/5至1/3范围内。根据体积不变定律，结合锻件质量34kg和冲孔前锻坯高度Ht≈70mm，可以计算出坯料直径D0约为φ290mm。同时，冲孔直径d1的可选范围为60-90mm。此外，还会使用到一个直径为φ400mm的冲头，以及孔径为φ90-φ500mm、高度为60-70mm的漏盘，用于对齿圈进行胎模整形。

在环形锻件的扩孔过程中，首次扩孔的芯轴直径应略小于冲孔直径，以确保扩孔的顺利进行。而最后扩孔的芯轴直径则约为φ300-φ350mm，用于对锻件进行整形，使终扩后的齿圈孔壁保持平整光滑、孔形圆正。选择漏盘时，其孔径和高度应与所选冲头相匹配，以确保整形的准确性。

在镦粗环节，需要转动环形锻件坯料并确保端面与轴线始终垂直。一旦发现歪斜，应立即进行矫正。镦粗后的坯料高度应等于或略小于锻件高度，约为70mm。虽然冲孔时坯料高度会降低，但在后续的芯轴扩孔过程中，坯料高度会有所增加。

冲孔操作时，应确保冲头对准坯料中心且轴线垂直。环形锻件坯料应放置在砧座中心，并严格按照冲孔操作要点进行，以防止冲孔偏心的问题出现。

扩孔过程中，需在首扩和终扩之间及时更换芯轴，以避免因芯轴直径过小而导致的操作困难和锻件质量的问题。在每次更换芯轴前，应平整锻坯端面并保持锻坯高度在70mm左右。扩孔时，坯料的转动送进应均匀且适量，送进量既不能太大也不能太小，同时要确保坯料两端面与芯轴垂直。当锻坯孔径接近齿圈孔径（φ400mm）时，应使用终扩芯轴进行整形扩孔。

此外，环形锻件的整形可以通过三种方法来实现：
 

1）芯轴整形

整形过程中应轻击坯料，适当减小转动送进量，并定期测量孔径。孔径测量需在多个方向进行，以便及时发现并矫正孔径圆度问题。通过正确的操作，芯轴整形后得到的锻件外圆和内孔将更加圆正光洁，壁厚也更为均匀。因此，芯轴整形扩孔是确保环形锻件质量的重要环节，需特别关注扩孔操作要点。

2）冲头整形

适用于孔径较小的环形锻件。

3）胎模整形

工具简单，能有效提高环形锻件的精度和生产率，特别适用于批量生产。在小批量生产中，由于整形用的垫环和冲头可自制，因此也常被采用。

整形完成后，还需对环形锻件的端面进行平整。若整形后齿圈的外径和内孔略小于公称尺寸，可采用局部平整法在平砧上对端面进行平整，此法可同时增大环形锻件的内径和外径尺寸。若齿圈的外径和孔径均符合尺寸要求，则应采用整体平整法，此法对锻件圆周长度的增大影响较小。
 

       环形锻件在加热过程中，若坯料未经常翻动，或在保温时未充分热透，都可能导致冲孔偏心和扩孔时壁厚不均。若加热温度过高或高温阶段保温时间过长，则可能引发坯料脱碳、晶粒长大，进而导致力学性能下降，严重时甚至可能产生裂纹而报废。此外，落料尺寸的不准确也会直接影响锻件尺寸的准确性，尤其是落料尺寸过小，可能导致锻件尺寸不足而报废。在整形过程中，操作技术的高低对锻件的外观质量有着显著影响。相较于其他方法，使用胎模成形的锻件质量更优、生产效率更高，因此应优先考虑采用。需注意，由于锻件在800℃左右终锻，且直径较大，因此在测量齿圈的径向尺寸时，应考虑1%的冷缩率进行修正。即，平整后的锻件外径应为D+1%D，内径为d-1%d，以确保锻件冷却后的尺寸符合公差要求。完工后的锻件，推荐采用空冷或堆冷的方式进行冷却。 冲头扩孔
图中展示的轴承挡锻件，作为环类锻件的一种，其孔径适中，孔壁较厚。在批量生产过程中，可以利用胎模和冲头进行冲孔和扩孔操作。这种工艺方法确保了锻件的外形、内孔以及高度都得到精确控制，从而提高了锻造的生产效率。
 

二、伺服多工位环锻锻造液压机

       伺服多工位环锻锻造液压机是专门用于环形件（如法兰、轴承环、回转支撑等）制坯的特种设备，采用预应力组合框架式结构，具有高精度、高效率的特点。 ‌

核心功能

1、多工位模具‌：可实现镦粗、预冲孔、终冲孔等工艺，支持一火成形锻造，显著提升生产效率。

‌1）第一工位：镦粗去氧化皮

将加热好的坯料放在砧座上，对中机构精准对中后，滑块下行，上砧对坯料镦粗并去除氧化皮，同时同步完成冲头及模腔的润滑冷却，为后续工序做好准备。

2）第二工位：成型与预冲孔

镦粗后的坯料被对中机构移送至第二工位的套筒模具，滑块下行完成镦粗成型。随后预冲工位介入，完成预冲工序，滑块再次下行平复高度，第二步冲孔工序顺利收尾。

3）第三工位：冲连皮与循环收尾

工件经翻转后移送至第三工位，终冲工位配合滑块下行，打料缸同步工作完成冲连皮工序。

2、智能工装系统‌：配备移动工作台、对中夹紧翻转装置等，实现工件精准定位与快速更换。 ‌

3‌、可视化操作‌：支持测温系统、视频监控及工艺数据采集，便于与MES等系统集成。 ‌

典型应用

       主要用于制造高强度结构件原始坯料，如轴承环、法兰、涡轮盘等，适用于汽车、石化等行业。 ‌

结构特点

1、框架结构机身，采用16面可调斜铁式铜导轨导向，确保长期使用稳定性与精度保持性。 ‌

2、配置伺服电机、伺服驱动器与伺服专用油泵，实现工作与回程速度可调、压力闭环控制，具有控制精密、高效、节能等优点：

1）电机按PLC设定的流量、压力自动调速，节能效果高达30%—70%；

2）有效降低机器噪声和油温，可减少热排放30%以上；

3）噪音低，待机运行时噪声小于70dB，实现油泵静音运行，改善工作环境；

4）系统动态响应时间 < 50 ms ，比普通机型提高5 %以上； 

5）采用流量、压力，使机器动态运行平稳可靠，大幅度减少冲击，降低运动部件的磨损, 延长使用寿命；

3、配置触摸屏、压力（位置）传感器及PLC压力位移模拟量模块，实现压力位移数字化显示与设置。
 主要用途：

        用于环形件（普通法兰及高径法兰等）制坯工艺(包括镦粗、预冲孔、终冲孔、马杠扩孔、工件顶出等)；
 　　摆辗机、预镦机可选吨位有：100、200、260、350、400吨。
 摆辗工艺优势：
 　　摆辗的特点是连续局部加压变形，模具和零件接触面积小，单位时间变形量小。

        湖州恒大液压，服务团队深耕液压机行业23年，高品质液压机及其自动化专业制造商。