主连杆作为坦克发动机的关键部件之一，自生产以来一直受到操作技能、多火加热(天然气炉)和设备精度差的影响，导致锻件废品率高、工人劳动强度大、生产效率低、模具使用寿命短。为了解决这些问题，我在我公司80kJ电液锤生产线上研究了主连杆的分步成形锻造工艺，该生产线配有中频加热炉、辊锻机和315t双点曲柄切边机。

  产品结构分析

  锻件重量分布不均匀

  根据锻件的三维和二维图纸可以看出，该产品主要由大头、轴和小头三部分组成，整个主连杆的重量为12公斤，主连杆的大部分重量分布在大头和小头，而轴的重量仅为整个锻件重量的1/4。主连杆中心距320.5mm，大头呈U型，大头中心线与轴中心线成30夹角。U型大头重心偏向轴的中心线一侧，计算出的偏心量约为50 mm，这种产品结构大大增加了制坯难度。

  锻件的U形大端很难成形

  主连杆大头的设计高度为76毫米，与小头一起是锻件的高尺寸。据计算，大头的重量为7.3公斤，占锻件总重量的60.8%。如果锻件毛坯制作不当，会使大头难以填充，大头的结构进一步增加了其成形难度。比如毛坯分布不均匀，在锻造过程中会产生对流现象，导致锻件折叠报废。

  很难保证工字形轴的尺寸

  该连杆工字杆处单边加工余量为2.5mm，杆宽仅为9.6 mm，锻件在切边时，整个切边产生的切边力过大，存在一定的力矩，使得锻件在热态下容易变形，导致工字杆处余量不均匀，导致加工余量不足，废品。

  分步成形锻造工艺方案

  消隐方案

  根据主连杆三部分的结构，画出各部分的截面图，然后对各截面进行简化，制作中间毛坯。

  根据中间坯，制定制坯方案。考虑到生产效率、中间坯的一致性和表面质量，选择了560吨辊锻机。根据计算，需要进行四次辊锻，以满足中间坯的要求，然后结合中间坯和锻造手册，绘制出每次使用的辊锻模具。然后将这些数据导入DEFORM-3D软件系统，设置系统参数和旋转动作。

  弯曲过程

  由于主连杆大端呈U型结构，在充模时很难将型腔填满，所以弯曲时需要进行初步的布料。弯曲模腔的设计原则是：弯曲后，储备好U型大头所需的材料，这里的材料在预锻和终锻过程中可以自给自足。

  主连杆弯曲模孔采用后定位。因此，在辊锻过程中必须保证中间辊锻坯的长度。如果长度过短，主连杆的U型大端在分料后无法填充，导致锻件填充不充分。

  预成形过程

  如果锻件弯曲后直接完成，会出现两个问题：(1)由于锻件的轴为工字形结构，当U形大端部分被填满时，材料会迅速流向模腔，拐角处肯定会出现折叠损伤，导致锻件报废。由于直接锻造，模具容易磨损，会大大降低模具的使用寿命。综上所述，增加该连杆的预锻模孔势在必行。增加的预锻工艺主要用于形成连杆的U形大端部分，并初步形成连杆的小头部分

  由于工字轴的加工余量只有2.5mm，切边模刃口磨损后，锻件容易出现切边变形，导致加工余量不足，产生废品。切边工序采用315t切边压力机，双点结构，三工位生产的大型工作台，可以增加精整工序解决变形问题。在设计过程中，为了减少精加工能量，实现局部精加工，增加了碟簧，防止曲柄压力机顶起。

  生产验证

  在80kJ电液锤生产线上，主连杆分步成形锻造工艺投产后，采用中频炉加热和560mm辊锻机逐步锻造成形，锻件采用弯曲、预锻和终锻工艺生产，锻件尺寸和外观质量较好。与以前的工艺相比，模具的使用寿命提高了四倍，大大降低了工人的劳动强度，锻件的生产效率提高了一倍。