專利名稱：一種石油鉆機吊卡活動翼板鍛件模鍛成形的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種專門用于制造石油鉆機吊卡活動翼板鍛件模鍛成形的工藝，屬 模鍛工藝制造領域。
背景技術：
<翼板 >是石油鉆機吊卡部件上的重要零件，由合金結構鋼(42CrMo)鍛造而成 (見附圖3-1 3-3)。由于零件結構的特殊性和復雜性，傳統(tǒng)的鍛造工藝僅僅是將零件 簡化成一個簡單的六面體，其不足之處是一個機械加工后重量約55公斤的零件，其鍛 件重量卻高達149公斤(見附圖4-1 4- ，鍛件毛坯重量竟然是零件重量的2.7倍，不 僅原材料利用率低，而且機械加工效率低、能耗高。發(fā)明內容
設計目的避免背景技術中的不足之處，由模鍛鍛出的活動翼板模鍛件盡可能 接近了零件的輪廓形狀，最大限度地減少了機械加工的部位和加工余量。
設計方案為了實現(xiàn)上述設計目的。1、對鍛件結構進行工藝性的修正并繪制合 理的模鍛件圖調整鍛件分模面的角度，消除分模面的落差，以達到平衡模鍛過程中產生 的水平錯移力的目的，為此必須對鍛件進行工藝性的修正以滿足模鍛的鍛出條件。簡單地 說，就是彌補由于分模面角度的調整而導致的出模斜度的不利變化一鍛件由本可以出模 而變?yōu)椴豢梢猿瞿?，但在對鍛件進行工藝上的修正以后使鍛件變得仍然可以順利出模。 如此處理絲毫無損于鍛件的整體結構而又完全克服了上面所列的各種不利因素，使該零 件由傳統(tǒng)的自由鍛鍛出改由模鍛成形變得現(xiàn)實而又可靠。2、模具的設計，以滿足鍛件的 順利鍛出并達到鍛件的技術要求為前提，同時必須保證模具的足夠強度和壽命及生產過 程中的安全可靠。本申請以上述理念為基礎，設計出了 IOt錘上模鍛的鍛模(圖1-1 1-3)及與之相匹配的10000KN的切邊液壓機上的切邊模(圖2-1 2_4)。3、原始坯料 形狀和規(guī)格的合理選擇對于鍛件的成形和模膛的充滿程度、金屬流線的合理分布、飛邊 的適量與否及其分布的均勻性都會產生重要的影響。經過試鍛，本工藝選擇擇了一種合 適的尺寸規(guī)格的矩形截面的坯料.該工藝實施的基本工序為下料-加熱-清除氧化皮-模鍛-切邊-熱整形-冷卻-中 間檢驗并打磨毛刺-鍛后熱處理(正火)-第二熱處理(調質-淬火+回火)-清理-最終 檢驗(包括鍛件表面質量、尺寸公差、無損檢測和機械性能試驗)_交貨。熱處理按嚴 格的熱處理規(guī)范，先實施鍛后熱處理-正火，其后進行第二熱處理-調質處理(淬火+回 火)，以滿足鍛件工作狀態(tài)下的機械性能要求。
技術方案一種用于模鍛石油鉆機吊卡活動翼板成形的模鍛工藝，模鍛前準備 工作⑴對鍛件結構進行工藝性的修正并繪制合理的模鍛件圖通過調整分模面的角度，以 達到平衡模鍛過程中產生的水平錯移力的目的，并通過對鍛件進行了工藝上的修正，使鍛件順利出模；⑵錘鍛模鍛模的分模面兩端在同一平面，構成的分模過渡面為弧形，將模膛分為容 積大致相近的上下兩部分，以保證金屬受錘擊變形時在上下模膛中的順利分配與流動，最 終成形符合圖紙要求的鍛件形狀；⑶切邊模切邊模中凹模的工作刃口是一個封閉的輪廓，它與石油鉆機吊卡活動翼 板鍛件分模面的飛邊帶的輪廓相吻合，以保證其在工作中能精確有效地將鍛件的飛邊切 除；切邊模中凸模是模具工作過程中以之傳遞壓力的零件。凸模的模膛與石油鉆機吊卡 活動翼板鍛件的上模部分的輪廓相吻合，以免鍛件在切邊過程中受其損傷。為使凸模能 進入凹模以完成飛邊從鍛件上的脫離，其周圍設有與凹模刃口相匹配的輪廓形狀，且與 凹模刃口具有一定的間隙。
模鍛⑴根據(jù)石油鉆機吊卡活動翼板模鍛件的重量，選擇重量大于該鍛件重量15%的矩形 鋼坯置入爐中加熱至鍛始溫度；⑵然后將之置入錘上鍛模的成形模膛內，鍛打一次或一次以上，使鍛模上下模閉合 即可；⑶將模鍛成形的鍛件放到切邊模的凹模刃口上，然后開啟切邊壓力機，使凸模作用在 被切邊的鍛件上并將其推入凹模把飛邊切除，被切除了飛邊的鍛件落入模架底部，繼而被推入料框內，其后被堆放在車間某處空冷并進行鍛后熱處 理和調質處理。
本發(fā)明與背景技術相比，一是采用本申請所設計的鍛模及切邊?？梢允鼓ｅ懠?的機械加工余量降至僅為鍛件重量的15.4%左右，不僅使材料費用大為節(jié)約，而且隨之 帶來的機械加工工時及其相關聯(lián)的能源、設備等方面的節(jié)約更是無法計量，其經濟效益 十分顯著；二是結構設計新穎、簡單、獨特、模鍛效果好。


圖1-1是鍛模的主視結構示意圖。
圖1-2是圖1-1的俯視結構示意圖。
圖1-3是圖1-1的側視結構示意圖。
圖2-1是切邊凹模的結構示意圖。
圖2-2是切邊凹模的俯視結構示意圖。
圖2-3是切邊凸模的結構示意圖。
圖2-4是切邊凸模的俯視結構示意圖。
圖3-1是背景技術的主視結構示意圖。
圖3-2是背景技術的側視結構示意圖。
圖3-3是背景技術的俯視結構示意圖。
圖4-1是簡化后呈六面體的自由鍛件圖的主視結構示意圖。
圖4-2是簡化后呈六面體的自由鍛件圖的俯視結構示意圖。
圖5是背景技術的鍛模結構示意圖，圖中鍛件的分模面兩端構成很大的落差 (104.4mm)。
具體實施方式
實施例1:參照附圖1-1 2-4。一種用于模鍛石油鉆機吊卡活動翼板成形的模 鍛工藝，模鍛前準備工作⑴對鍛件結構進行工藝性的修正并繪制合理的模鍛件圖通過調整分模面的角度，消 除分模面的落差，以達到平衡模鍛過程中產生的水平錯移力的目的，并通過對鍛件進行 了工藝上的修正，使鍛件順利出模；⑵錘鍛模鍛模的分模面兩端在同一平面，構成的分模過渡面為弧形，將模膛分 為容積大致相近的上下兩部分，以保證金屬受錘擊變形時在上下模膛中的合理分配與流 動，最終成形符合圖紙要求的鍛件形狀；⑶切邊模切邊模中凹模的工作刃口是封閉的，它與石油鉆機吊卡活動翼板鍛件分模 面的飛邊帶輪廓相吻合，以保證其在工作中能精確有效地將鍛件的飛邊切除；切邊模中 凸模是模具工作過程中以之傳遞壓力的零件。凸模的模膛與石油鉆機吊卡活動翼板鍛件 的上模部分的輪廓必相吻合，以免使鍛件在切邊過程中受其損傷。為使凸模能進入凹模 以完成飛邊從鍛件上的脫離，其周圍設有與凹模刃口相匹配的輪廓，且與凹模刃口具有一 定的間隙。
模鍛⑴根據(jù)石油鉆機吊卡活動翼板模鍛件的重量，選擇重量大于該鍛件重量 15%的矩形鋼坯置入爐中加熱至始鍛溫度；⑵然后將之置入錘上鍛模的成形模膛內，鍛打一次或一次以上，使鍛模上下模閉合即可；⑶將模鍛成形的鍛件放到切邊模的凹模刃口上，然后開啟切邊壓力機，使凸模作用在 被切邊的鍛件上并將其推入凹模把飛邊切除，被切除了飛邊的鍛件落入模架底部，繼而被 推入料框內，其后被堆放在車間某處空冷并進行鍛后熱處理和調質處理。
所述錘鍛模上模膛分模面的弧面半徑為RISOmm，下模膛分模面的弧面半徑為 R220mm。
也就是說，從附圖3-1 3-3可以看出，通過對背景技術的模鍛件分模面角度的 調整，消除了分模面的落差，達到了平衡在模鍛過程中產生的水平錯移力的目的，并為 彌補由于分模面角度的調整而導致的出模斜度的不利變化-鍛件由本可以出模而變?yōu)椴?可以出模，繼而對鍛件進行了工藝上的修正而繪制的鍛件圖，使鍛件變得仍然可以順利 出模，為下一步鍛模的設計創(chuàng)造了可持續(xù)的條件。
從附圖1-1 1-3可以看出，通過調整鍛件分模面的角度而設計的新型鍛模有效 地消除了分模面的落差，達到了平衡在模鍛變形過程中產生的水平錯移力的目的，此時 設計在鍛模上的4個角鎖扣僅為模具工作過程中上下模打擊時發(fā)揮定位的作用，以導正 設備工作時由于各種外來因素而導致的上下模錯移。必須說明的是，上述中的鎖扣結構 與附圖5所示意的，由于分模面很大的落差導致的強大的水平方向的錯移力而不得不設 計粗厚的鎖口與之平衡的結構在性質和作用上是不同的，即便如此，后者發(fā)揮的作用未必 是理想有效的，且存在較大的安全隱患，非不得已而不取的。
從附圖2-1 2-4可以看出，基于鍛件工藝結構和鍛模設計的要求，設計出了與之相匹配的10000KN的切邊液壓機上的切邊模。
模具的設計以鍛件圖為依據(jù)和基礎，以滿足鍛件的順利鍛出并達到鍛件的技術 要求為前提，同時必須保證模具的足夠強度和壽命及生產過程中的安全可靠，以上的理 念是本實施例的指導思想。
值得提到的是在工藝實施過程中，原始坯料形狀和規(guī)格的合理選擇對于鍛件 的成形和模膛的充滿程度、金屬流線的合理分布、飛邊的適量與否及其分布的均勻性都 會產生重要的影響。經過試鍛，本工藝選擇擇了一種合適的尺寸規(guī)格的矩形截面的坯 料。
本工藝實施的基本工序為下料-加熱-清除氧化皮-模鍛-切邊-熱整形-冷 卻-中間檢驗并打磨毛刺-鍛后正火熱處理-鍛后第二熱處理調質，淬火+回火-清理-最 終檢驗(包括鍛件表面質量、尺寸公差、形位公差，無損檢測和機械性能試驗)_交貨。
不難看出，如果完全保留零件原來的結構狀態(tài)(圖3-1 3-3)，分模面呈折線， 轉折處用大圓弧過渡(圖3-1 3-3及圖5)。如圖5所示,分模面的落差為104.4 mm(冷 鍛件分模面落差為103.83mm)，為了平衡在模鍛過程中產生的水平方向的錯移力，必須 設計強大的鎖扣，但即便這樣，由于其錯移力是如此巨大，鎖扣在工作過程中被擊壞的 機率是很大的，它將導致鍛模的的短壽并失效；而巨大的錯移力必將使鍛件產生超過標 準要求的錯移公差，同時也會對設備帶來不利的影響，還會給生產安全帶來隱患。對于 切邊模而言，這樣的鍛件分模面的刃口狀態(tài)和水平分力的存在則不利于鍛件切邊時的定 位和切邊工序的正常進行；在設計切邊凸模時你還會發(fā)現(xiàn)，因此而導致凸模局部模壁十 分單薄，無法保證其具有足夠的強度來傳遞設備的切邊力，凸模也會因此而迅速退火變 形失效。
需要理解到的是上述各實施例雖然對本發(fā)明的設計思路作了比較詳細的文字 描述，但是這些文字描述，只是對本發(fā)明設計思路的簡單文字描述，而不是對本發(fā)明設 計思路的限制，任何不超出本發(fā)明設計思路的組合、增加或修改，均落入本發(fā)明的保護 范圍內。
權利要求
1.一種用于石油鉆機吊卡活動翼板鍛件模鍛成形的工藝，其特征是模鍛前準備工作⑴對鍛件結構進行工藝性的修正并繪制合理的模鍛件圖，通過調整分模面的角度， 消除分模面的落差，以達到平衡模鍛過程中的水平錯移力，并通過對鍛件進行工藝上的 修正，使鍛件能順利出模；⑵錘鍛模鍛模的分模面兩端在同一平面，構成的分模過渡面為弧形，將模膛分 為容積大致相近的上下兩部分，以保證金屬受錘擊變形時在上下模膛中的順利分配與流 動，最終成形符合圖紙要求的鍛件形狀；⑶切邊模切邊模中凹模的工作刃口是一個封閉的輪廓，它與石油鉆機吊卡活動翼 板鍛件分模面的飛邊帶的輪廓相吻合，以保證其在工作中能精確有效地將鍛件的飛邊切 除；切邊模中凸模是模具工作過程中以之傳遞壓力的零件，凸模的模膛與石油鉆機吊卡 活動翼板鍛件的上模部分的輪廓相吻合，以免鍛件在切邊過程中受其損傷，為使凸模能 進入凹模以完成飛邊從鍛件上的脫離，其周圍設有與凹模刃口相匹配的輪廓形狀，且與 凹模刃口具有一定的間隙； 模鍛⑴根據(jù)石油鉆機吊卡活動翼板模鍛件的重量，選擇重量大于該鍛件重量15%的矩形 鋼坯置入爐中加熱至始鍛溫度；⑵然后將之置入錘上鍛模的成形模膛內，鍛打一次或一次以上，使鍛模上下模閉合即可；⑶將模鍛成形的鍛件放到切邊模的凹模刃口上，然后開啟切邊壓力機，使凸模作用在 被切邊的鍛件上并將其推入凹模把飛邊切除，被切除了飛邊的鍛件落入模架底部，繼而被 推入料框內，其后被堆放在車間某處空冷并進行鍛后熱處理和調質處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于石油鉆機吊卡活動翼板鍛件模鍛成形的工藝，其特征 是所述錘鍛模的分模面兩端在同一平面，構成的分模過渡面為弧形，錘鍛模上模膛分模 面的弧面半徑為R180mm，下模膛分模面的弧面半徑為R220mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種專門用于制造石油鉆機吊卡活動翼板的模鍛成形工藝，根據(jù)石油鉆機吊卡活動翼板模鍛件重量，選擇重量大于該鍛件重量15%的矩形鋼坯置入爐中加熱至始鍛溫度；然后將之置入錘鍛模的成形模腔內，鍛打一次或一次以上至使錘鍛模上下模面閉合即可；將模鍛成形的鍛件放到切邊模的凹模刃口上，然后開啟切邊壓力機,使凸模作用在被切邊的鍛件上并將其推入凹模把飛邊切除，被切除了飛邊的鍛件落入模架底部，繼而被推入料框內.優(yōu)點一是采用本申請所設計的鍛模及切邊?？梢允鼓ｅ懠臋C械加工余量降至僅為鍛件重量的15.4%左右，不僅使材料費大為節(jié)約，而且省工、節(jié)能；二是結構設計新穎、簡單、獨特、模鍛效果好。
文檔編號B21J5/02GK102019336SQ201010545110
公開日2011年4月20日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權日2010年11月16日
發(fā)明者錢少倫 申請人:寶鼎重工股份有限公司