鍛造工藝及仿真的案例
設計仿真 | Simufact Forming鍛造工藝仿真的經濟效益
Simufact Forming鍛造工藝仿真
模鍛作為一種經典的金屬坯料加工成形的工藝，廣泛應用于汽車、航空等領域的金屬件生產制備。早期模鍛工藝的開發過程需要依靠諸多經驗與試驗，研發成本高周期長，現如今隨著CAE技術的廣泛應用，對于這一經典成形過程所涉及的工藝研發、模具設計，大多數工程師都會選擇一款合適的CAE仿真工具進行預演分析，協助他們在研發早期就能迅速發現問題并快速做出反應。
01 鍛造工藝仿真方案
Simufact Forming作為?？怂箍灯煜聦I的金屬成形仿真工具，能夠實現冷鍛、熱鍛、鈑金沖壓、自由鍛、環軋、擠壓、拉拔、軋制、熱處理、機械連接等工藝，有著極其友好的用戶交互界面，并且在計算精度與穩定性方面同樣有著非常優異的表現，這得益于Simufact Forming專業化的研發背景與強大的求解器。能夠靈活實現連續多工位計算，結果可手動傳遞、自動傳遞、鍛造流線傳遞性較好；且具有專業的數據庫管理，自帶材料庫、設備庫、摩擦庫、溫度條件庫等，且支持用戶自定義添加擴展。鑒于上述Simufact Forming具備的優秀特點，國內外越來越多的企業與高校選擇使用Simufact Forming進行模鍛的仿真分析。
Simufact Forming鍛造工藝鏈式仿真
02 鍛造工藝仿真的經濟效益
引入Simufact Forming能夠給客戶帶來多大的經濟效益，是每個客戶在考慮引入仿真工具幫著其解決問題必須要考慮的一個問題。下面從一個連桿鍛造企業的應用案例來介紹一下：
該連桿鍛造企業，對于連桿的鍛造工藝已經積累了大量的經驗數據，可以說不借助仿真軟件也可以經過少量的試錯調試即可設計出成熟的連桿鍛造工藝。
展開 設計仿真 | Simufact Forming仿真技術破解水輪機軸鍛造難題
PART01
水輪機軸鍛造工藝的挑戰與機遇
水輪機軸作為水力發電設備的核心部件，不僅是能量轉化的物理載體，更是水電系統安全與經濟性的基石。其設計、制造與維護水平直接決定著機組的發電效率、使用壽命及抗風險能力。在鍛造工藝方面，水輪機軸面臨諸多技術挑戰，尤其是大型鍛件（直徑可達1.5米，長度超過10米）易出現成分偏析和晶粒粗大等問題。由于結構尺寸龐大，端部鍛造流動缺陷可能導致材料去除量增加，影響材料利用率，同時鍛后熱處理的淬透性控制也至關重要。傳統的試錯法制定工藝不僅研發周期長，試制成本也較高，因此需要在材料性能、成型精度、缺陷控制及后續處理等環節進行綜合優化。
PART02
Simufact Forming：鍛造工藝的“數字實驗室”
海克斯康Simufact Forming鍛造工藝仿真包括鐓粗、模鍛、拉伸、拔長、自由鍛、擠壓、輥鍛、線割、熱處理等工藝，能夠幫助用戶通過仿真的方式實現鍛造成形工藝虛擬試錯，通過對成形過程中材料流動、溫度、應力、應變、折疊缺陷、設備噸位、微觀晶粒等分析，幫助優化鍛造工藝。
PART03
水輪機軸優化材料利用率的挑戰
在水輪機軸的制造過程中，提高材料利用率對控制成本至關重要。材料損耗主要來自底部廢料、過渡區域切除、端部鼓包修整以及其他工藝性損耗。
該團隊熱衷于優化大型直徑水輪機軸鑄錠的重量，對材料利用效率提出了極高要求，這需要在整個鍛造工藝中采取系統性優化措施。其中，解決端部膨脹導致的材料損失尤為關鍵——膨脹不僅會增加鍛件重量，還會影響最終成型精度。
傳統工藝通常在開槽后對底部廢料進行熱切割，但將其整合到最終產品中存在技術難點。若將底部廢料保留作為軸體的一部分，雖可提高材料利用率，卻會加劇鍛造過程的復雜性：金屬流動的不可預測性可能直接影響鍛件質量。
展開 成形仿真技術簡化大型鍛件制造工藝
而對于較大的曲軸，例如用于大型柴油發動機的曲軸，由于無法一次性施加整個成型工藝所需的能量，因此必須經過多次加熱和擊打來產生所需
的最終形狀。這需要經驗豐富的鍛工技師來掌控鍛造工藝及其團隊。此外，一定要事先對鍛模和鍛造工藝進行適當的編排，以簡化整個制造工藝、打造出理想的零部件。
鍛造工藝
大型曲軸通常分兩階段鍛造。第一個階段是分配質量，讓曲柄臂區域內有充足的材料。隨后，開始最終的鍛造工藝。經過多次擊打后產生最終的形狀。如果工件過冷導致不可鍛造，則需回爐處理，隨后再完成這一過程。眾所周知，想要生產出沒有表面瑕疵的大尺寸鍛件幾乎是不可能的。
初步的虛擬工作
開發、編排鍛模工藝通常是在實際生產曲軸之前。在工藝編排階段，形成涵蓋從鍛造到最后加工的整個制造工藝以及各個階段的規格，其中包括缺陷校正?？蛻敉ǔｊP心是成品圖樣，這是坯料排樣的基礎。也意味著在開發鍛模時，會考慮到與曲軸尺寸與成品標準加工測量的相關性。然后根據坯料零部件的復雜性來設計鍛造坯料，再由鍛造坯料得到模具。為檢查是否能通過鍛造來實現此類結構部件，需要進行仿真。這樣可確保在必要時對坯料進行及時調整，然后將其交給客戶進行審核。編排的目的是盡量減少鍛造后可能出現的缺陷，甚至做到完全無需對法蘭及法蘭倒角進行返工。
可實現 CAD 整體模型的無縫導入
可在仿真中檢測出表面缺陷并在鍛模設計圖中糾正
仿真取得成功
將仿真軟件 Simufact.forming 用于上述工藝以及原材料使用重量優化的設計中。經常用于降低鍛造重量，減少飛邊。這也是Schmiedag所有仿真項目的目標。與初步草案相比，通過相對少的仿真工作來研究改型，可將重量減輕10-30%。
展開 設計仿真 | Simufact Forming仿真技術破解水輪機軸鍛造難題
PART01
水輪機軸鍛造工藝的挑戰與機遇
水輪機軸作為水力發電設備的核心部件，不僅是能量轉化的物理載體，更是水電系統安全與經濟性的基石。其設計、制造與維護水平直接決定著機組的發電效率、使用壽命及抗風險能力。在鍛造工藝方面，水輪機軸面臨諸多技術挑戰，尤其是大型鍛件（直徑可達1.5米，長度超過10米）易出現成分偏析和晶粒粗大等問題。由于結構尺寸龐大，端部鍛造流動缺陷可能導致材料去除量增加，影響材料利用率，同時鍛后熱處理的淬透性控制也至關重要。傳統的試錯法制定工藝不僅研發周期長，試制成本也較高，因此需要在材料性能、成型精度、缺陷控制及后續處理等環節進行綜合優化。
PART02
Simufact Forming：
鍛造工藝的“數字實驗室”
海克斯康Simufact Forming鍛造工藝仿真包括鐓粗、模鍛、拉伸、拔長、自由鍛、擠壓、輥鍛、線割、熱處理等工藝，能夠幫助用戶通過仿真的方式實現鍛造成形工藝虛擬試錯，通過對成形過程中材料流動、溫度、應力、應變、折疊缺陷、設備噸位、微觀晶粒等分析，幫助優化鍛造工藝。
PART03
水輪機軸優化材料利用率的挑戰
在水輪機軸的制造過程中，提高材料利用率對控制成本至關重要。材料損耗主要來自底部廢料、過渡區域切除、端部鼓包修整以及其他工藝性損耗。
該團隊熱衷于優化大型直徑水輪機軸鑄錠的重量，對材料利用效率提出了極高要求，這需要在整個鍛造工藝中采取系統性優化措施。其中，解決端部膨脹導致的材料損失尤為關鍵——膨脹不僅會增加鍛件重量，還會影響最終成型精度。
傳統工藝通常在開槽后對底部廢料進行熱切割，但將其整合到最終產品中存在技術難點。
展開 
KD鍛造法鍛造工藝參數模擬研究
表1 展寬系數模擬數據匯總
研究結果驗證
按照模擬試驗結果數據，策劃制訂了實際生產試驗方案，選取φ650mm，按照翻轉角度90°、壓下量20%、展寬系數1.15設計，試驗工藝方案并組織試驗驗證，實際試驗結果與設計方案基本一致，具體試驗數據整理見表2。
表2 展寬系數試驗數據匯總
通過展寬系數模擬結果與現場實際生產測量的對比分析，認為90°旋轉角度順序拔長過程中每趟次展寬系數可平均按照1.15計算。
結束語
綜上，通過對KD鍛造法拔長過程進行計算機仿真模擬研究，制訂了實際生產過程工藝參數設計原則，保證了鍛造工藝參數與現場實際生產操作的一致性，為產品質量的穩定可靠提供了保障。
段永恩，生產部部長，高級工程師，主要從事生產管理、生產工藝運行工作，參與課題項目《Gr5材質冷軋工作輥的研制開發》、《Gr5材質整體鍛鋼支承輥的研制》分別獲得公司科技進步一等獎、三等獎，擁有1項專利。
—— 來源：《鍛造與沖壓》 2019年第11期
展開 輪轂鑄造工藝與鍛造工藝的區別？
其實高端車貴有貴的道理，就拿一個汽車輪轂來說，高端車上的輪轂的制造工藝就和普通的汽車完全不一樣?，F在汽車上鋁合金輪轂的制造工藝主要分為鑄造和鍛造兩類，大家了解了這兩者的區別，就明白為什么高端車型會偏愛使用鍛造輪轂了！
輪轂的鑄造工藝
先說鑄造工藝，可能大家都知道目前大部分車型上的鋁合金輪轂采用都是鑄造方式，但是鑄造輪轂還有三種不同的制造工藝，分別是重力鑄造、低壓鑄造和旋壓鑄造。
高端汽車輪轂
重力鑄造非常簡單，將液態的金屬倒進輪轂模具中冷卻成型就可以了，這種鑄造方式效率非常高，成本也最低，但是質量比較差，由于輪轂的各部分分布不是很均勻，而且金屬內部分子的密度比較低，所以輪轂的強度不高，碰撞后很容易出現斷裂的情況。低壓鑄造可以說是在重力鑄造的基礎上進行了一個升級，將液態的金屬倒入模具之后，低壓鑄造工藝會給它施加一個恒定的壓力，這樣的話金屬的分子密度就會更高，輪轂成型之后會有更高的強度，而且低壓鑄造的工藝也非常成熟，所以目前大部分車型上的輪轂采用的都是低壓鑄造工藝。而旋壓鑄造就是將鑄造后的輪轂進行一個二次加工，將輪轂呢一邊加熱一邊進行旋轉沖壓，這樣的話輪轂內的金屬分子就會更加緊密，強度自然也就更高了。
輪轂的鍛造工藝
再來說說鍛造輪轂，鍛造輪轂的制造過程是先將鋁塊進行加熱，到了一定的溫度后用鍛壓機壓成毛坯然后再將毛坯旋壓成型，相當于鑄造輪轂來說強度更高，而且鍛造輪轂使用的是軍事級鋁料，重量也更輕，鍛造輪轂還可以細分為一片式鍛造和多片式鍛造，一片式鍛造的意思是整個輪轂是一體成型的，重量輕可靠性好。
鋁合金輪胎鍛造示意圖
而多片式端到的輪輞和輪輻式分開的，這樣的好處是只更換輪輻就可以有一個新的輪轂樣式，不過相對一片式鍛造來說，多片式鍛造會更重一些，對組裝的要求也比較。
展開 鍛造工藝和熱處理工藝對TC4-DT合金鍛件組織性能影響
鍛造坯料下料長度為φ300mm×(623±3)mm，坯料倒角R15mm。鍛造設備為40MN油壓機，鍛造加熱采用普通的箱式電爐，控溫精度為±10℃，坯料到溫裝爐。為防止變形熱的急劇上升，要求操作的過程中控制鐓粗或整體壓扁的壓下間隔時間、壓下量和采用中等變形速率。
圖1 鍛件尺寸要求
除特別注明外，鐓粗壓下時間間隔為10 ～15s，當鍛造坯料尺寸大于300mm 時，單次壓下量為小于20mm；當鍛造坯料大于200mm 小于300mm 時，單次壓下量小于15mm；當鍛造坯料小于200mm 時，單次壓下量小于10mm。拔長時壓下間隔時間為5 ～10s，拔長過程中不宜出現折疊缺陷，采用逐步送進的方式進行拔長，不允許在同一位置連續壓扁拔長。鐓粗和拔長的過程中可以翻面交替進行，為避免坯料和模具直接接觸和溫降過快，與油壓機接觸的坯料端面必須墊上石棉，如果石棉破碎或被壓成粉末狀應進行更換。鍛造的過程中如果出現裂紋、折疊等缺陷，應排除缺陷后再加熱進行鍛造，鍛造坯料修傷的寬深比大于10，圓滑過渡。本文共研究了3 種鍛造工藝，分別標記為鍛造工藝A、鍛造工藝B 和鍛造工藝C。
鍛造工藝A
⑴鍛造工藝A 的技術參數。
鍛造工藝A 采用兩相區反復鐓拔工藝。溫度達到設定溫度裝入到箱式電阻爐，爐溫均勻性為±10℃，加熱溫度為(Tβ-40)℃，最短保溫時間按0.7min/mm×有效厚度計算，最長保溫時間按小于1.2min/mm×有效厚度計算，趁熱回爐且保溫時間減半。終鍛溫度大于850℃，鍛后置于料架上風冷或趁熱回爐。
⑵鍛造工藝A 的變形工步。
鍛造工藝A 變形工步見表3。
表3 鍛造工藝A 變形工步
鍛造工藝B
⑴鍛造工藝B 的技術參數。
鍛造工藝B 采用鈦合金兩相區鍛造+β 相區鍛造＋兩相區鍛造技術，最終兩相區成形。
展開 Simufact用于鍛造輪轂工藝研究
鋁合金旋壓輪轂具有重量輕,強度高,壽命長,表面光潔,機械加工余量少等優點,而旋壓工藝過程復雜,影響因素多,造成實際旋壓加工中工藝參數和工裝的選擇和調試較為困難。Simufact.forming軟件可以提前判斷旋壓工藝的可行性及合理性（旋壓件的應力應變,厚度尺寸變化,旋壓力變化情況）,為旋壓產品的研制提供重要參考。
圖1 鋁合金輪轂結構
鋁合金輪轂結構如圖1所示，材料為6061鋁合金，直徑為?669mm，高度為278mm。由于鋁合金輪轂尺寸較大，鍛造成形過程復雜，采用一次性鍛造成形通常需要較大的成形力且材料填充不飽滿，需要增加一道預鍛工序。預鍛成形可以有效降低金屬回流和防止起皺，保證零件的成形質量，另外增加預鍛工序可以減少一次性變形程度，有利于降低成形載荷，使金屬填充飽滿，并且可以減少模具零件的損傷，延長模具使用壽命。將直徑為?669mm、高度為52mm的圓形坯料加熱以提高材料塑性，再采用反擠壓的方式將坯料擠成杯狀預鍛件，再將杯狀預鍛件鍛成碗狀終鍛件，然后將該碗形終鍛件作為旋壓坯料與加熱坯料，旋壓成旋壓件，最后將旋壓件機加工、涂裝成成品，具體過程如圖2所示。
圖2 輪轂法蘭盤鍛造工藝
輪轂法蘭盤有限元建模
圖3 預鍛模型
圖4 終鍛模型
simufact軟件中進行處理，采用Ringmesh模式對坯料進行網格劃分。零件材料為6061鋁合金，模具材料為H13鋼，預鍛、終鍛時坯料溫度設置為400℃，模具溫度設置為350℃；摩擦類型采用剪切摩擦，摩擦因數取0.3。首先對預鍛過程進行模擬，再將預鍛件及相關信息導入終鍛過程，作為終鍛過程坯料，進行終鍛模擬，結果如圖5所示。
圖5 終鍛過程等效應變分布
工藝參數優化
采用Simufact，可以進行工藝參數優化研究，比如，模具溫度，胚料溫度，鍛成型時上模下壓速度，摩擦系數等。
展開 鍛造工藝學
呂炎老師的鍛造工藝學，超星文件樓主辛苦了，不錯的資料！
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軸承座鍛造工藝與模具設計
本方介紹了一種薄形鍛件的鍛造工藝及模具設計，解決鍛件產品合格率和材料利用率低等各種技術問題，降低生產制造成本。利用金屬塑性成形仿真軟件D E F O R M -3D，對工藝進行仿真分析，仿真結果有效的驗證了工藝方案。用基于模擬驗證的工藝和設計的模具進行生產試制，軸承座鍛件產品的尺寸及性能完全達到了設計要求。
伴隨著我國城市化的快速發展，許多城市開始建立城市輕軌線路，以緩解出現的交通擁堵現象。國內某公司與加拿大龐巴迪正在合作研究開發速度更快、效率更高的輕軌機車。軸承座（圖1）屬于其中有代表性的鍛件，投影面積大而鍛件大部分厚度非常薄。軸承座在鍛造生產過程中會存在各種技術問題，如頭尾兩端成形困難及切邊變形等。通過常規的鍛造工藝和模具設計很難實現低成本和高合格率的技術要求。本文介紹了一種鍛造成形工藝和模具設計，成功解決了薄形鍛件難成形的鍛造工藝難題。
軸承座的鍛造工藝性分析
我公司承制的某型號軸承座（圖1），鍛件重11.6kg，材質為16MnDR。軸承座為精密模鍛件，尺寸精度要求較高、機械加工余量少，僅在鍛件背弧和內孔安裝軸承部位有2.5mm 機加余量，其他部位均為非加工面。
圖1 鍛件簡圖及三維造型
⑴產品特點。
鍛件投影面大、腹板薄、截面變化大。鍛件的包容體尺寸為437.2mm×248.9mm×60mm，投影面積達到751.20cm2。整個鍛件外形結構酷似“腕龍”，從頭到脊椎再到尾部長達510mm，厚度僅為18mm?！巴簖垺钡哪_和肚子部位厚度從18mm 急劇變化到60mm。頭部和尾巴兩端截面面積從450mm2 變化到化到542mm2，中間最大截面面積11206mm2。
⑵鍛造難點。
在鍛造成形過程中，由于腹部薄，投影面過大，金屬流動過程中冷卻速度過快，導致金屬流動困難，型腔不易充滿，尤其是頭尾兩端距離遠容易出現缺肉現象。
展開 萬噸級鍛造液壓機工藝體系的建立
這些大型鍛造液壓機的成功建立，說明我國自由鍛造裝備代表了國際先進的裝機水平，提升了我國大型鍛壓裝備的加工能力和機械化水平，為我國核電和火電等行業大型鍛件的生產奠定了基礎。
圖1 萬噸級鍛造液壓機
萬噸級鍛造液壓機工藝體系分析
萬噸級鍛造液壓機具有規模大，技術復雜，涉及到多個學科和專業，操作起來需要各相關系統相配合，這就要求工藝體系必須具有清晰的邏輯結構、科學的工藝流程、各步驟之間的關系明確，這樣才能高效、有條理地管理大型鍛件的鍛造生產。萬噸級鍛造液壓機的建立需要多領域技術為設備的正常運行提供支撐，總的來說，萬噸級鍛造液壓機工藝體系的邏輯結構是工藝支撐和工藝流程這兩部分構成的運行生命體，圖2 是4300mm 軋機支承輥鍛件在萬噸級鍛造液壓機上的工藝體系結構。
圖2 鍛造工藝體系結構
工藝支撐
工藝技術基礎要素包括各類標準、規范、準則、數據、工具及軟件等，萬噸級鍛造液壓機的工藝支撐具體表現為鍛件圖紙設計標準、鋼錠及坯料加熱工藝規范、鍛造變形方法、冷卻及熱處理規范、各個步驟操作的工裝輔具等。這些要素是客觀存在的，必須科學合理地加以使用，并使其創造和產生價值，因此需要將工藝流程加入到工藝體系中去。
工藝流程
在萬噸級鍛造液壓機工藝體系中，工藝流程是工藝技術的體現，大型鍛件進行到哪一個生產環節，就需要相應的工藝支撐對其進行規范，確保萬噸級鍛造液壓機正確、合理地加工出合格的大型鍛件，使得設計與加工過程都有據可依。工藝支撐和工藝流程在萬噸級鍛造液壓機工藝體系的建立中都是不可或缺的。
鍛造工藝體系建立
鍛造工藝體系的建立，是萬噸級鍛造液壓機正常運行及鍛造出合格產品的關鍵所在，圖3 所示為萬噸級鍛造液壓機的鍛造工藝體系設計過程。
展開 
TiAl4822 合金鍛造工藝參數的研究
本研究選取TiAl4822 合金進行鍛造工藝參數研究，通過TiAl4822 合金不同鍛造工藝參數的試驗和鍛造試塊性能分析，摸索適宜的鍛造溫度、應變速率、變形量等鍛造工藝參數，確保TiAl4822 合金在工藝窗口范圍內良好的鍛造可加工性。
試驗方法、材料以及設備
試驗設備
TiAl4822合金等溫鍛造工藝試制采用2000t等溫鍛造裝置，該裝置可保證鍛造過程溫度及變形速度，滿足此次試驗的需求。
試驗材料
試驗材料采用中科院金屬所制造的φ260mm 鑄錠。鑄錠的室溫抗拉強度為381MPa，700℃抗拉強度為311MPa，850℃抗拉強度為397.5MPa，室溫延伸率為1.06%，700℃延伸率為5.6%，850℃延伸率為0.7%。
試驗方法
通過TiAl 合金(TiAl4822)不同鍛造參數下的等溫鍛造工藝試驗，分析鍛造溫度、變形速率、變形量和鍛后冷卻方式對鍛造熱加工性的影響；后采用初步確定的工藝參數范圍開展鍛造試驗，并進行試塊力學性能分析，根據分析結果得出一個最優的鍛造工藝參數。
試驗步驟：鍛造前采用電爐到溫裝爐方式對坯料加熱，加熱時間按厚度乘以保溫系數計算，坯料加熱保溫結束后在2000t 鍛造壓機上進行鍛造，鍛后試塊冷卻至室溫后熱處理，試塊熱處理工藝參數為：1240℃保溫2h 后冷卻。
試驗過程以及結果分析
前期鍛造參數確定
前期試驗目標是初步確定鍛造溫度范圍、應變速率及鍛后冷卻方式。在φ260mm 的棒料上切取25mm×25mm×70mm試料若干，按不同參數進行近等溫鍛造，第1 次試驗參數見表1。
表1 第1 次試驗參數表
圖1 為上述第1 組試驗的鍛造試塊，圖2 為第1組(爐冷)至第4 組試驗的鍛造試塊，圖3 為第5 組至第8 組試驗的鍛造試塊。
展開 齒環類鍛件自動化鍛造生產工藝開發
本文以武漢新威奇科技有限公司為客戶實際設計的鍛造自動化生產線為案例，針對中、小型環類鍛件的自動化鍛造工藝開發流程進行介紹，分析了中、小型環類鍛件精密模鍛的鍛造工藝，以及適用于自動化生產的設備選型及模具設計，并驗證了此種工藝的可行性，最終鍛造自動線獲得客戶認可。
鍛件工藝分析及工藝路徑的制定
齒環(中間軸)類鍛件屬于工程機械類鍛件，鍛件材質20CrMnTi，鍛件外圓直徑408mm，內孔直徑250mm，鍛件高50mm，鍛件重量24.2kg。鍛件示意圖如圖1 所示。鍛件復雜系數CV=0.47，CA=45.7，CA 值較大，模鍛時需轉移的金屬量較大，成形時所需要的力和能量都較大，成形具有一定難度。
圖1 齒環類鍛件
目前一些廠家的常規鍛造工藝路線為：下料→加熱→鐓粗→成形→沖孔，沖孔后的連皮質量約7.5kg，材料利用率僅75%。為適應節能減排需求，選用輾環制坯后鍛造工藝，詳細的工藝路線為：下料→加熱→鐓粗→擠孔→沖孔→輾環→鍛造成形，工步圖如圖2 所示，此方案連皮質量約2kg，材料利用率可達到90%，且大大減小了鍛造成形時鍛件的投影面積，從而減小鍛件的終鍛成形力。
圖2 常規鍛造工步圖
齒環類鍛件自動化鍛造工藝的設計流程
采用逆向設計的方式，根據客戶提供的機加工零件圖，來設計鍛件圖，從而設計出制坯圖，并且可根據設計的圖紙及要求來對設備進行選型，然后可根據設備的類型來設計出相應的模架和模具，采用逆向的設計方式來一步步的制定齒環類鍛件自動化的鍛造工藝過程，設計流程圖如圖3 所示。
圖3 設計流程圖
自動化鍛造工藝方案
此鍛件的鍛造線較長，鍛件較重，綜合考慮人員安全、生產節拍及產量的問題，因此采用自動化鍛造線來代替常規的人工操作鍛造線。
展開 LG1050 型中拉桿鍛造新工藝研發
圖1 中拉桿(三孔)組裝示意圖
圖2 LG1050 型中拉桿
工藝制定
LG1050 型中拉桿為“兩頭大，中間細”的長桿類鍛件，截面積分布差異大，兩端頭部的截面積是中間桿部截面積的4 倍，鍛造毛坯重量為29.1kg，材質為20 鋼，鍛造毛坯總長度為1265mm。
當前工藝
目前，我公司采用1t 錘自由鍛的方式進行LG1050 型中拉桿生產，由于中拉桿兩端結構較復雜，鍛造時需用扣頭模、卡模1、卡模2、卡模3、
φ47mm 摔子和
φ45mm 摔子六套模具進行成形，兩端頭的鍛造時間占中拉桿整體鍛造時間的75%以上，單件鍛造時間為5min 左右，生產效率低，勞動強度大。
改進工藝
根據中拉桿的結構特點，制定了模鍛＋自由鍛復合鍛造工藝方案來代替自由鍛造方案，采用6300t 熱模鍛壓力機進行模鍛，利用模鍛將中拉桿兩端頭部鍛造出來，模鍛后，再采用自由鍛造對中間部位進行摔桿拔長，拔長后的最終中拉桿毛坯如圖3 所示。
圖3 LG1050 型中拉桿最終毛坯
鍛造工藝流程：鋸床下料→感應加熱→模鍛→切邊→打磨→感應加熱→自由鍛拔桿→校直→檢查、交出。
工藝設計
LG1050 型中拉桿中間桿部的尺寸為
φ45
+-
2
1mm，為了提高自由鍛摔桿的效率與質量，我們在模鍛毛坯上設計了長度為20mm、直徑為
φ46mm 的近似最終桿部尺寸的過渡段，如圖4 所示，兩端頭尺寸與最終成品尺寸一致。
展開 鍛造工藝缺陷有哪些？
這種組織，是在兩相共存的情況下鍛造變形時產生的帶狀組織能降低材料的橫向塑性指針，特別是沖擊韌性。在鍛造或零件工作時常易沿鐵素體帶或兩相的交界處開裂。
14.局部充填不足
局部充填不足主要發生在筋肋、凸角、轉角、圓角部位，尺寸不符合圖樣要求。產生的原因可能是：①鍛造溫度低，金屬流動性差；②設備噸位不夠或錘擊力不足；③制坯模設計不合理，坯料體積或截面尺寸不合格；④模膛中堆積氧化皮或焊合變形金屬。
15.欠壓
欠壓指垂直于分模面方向的尺寸普遍增大，產生的原因可能是：①鍛造溫度低。②設備噸位不足，錘擊力不足或錘擊次數不足。
16.錯移
錯移是鍛件沿分模面的上半部相對于下半部產生位移。產生的原因可能是：①滑塊(錘頭)與導軌之間的間隙過大；②鍛模設計不合理，缺少消除錯移力的鎖口或導柱；③模具安裝不良。
17.軸線彎曲
鍛件軸線彎曲，與平面的幾何位置有誤差。產生的原因可能是：①鍛件出模時不注意；②切邊時受力不均；③鍛件冷卻時各部分降溫速度不一；④清理與熱處理不當。
來源：制造工藝前沿
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制造工藝前沿
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