应用分体式锻造工艺加工液压支架主要零件

应用分体式锻造工艺加工液压支架主要零件

李雪

青岛中车四方轨道车辆有限公司 山东 青岛 266000

摘要：针对矿山大中型复杂锻件锻造过程中的加工难点和锻造缺陷，通过两个分体式锻造工艺实例，阐述了大中型复杂锻件的设计原理和锻造优势，为今后改进大中型复杂锻件锻造工艺提供了新的方法和思路。

关键词：应用分体式；锻造工艺；加工液压

一、引言

东滩集团设备有限公司中央机械厂厂段造纸公司是唯一一家年产锻造能力超过10000吨的大型锻造基地，主要负责机组液压支架、皮带输送机、刮板输送机等产品所需锻件的成形，以及机组各种矿物零件的锻件的成形。近年来，中央机械厂液压支架的制造已从小型支架（3100,5600,6000,7500）发展到大型支架（10000、13000,15000、17000、2100）。各种主轴、立柱、千斤顶的锻造任务逐年增加，这些产品的锻造尺寸也逐年增加，特别是入住的活顶入住底部。千斤顶等复杂零件在锻造厂被锻造成关键锻件。由于各煤层地质条件不同，地下液压支架的类型和形式也不同。锻件的规格和品种也相应增加。锻造产品一般要经过原材料加热、毛坯预锻、毛坯成形、冲孔、弯曲、检验等工序。随着液压支架产品质量的提高和专业化程度的提高，对各种锻件的成形和材料的要求也越来越高。现有的大中型复杂锻件的内部结构、凸起、结块和弯曲等锻造缺陷越来越多（90%以上的毛坯在成形过程中出现缺陷）。锻造特别困难。由于现有整体锻造工艺的不足，出现了分段工艺的概念。

二、分体式锻造工艺设计原则

分体式锻造是将大中型复杂锻件分为两个或多个中小型锻件的锻造方法。锻造的基本特点是以锻造设备为基础，以降低产品成本为目标，以高质量、高效率、低消耗为目标，通过对锻件的工艺分析，得出了锻件质量最佳，工艺合理、锻造方案最优的结论。设计理念是以最佳的工艺方案为基础，以最少的投资获得高质量的产品和最佳的效益。对大中型复杂零件进行了结构分析，根据零件的形状特点，制定了分锻工艺方案。对分锻工艺方案进行可行性分析，确保零件在使用过程中能承受冲击、交变应力、屈服强度、强度和硬度。机械性能如度不受影响，零件进入分锻试验过程。液压支柱活动柱底、千斤顶耳轴实体锻造分锻工艺主要介绍如下。根据煤层顶板和底板的岩性和破坏特征，将底板顶板视为刚体，将直接顶板和底板视为损伤（变形）体。根据液压支架与围岩强度的耦合关系，认为排入采空区的煤矸石为松散（可压缩）碎块，液压支架最危险的状态是顶板基础失稳引起的动荷载冲击。动荷载的大小不仅与基底顶板的荷载大小有关，而且与基底顶板的旋转或滑移运动空间有关。根据理论力学模型，液压支架既不能影响顶板基岩层的荷载，也不能改变顶板基岩块体坍塌失稳的最终沉降。但可以控制基底顶板的坍塌失稳破坏过程，液压支架是具有一定刚度的弹性体，刚度的任何变化都会影响基座顶部破坏失稳所形成的动载荷。因此，对直接顶板、液压支架或楼板的刚度进行简单的分析并不是很重要。将直接顶板-液压支架-楼板视为一个整体，并对直接顶板-液压支架-楼板组合进行分析。组合刚度对屋盖基础破坏失稳过程的影响，在工作面推进过程中，保持直接顶板-液压支架-底板的整体刚度，可防止直接顶板与底板过早分离，减少顶板基础荷载的运动空间。降低冲击形成的动载荷，降低工作面矿压显现程度。此外，通过直接增加顶板、液压支架和底板的整体强度，可以将基底顶板的破坏和失稳位置转移到采空区。可减少液压支架底座顶板失稳引起的冲击力和动载荷作用时间。煤层开采破坏了地应力场和构造应力场的平衡状态，导致煤层顶板不规则破裂失稳。急倾斜工作面煤壁失稳、冒顶失稳、底板滑移失稳、液压支架坍塌失稳。液压支架通过对岩石结构施加有效的支撑力，保持岩石结构的稳定性，优化液压支架结构的参数，提高了对岩石结构动力不稳定的适应性。在保证液压支架自身稳定的基础上，保证了岩石结构的稳定性，避免了与液压支架和岩石结构失稳有关的灾害和事故。因此，液压支架的稳定性和对岩石动力的不稳定性适应性是液压支架与岩石系统稳定耦合的关键。

三、两种锻造工艺的实际应用

液压支架千斤顶零件的初始锻造工艺为整体自由锻造和模具膜片锻造。锻造工艺如下，五金配件，65kg，3t锤，锻造操作工，装载机和取料机，容纳8人。炉外锻造、自由锻造、粗锻加热到1200℃，耳轴一开始成形良好，二次加热炉Φ100充电，2次充电Φ180充电切断耳轴部分，炉子必须加热三次。

用封闭模具锻造，后缘采用切割模切割，然后按内孔和蒙皮，锻件形状复杂，从初锻到终锻要加热3～4次，元组归缩锻造难度大，自由锻造，劳动消耗大，生产效率低（每锻件不足20个），原材料浪费大，锻造成本高。采用分体式锻造根据小型液压支架千斤顶轴类零件的特点，零件的中心为薄壁圆筒，两端为圆柱销，整体为复杂的锻造结构，圆柱铰链连接体。通过分析论证，采用分体式锻造技术，对称分为两部分，图3、图4模具锻造。 工序如下。①Φ150mm×选择149mm圆钢，18kg，27simn，设备1t锻锤可容纳5人，加热至1200℃进行炉外锻造，图3制作半离轴模锻耳轴销轴部分。图4中的半槽成形模具应弯曲成半体进行二次加热，内弧留有3-5mm的余量。通过对半锻坯检验，产品合格率达到99.8%，生产效率提高了一倍。ZF1500立柱支撑柱活动柱面，零件为圆柱形，塞形锻件结构，模锻工艺是整片模锻，锻造工艺如下，①加料后尺寸Φ350mm×选择380mm圆棒、288kg、27simn、3t锻锤、锻工、装载机和取料机可容纳8人。炉外锻造、自由锻造、拔出加热在1200℃时与模具尺寸一致，并放入模膜内锻造。Φ使用150喷雾，由于零件是大型锻件，设备容量有限，锻件存在着水不流通、弯曲、凹痕等缺陷，降低了产品的使用寿命，锻造时不能冲下。根据零件的结构特点，采用分段工艺，分为套筒和筒体两部分。如图6和图7所示，通体。锻造工艺如下。①放入原料Φ230mm×选择319mm圆棒、104kg、27simn、3t锤、锻工、装载机和取料机可容纳8人。出口锻件加热到1200℃，操作员夹紧模具快速锻造时，使用3吨锤的最大冲击力。

四、效果

分段降低锻造材料的综合利用率（耳轴零件总重量减少29kg，活动柱下零件总重量减少56kg），节省大量零件的后续加工时间。简化了锻造工艺，提高了设备利用率，降低了工人的劳动强度。优化锻件质量，避免因设备能力不足造成锻件内部结构失水、锻件表面弯曲等缺陷。采用分段工艺可大大降低模具制造成本，降低产品制造成本，提高液压支架零件的使用寿命。

五、结束语

分锻技术的应用改变了大中型复杂锻件的整体锻造工艺，对大型液压支柱和各种千斤顶底座耳轴的制造起到了积极的作用。有效降低产品制造成本，每年可为工厂的药品和脚手架制造节省数百万元，分锻技术的应用，不仅为今后大中型复杂锻件的铸造提供借鉴。

参考文献：

[1]苗汝昌. 基于WEB的液压支架产品快速报价系统的研究[D].山东科技大学,2009.

[2]何明. 液压支架变型设计与成本估算方法研究[D].山东科技大学,2009.

[3]陈海涛. 基于Pro/E平台的液压支架CAD/CAPP/CAM系统集成研究[D].郑州大学,2012.