文／蔡宏伟，黄云龙，周久红，岳镇·一汽锻造(吉林)有限公司

一汽锻造曲轴自动线(图1)主机为t热模锻压力机，主机内各工位间采用6轴步进梁传递，主要生产品种为EA11发动机1.T和1.4T，EA发动机1.8T和.0T等德系锻钢曲轴(图)，年产量80万件以上。

图1t自动化生产线

图曲轴产品类型

自动线相比手动线具有自动化程度高、模具可调整性差、设备内人工操作空间小等特点。由以上特点可知，发生同样问题时，自动线相比手动线需要花费更多的时间处理，从而产生更长的停台时间，因此自动线对锻造工艺的可靠性及稳定性要求更高。本文将以EA曲轴为例，介绍造成自动线停台的常见工艺问题，逐一分析其原因并给出解决方案。

工艺停台分析

首先我们通过一组数据来了解一下一汽锻造曲轴自动线工艺停台的构成情况(图)。由图可知，锻件充不满、四工位切边质量不稳定、钳指卡飞边占到工艺停台的90%以上。按照二八原则，解决以上三点，工艺停台时间过长、占比过高的问题可迎刃而解。

图工艺停台帕累托图分析

锻件充不满的根因分析及解决方案

曲轴锻件常见的充不满现象及位置见图4。

图4曲轴锻件充不满

可能导致曲轴锻件充不满的因素

⑴坯料规格制定不合理。

⑵压扁及预锻工步分料不合理。

⑶桥部厚度及封料结构设计不合理。

从工艺角度查找真因

以逻辑树(图5)方法分析影响锻件充不满的因素，查找真因。根本原因为：预锻、终锻桥部厚度及阻力墙设计不合理。

图5锻件充不满逻辑树

更改验证措施

⑴现场临时措施。

现场补焊预锻和终锻模具第一、四曲柄臂附近桥部(图6涂红位置)，增加成形时上述位置金属向外流动阻力，改善相应平衡块的充满。

图6预锻及终锻现场补焊位置

⑵永久措施。

对工艺进行更改：终锻W1、W及W8小凸台外侧桥部局部减薄；终锻W4、W5外侧增加封料阻力墙；预锻第一、四曲柄臂外侧增加封料阻力墙。以上更改位置见图7。

图7预锻及终锻设计更改位置

⑶需要注意的问题。

1)阻力墙封料间隙要小于桥部厚度，否则无法达到预期的封料效果。)桥部减薄不仅可以改善充满，还可以降低切边力，减小切边变形。)预锻平衡块型腔增加直径φ1.5～φmm的排气孔(图8)，保证预锻时型腔内多余空气的排出，能够有效改善预锻件充满。4)桥部减薄及增加阻力墙的更改要依据锻压机的实际情况而定，如果更改不当会导致锻打吨位大幅升高，损害设备。

图8预锻模具增加气孔且定位座增加排气槽设计

切边质量不稳定的根因分析及解决方案

切边质量不稳定，经常产生的问题为毛刺高和过切，见图9。

图9切边质量问题

可能导致曲轴锻件切边质量不稳定的因素⑴模具装配定位基准过多，偏差累积。⑵切边过程中定位窜动。⑶模具加工不符合工艺要求。从工艺角度查找真因

以逻辑树(图10)方法分析切边质量不稳定的因素，查找真因。根本原因为：模具加工基准与安装基准不一致；切边凹模刃口线提取不准确；校正下模定位设计不合理。

图10切边质量不稳定逻辑树

更改验证措施

⑴模具加工基准与安装基准不一致。

切边凹模的安装基准是对角方向上的两个圆柱销(图11)，而模具加工基准采用四周分中的方式确定，加工基准与安装基准不统一导致生产过程中易出现锻件切偏。

图11切边凹模安装基准

1)现场临时措施。

以定位圆柱销孔轴线为基准加工φ0mm的通孔(小于圆柱销孔径)作为加工定位基准，保证加工基准与装配基准一致。

)永久措施。

按照销孔定位方式制作专用胎具(图1)。通过专用胎具的使用，实现凹模加工一次装卡定位，避免因多次装卡所造成的累积偏差。

图1切边凹模加工胎具

⑵切边凹模刃口线提取不合理。

收缩率使用不当导致凹模刃口与终锻件匹配差，影响切边质量。

1)现场临时措施。

根据锻件的实际切边状态对凹模进行局部调整与修复，并记录每套凹模的修模过程。使用终锻件数模制作铝制样件(图1)，用以检测凹模刃口与终锻件的匹配情况。

图1用于凹模刃口检查的铝制样件

)永久措施。

通过大量锻件尺寸数据分析摸索自动线曲轴轴向及径向的尺寸收缩特点，并结合现场凹模修模记录以及铝制样件检查情况反复对比验证之后，确定收缩率应采用轴向1.，径向1.，并组织工程更改。

⑶校正下模定位设计不合理。

曲轴自动线切边模基本都采用图14所示复合模结构，此结构上、下冲头均存在自由调整量，生产过程中易发生相对位移导致切边质量不稳定。

图14复合模结构简图

1)现场临时措施。

在下冲头与定位板之间增加圆柱销定位(图15)，保证下冲头的定位可靠性。

图15增加定位销定位

)永久措施。

下冲头与固定板更改为一体式结构，固定板与下座之间采用直口定位，取消下冲头的自由调整量。

钳指卡飞边的根因分析及解决方案可能导致钳指卡飞边的因素⑴飞边尺寸超差。⑵飞边变形。⑶钳指设计不合理。从工艺角度真因查找

以逻辑树(图16)方法分析影响钳指卡飞边的因素，查找真因。根本原因为：切边凹模法兰及小头外侧模块高度不足；卸料板结构不合理。

图16钳指卡飞边逻辑树

更改验证措施

⑴切边凹模法兰及小头外侧模块高度不足。

切边凹模法兰及小头外侧模块高度不足导致飞边上翘，钳指在托件时与飞边发生干涉。

1)现场临时措施。

对切边凹模法兰及小头外侧进行堆焊处理(图17)，增加高度，使上述位置在切边时能够起到限制飞边变形的作用。

图17现场堆焊切边凹模

)永久措施。

更改切边凹模设计(图18)，增加法兰及小头外侧模体高度。

图18切边凹模设计更改

成果展示

经过以上诸多措施的实施，自动线主要工艺问题均得到解决或遏制，工艺废品率直线下降(图19)，工艺停台时长及占比均大大降低(图0)。

图19改进措施实施前后废品率变化

图0工艺停台比例统计

结束语

本文以EA曲轴为例，介绍了一汽锻造t曲轴自动线造成停台的主要工艺问题及其分析解决过程，希望此文可以为行业内相关企业提供一些类似问题的解决思路及方法。

作者简介

蔡宏伟

锻造工艺主管，工艺开发组组长。长期从事典型锻件锻造工艺研究工作，以锻造自动化生产为主要研究方向，包括乘用车曲轴、商用车连杆和工程机械链板节等自动化工艺应用；发表论文10余篇，获得实用新型专利4项，发明专利1项；曾获国家科技进步二等奖、集团公司科技创新一等奖、一汽集团明星项目和铸造公司“铁军青年”称号等；中国锻压协会“头脑风暴”专家库专家。

——文章选自：《锻造与冲压》0年第1期

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