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工藝設(shè)計(jì)初始模鍛工藝方案分析根據(jù)產(chǎn)品圖及模鍛成形工藝分析設(shè)計(jì)鍛件圖，依據(jù)鍛件最大外形輪廓及保證鍛件能從模膛中出模的分模原則，鍛件分模面設(shè)計(jì)在盤部中間位置，這樣設(shè)計(jì)的好處是切邊后較容易檢查鍛件錯(cuò)移量，防止切邊后產(chǎn)生縱向毛刺，增加打磨工作量，還能消除鍛件翹曲變形，最終決定分模面設(shè)計(jì)在盤部中間偏下位置2/5處；環(huán)形凸環(huán)設(shè)計(jì)在上模，上模金屬在成形過程中流動(dòng)較快且具有反擠壓作用，更容易充滿整個(gè)較窄環(huán)部

為保證增速箱的運(yùn)行可靠性，對(duì)增速箱鍛件制造提出了更嚴(yán)格的質(zhì)量要求，從原材料的成分控制、復(fù)驗(yàn)、加熱、鍛造、熱處理、機(jī)加工等每一個(gè)工序都進(jìn)行嚴(yán)格控制。 ⑵風(fēng)電增速箱鍛件原材料可采用模鑄錠和連鑄圓坯，對(duì)產(chǎn)品的性能有著至關(guān)重要的影響，必須嚴(yán)格控制原材料的成分、均勻性和氣體含量。原材料到廠后應(yīng)對(duì)連鑄圓坯和開坯后的模鑄錠進(jìn)行化學(xué)成分、氣體含量及低倍檢測(cè)。

圖5 帶主法蘭閥體鍛件圖6 帶主法蘭閥體鍛件復(fù)合分模模具結(jié)構(gòu)帶主法蘭鍛件鍛造成形工藝如下：⑴鍛件鍛前準(zhǔn)備參考三通閥體，模具初始位置見圖7(a)。⑵坯料從左模、右模上端孔腔放入模具型腔，見圖7(b)。⑶坯料放入模具型腔后，垂直沖頭開始向下運(yùn)行，對(duì)坯料進(jìn)行鐓粗和擠壓，在此過程中水平缸對(duì)左模、右模提供壓力，防止左、右模脹模。

如兩端面帶凸臺(tái)的齒輪等，有時(shí)也用于非回轉(zhuǎn)體鍛件的鍛造。閉式筒模鍛造屬無飛邊鍛造。對(duì)于形狀復(fù)雜的胎模鍛件，則需在筒模內(nèi)再加兩個(gè)半模(即增加一個(gè)分模面)制成組合筒模，毛坯在由兩個(gè)半模組成的模膛內(nèi)成形。圖18　組合筒模（1—筒模；2—右半模；3—沖頭；4—左半模；5—鍛件）圖19　合模合膜通常由上下模兩部分組成。為了使上下模吻合及不使鍛件產(chǎn)生錯(cuò)移，經(jīng)常用導(dǎo)柱和導(dǎo)銷定位。

圖3 平鍛工藝制坯工步圖及中間坯三維圖 終鍛閉式胎模鍛造工藝設(shè)計(jì) 自由鍛閉式胎模鍛造以其獨(dú)特的工藝特點(diǎn)和靈活的模具結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)在一些鍛件的生產(chǎn)中可以提高材料利用率，降低生產(chǎn)成本，又可以做到模鍛件的精度和質(zhì)量。

模壓成形（壓制成形），一般是將粉狀、粒狀、團(tuán)狀或纖維狀的金屬或非金屬材料放入成形溫度下的模具型腔中，然后加壓合模而使其成形并固化的制造方法，又稱壓制成形或壓縮成形，模壓成形也可以歸類于模鍛范疇。 大鍛件是相對(duì)概念，分大型模鍛件、大型自由鍛件、大型環(huán)形件和大口徑厚壁無縫管件。使用8MN以上自由鍛液壓機(jī)或30kN以上自由鍛錘生產(chǎn)的自由鍛件稱為大型自由鍛件。

(2)預(yù)成形模和預(yù)鍛模R 角設(shè)計(jì)：一般R 角預(yù)鍛較終鍛大2 ～3mm，預(yù)成形R 角盡量取上限，以適應(yīng)預(yù)鍛輪廓要求的大小為宜。 終鍛模模具設(shè)計(jì) 終鍛模具設(shè)計(jì)(圖4)，在符合圖紙的前提下，應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)：圖4 終鍛模具設(shè)計(jì)(左下模，右上模) ⑴精鍛面反補(bǔ)償弧：對(duì)于精鍛面較大的鍛件來說，終鍛模冷精鍛面最好做成凸形，理論上其單面最大高度差為0.2 ～0.5mm。

澆注控制要點(diǎn)：(1)澆注準(zhǔn)備：鋼錠模打磨、烘烤；冒口泥料處理干凈；中間包清理干凈；(2)澆注：采用外引流，盡量縮短兩精煉包交替銜接時(shí)間；采用氬氣保護(hù)澆注；中間包內(nèi)進(jìn)行氬氣置換；澆注過程中嚴(yán)格卡渣；(3)脫模：嚴(yán)格按照工藝規(guī)定的脫模時(shí)間進(jìn)行脫模。

圖3 噴淋結(jié)構(gòu)圖自動(dòng)線模體結(jié)構(gòu)工藝研究鍛造設(shè)備主機(jī)模體在主機(jī)結(jié)構(gòu)中起著舉足輕重的作用，承擔(dān)著設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的打擊力，并且最終傳遞至鍛件，保證鍛件成形。前期主機(jī)模座上下模體配合方式為導(dǎo)柱導(dǎo)套配合，長(zhǎng)期使用磨損后出現(xiàn)鍛件錯(cuò)差，鍛件一致性差，導(dǎo)柱導(dǎo)套自身更換亦是相當(dāng)繁瑣。另外導(dǎo)柱導(dǎo)套為不分開結(jié)構(gòu)，減小了機(jī)器人送件取件空間。

圖6 三工位制坯模三工位模具難點(diǎn)在沖孔工位的卸料，沖孔的卸料結(jié)構(gòu)采用上卸料，這樣使鍛件留在下模統(tǒng)一的位置，便于機(jī)械手的夾持。卸料彈簧可選用常規(guī)的矩形彈簧或者氮?dú)鈴椈桑匦螐椈傻暮锰幨窍鄬?duì)來說耐高溫，但提供的卸料力有限，所需的卸料行程較大。氮?dú)鈴椈煽商峁┹^大的卸料力(單根可選擇彈力6t到10t的，且初始彈力6t)。

表5 鐵素體含量測(cè)定表結(jié)論通過制定F55 雙相不銹鋼閥蓋鍛造成形工藝、熱處理工藝以及對(duì)最終鍛件產(chǎn)品進(jìn)行性能試驗(yàn)檢測(cè)，主要驗(yàn)證了以下兩點(diǎn)：⑴先鐓粗、沖孔制坯再胎模鍛造成形工藝方案可以獲得外觀質(zhì)量良好的閥蓋鍛件；⑵經(jīng)過對(duì)閥蓋鍛件綜合全面的分析，F(xiàn)55 雙相不銹鋼閥蓋鍛件的綜合機(jī)械性能好，耐腐蝕性能優(yōu)良，無有害相析出，同時(shí)鐵素體含量表明閥蓋鍛件化學(xué)成分及熱處理工藝合格，驗(yàn)證了該產(chǎn)品鍛造及熱處理工藝可行

轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件實(shí)物見圖1、3D 數(shù)模圖見圖2、鍛件圖主要尺寸見圖3。圖1 轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件圖2 轉(zhuǎn)向節(jié)3D 數(shù)模圖3 轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件2D 圖工藝分析主設(shè)備選擇產(chǎn)品鍛件重11.7kg，材質(zhì)42CrMo，材質(zhì)系數(shù)M1，形狀復(fù)雜系數(shù)S4。依照計(jì)算公式P=K×σ×S。

鍛模噴淋潤(rùn)滑效果不良直接導(dǎo)致的產(chǎn)品失效模式有鍛件不滿模(過量時(shí)，局部型腔積存脫模劑產(chǎn)生氣阻；量小時(shí)，潤(rùn)滑不良流動(dòng)阻力增大)、氧化皮硌傷(氧化皮吹掃不徹底)和鍛件表面缺陷(如鍛件局部折疊)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)鍛模材質(zhì)、脫模劑型號(hào)等實(shí)際情況，確認(rèn)適合自身模具的脫模劑與水配比及噴淋潤(rùn)滑時(shí)間等細(xì)節(jié)。(3)鍛模預(yù)熱溫度。根據(jù)模具材質(zhì)，制訂適宜的模具預(yù)熱要求。

等溫鍛造由于鍛件與模具溫度相同，消除了溫鍛工藝?yán)?em>模效應(yīng)，大幅度降低了材料變形抗力，非常適合復(fù)雜型面模鍛件的精密成形，受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注。同時(shí)，等溫鍛造對(duì)模具強(qiáng)度和鍛件設(shè)計(jì)提出了很高的要求，要獲得充填完好的航空接頭鍛件并不容易，其工藝制訂常規(guī)做法是采用多次工業(yè)試驗(yàn)方法，調(diào)試確定鍛造工序與模具，這個(gè)導(dǎo)致了制造成本與生產(chǎn)周期的增加。

新能源汽車的出現(xiàn)，黑色金屬模鍛件需求將受到?jīng)_擊，小型模鍛件產(chǎn)能將會(huì)過剩，而大型模鍛件需求將有所增長(zhǎng)，有色金屬模鍛件需求將呈現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)。傳統(tǒng)小型鍛造設(shè)備將面臨淘汰更新，大型鍛造設(shè)備將面臨適應(yīng)自動(dòng)化需求的升級(jí)與再制造。本文主要針對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)主力鍛造設(shè)備大型鍛錘與高能螺旋壓力機(jī)的改造與升級(jí)方案分析，闡明了大型鍛錘與高能螺旋壓力機(jī)技術(shù)升級(jí)與再制造發(fā)展方向。

首先對(duì)預(yù)鍛過程進(jìn)行模擬，再將預(yù)鍛件及相關(guān)信息導(dǎo)入終鍛過程，作為終鍛過程坯料，進(jìn)行終鍛模擬，結(jié)果如圖5所示。圖5 終鍛過程等效應(yīng)變分布工藝參數(shù)優(yōu)化采用Simufact，可以進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化研究，比如，模具溫度，胚料溫度，鍛成型時(shí)上模下壓速度，摩擦系數(shù)等。經(jīng)分析得出，預(yù)鍛過程中影響程度主次關(guān)系為模具溫度T>上模下壓速度V>坯料溫度t>摩擦因數(shù)f。

對(duì)于上述曲軸，可更改預(yù)成型模并對(duì)飛邊稍作改動(dòng)來實(shí)現(xiàn)所需的改善，可將預(yù)鍛模測(cè)量值保持為與初始制造概念相同的數(shù)值。 結(jié)束語(yǔ) 過去六年里，Schmiedag一直使用Simufact.forming進(jìn)行成型仿真。自那時(shí)起，該公司對(duì)鍛模中的材料流、飛邊形成以及不同鍛模及工件形狀的變形進(jìn)行了虛擬分析和優(yōu)化。以前是先制作模具，然后根據(jù)熟練工人所掌握的知識(shí)進(jìn)行鍛件試驗(yàn)。

接頭是轉(zhuǎn)向拉桿總成中一個(gè)重要的保安件，起著傳遞力達(dá)到轉(zhuǎn)向的作用，是一種模鍛件。鍛造行業(yè)工作環(huán)境臟、亂、差，勞動(dòng)強(qiáng)度高，愿意從事該行業(yè)的人不多，隨著生活水平的提高，愿意從事鍛造行業(yè)的人則更加稀缺。

圖7 10MN 多向模鍛液壓機(jī)主穿孔缸與水平缸均采用復(fù)合缸，使得壓機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，除此之外，由于凸模分為可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩部分，可有效地改變坯料充填模腔的順序，減小坯料在充填模腔過程中的反流，這不僅節(jié)省能量、減少模腔的磨損，還可防止鍛件表面折疊或內(nèi)部撕裂。對(duì)于閥體、缸體鍛件也能有效地減小壁厚的偏差。⑶可變獨(dú)立機(jī)架多向模鍛液壓機(jī)。

通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。相關(guān)機(jī)械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)峻的重要零件，除形狀較簡(jiǎn)單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。