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圖1 球面銷鍛件示意圖球面銷工藝分析 球面銷在鍛造生產(chǎn)中對(duì)工藝和模具設(shè)計(jì)有一定的要求。鍛件的材料為40Cr，經(jīng)初步估算，鍛件重約3.1kg。鍛件長200mm，中間球狀直徑約78mm，兩端為扁平結(jié)構(gòu)，交接處有臺(tái)階，這決定了只能采用臥式鍛造。鍛件成形的關(guān)鍵在于如何保證金屬材料的合理分配及充滿型腔。客戶明確4 個(gè)平面為產(chǎn)品關(guān)鍵特性，鍛造難以同時(shí)滿足其尺寸及公差、形位公差和表面光潔度的要求。

圖3 仿真成形結(jié)果 1.3 鍛件模具三維實(shí)體造型 采用QForm軟件進(jìn)行模擬仿真前需設(shè)計(jì)模具型腔，即設(shè)計(jì)鍛件的凸凹模。利用Pro/E三維造型軟件自動(dòng)生成模具功能模塊。Pro/E模具模塊的模具設(shè)計(jì)流程如下：第一，進(jìn)行零件設(shè)計(jì)以及裝配；第二，開始模具組件設(shè)計(jì)；第三，參照零件拔模角度以及厚度分析，設(shè)定收縮率，并定義分型面；第四，建立模具體積塊；第五，繪制模具工程圖。

通過機(jī)械設(shè)備與裝置、自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)、開式模具設(shè)計(jì)等諸多創(chuàng)新實(shí)踐，棒料通過局部加熱爐的加熱后，操作工使用專用自動(dòng)鎖緊鉗子和單臂行吊可以從側(cè)向輕松將棒料送進(jìn)模具中，然后機(jī)械鎖緊裝置自動(dòng)閉合鎖緊，鍛造成形后自動(dòng)打開，操作工再次使用專用自動(dòng)鎖緊鉗子和單臂行吊將鍛件取出并放入料筐內(nèi)，成功實(shí)現(xiàn)重型花鍵軸在1000t 電動(dòng)螺旋壓力機(jī)上的生產(chǎn)鍛造。

近些年來，為了提高鍛造效率和鍛造的模具鋼尺寸精度，一般采用液壓快鍛機(jī)進(jìn)行模具鋼的生產(chǎn)，對(duì)于鍛造應(yīng)考慮的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)有： 1 保證足夠的壓縮比 從鋼錠到鋼胚、鋼材的加工比，也稱壓縮比或鍛造比（簡稱鍛比），一般用k=F0/F(FO-鋼錠平均截面積，F(xiàn)-胚或材截面積

本文以容器凸緣件為例，設(shè)計(jì)鍛造凸緣的模具，同時(shí)利用Deform-3D 軟件對(duì)凸緣件進(jìn)行了模擬，并對(duì)毛坯形狀進(jìn)行了優(yōu)化。模具設(shè)計(jì) 圖1 為凸緣件，此種凸緣件縱深較長(98mm)，最薄處6.6mm，成形難度較大。本次采用開式鍛造，圖2 為設(shè)計(jì)的模具，周圍有一周飛邊，主要保證充型的飽滿。加工余量為3mm，模鍛斜度為7°。

圖：看似鍛壓的過程中，要考慮到鋁合金是否會(huì)撕裂或不能完全填充模具，因此模具的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，這也被日本BBS的工程師視為最高機(jī)密。

合理設(shè)計(jì)與正確選材 1、合理設(shè)計(jì) 模具主要是根據(jù)使用要求而設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)有時(shí)往往不能做到完全合理和均勻?qū)ΨQ。這就要求設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)模具時(shí)，在不影響模具使用性能的前提下，采取一些有效的措施，盡量注意到制造的工藝性、結(jié)構(gòu)的合理性及幾何形狀的對(duì)稱性。

鍛造穿流使鍛件的力學(xué)性能降低，尤其當(dāng)穿流帶兩側(cè)晶粒相差較懸殊時(shí)，性能降低較明顯。鍛件流線分布不順鍛造鍛件流線分布不順是指在鍛件低倍上發(fā)生流線切斷、回流、渦流等流線紊亂現(xiàn)象。如果模具設(shè)計(jì)不當(dāng)或鍛造方法選擇不合理，預(yù)制毛坯流線紊亂；工人操作不當(dāng)及模具磨損而使金屬產(chǎn)生不均勻流動(dòng)，都可以使鍛件流線分布不順。流線不順會(huì)使各種力學(xué)性能降低，因此對(duì)于重要鍛件，都有流線分布的要求。

機(jī)鍛模具實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)后，縮短了模塊準(zhǔn)備時(shí)間，且同類產(chǎn)品之間模塊可互相替換，尤其體現(xiàn)在新產(chǎn)品模具準(zhǔn)備中，大大縮短了產(chǎn)品同步開發(fā)所用時(shí)間，使我司在新產(chǎn)品開發(fā)過程中處于優(yōu)勢地位。同時(shí)鍛模頂桿，也稱二級(jí)頂桿，采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，所有頂桿采用φ33mm 直徑。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)后，極大的提高了工作效率，并且減少了模具準(zhǔn)備時(shí)間。

Simufact Forming連桿鍛造動(dòng)畫03 給企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益01材料利用率可最大優(yōu)化，幫助企業(yè)提升材料利用率；02虛擬試錯(cuò)，減少模具制造、修改模具成本；03大大降低工藝開發(fā)時(shí)間和周期，降低人力成本；04模具疲勞壽命分析預(yù)測，改善模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，延長模具使用壽命。

本文以武漢新威奇科技有限公司為客戶實(shí)際設(shè)計(jì)的鍛造自動(dòng)化生產(chǎn)線為案例，針對(duì)中、小型環(huán)類鍛件的自動(dòng)化鍛造工藝開發(fā)流程進(jìn)行介紹，分析了中、小型環(huán)類鍛件精密模鍛的鍛造工藝，以及適用于自動(dòng)化生產(chǎn)的設(shè)備選型及模具設(shè)計(jì)，并驗(yàn)證了此種工藝的可行性，最終鍛造自動(dòng)線獲得客戶認(rèn)可。

圖4 切邊模 ⑹石墨乳噴涂部分，這個(gè)地方要便于石墨噴涂量的調(diào)節(jié)，因?yàn)?em>模具的磨損程度、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式、模具的溫度等因素，經(jīng)常會(huì)影響出模。結(jié)束語 該接頭的自動(dòng)化鍛造生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了整個(gè)鍛造過程的自動(dòng)化，解決了鍛造招工難的問題，使產(chǎn)品質(zhì)量得到了穩(wěn)定，使生產(chǎn)時(shí)間得以延長。

自動(dòng)化生產(chǎn)線核心——模具設(shè)計(jì)和使用模具作為鍛打產(chǎn)品的基礎(chǔ)，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)，因此好的模具設(shè)計(jì)和維護(hù)保養(yǎng)能更好地保證產(chǎn)品質(zhì)量和自動(dòng)化生產(chǎn)線正常運(yùn)轉(zhuǎn)。(1)模具設(shè)計(jì)要充分考慮自動(dòng)化生產(chǎn)線要求。一是在模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮工件放置穩(wěn)定性，在鍛模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮鐓粗/拍扁件放料位置，必要時(shí)設(shè)計(jì)工藝放料臺(tái)，以提高放件穩(wěn)定性；二是模具設(shè)計(jì)過程借鑒常見產(chǎn)品缺陷，從模具設(shè)計(jì)上避免常見缺陷的產(chǎn)生。

根據(jù)以往模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)采取設(shè)置模具吊緊緩沖組件的方法，已明顯不能滿足伺服高速?zèng)_壓線的需求，只有從前期模具設(shè)計(jì)入手，優(yōu)化模具吊緊緩沖組件的設(shè)計(jì)選取原則，進(jìn)行靜態(tài)與動(dòng)態(tài)測算才能從根本上解決問題。——文章來自《鍛造與沖壓》2022年第22期

總體思路模具的款型切換中是將氣源作為動(dòng)力輸出裝置，通過人工介入來完成切換調(diào)整。由于模具的設(shè)計(jì)理念、尺寸形狀及安全原因，造成傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無法滿足自動(dòng)化切換的需求。主要面臨以下難點(diǎn)：⑴如何使動(dòng)力源的設(shè)置安全可靠并具有高度的柔性化，即動(dòng)力源設(shè)置位置安全可靠，同時(shí)滿足幾十組大小不同模具的切換成為機(jī)械設(shè)計(jì)難點(diǎn)問題。

因此需在模具使用過程中監(jiān)控，模具的冷卻與潤滑用單點(diǎn)教育表進(jìn)行培訓(xùn)教育，同時(shí)擠壓口磨損后要及時(shí)修復(fù)。⑵上模未做頂桿，模具磨損后產(chǎn)品容易卡上模，造成產(chǎn)品溫度低。改善對(duì)策為上下模都需要做頂出機(jī)構(gòu)。⑶下模冷卻時(shí)噴灑的石墨乳由于頂出間隙小無法流出導(dǎo)致頂桿卡死，后續(xù)改善需增加石墨乳流出孔。⑷模具的橋部厚度及阻尼的磨損會(huì)使材料往外流動(dòng)更容易，導(dǎo)致桿部流動(dòng)金屬變少。

在以往，成形工藝的制定、創(chuàng)新，以及模具的設(shè)計(jì)都需要依靠大量的工程試錯(cuò)進(jìn)行迭代，從而優(yōu)化工藝參數(shù)、優(yōu)化模具設(shè)計(jì)，但時(shí)間與物料人力成本極高。

為了提升模具設(shè)計(jì)的效率、準(zhǔn)確性、降低設(shè)計(jì)失誤、降低模具設(shè)計(jì)對(duì)人員技術(shù)的要求，企業(yè)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)加強(qiáng)： 模具企業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和智能化設(shè)計(jì)理念，培訓(xùn)、輔導(dǎo)落地、執(zhí)行； 梳理標(biāo)準(zhǔn)化體系包括：標(biāo)準(zhǔn)化零件、設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化、作業(yè)模式標(biāo)準(zhǔn)化； 將企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)通過系統(tǒng)軟件的方式固化，人人按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，保證標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行落地； 通過智能系統(tǒng)完成企業(yè)技術(shù)的積累和沉淀，避免人員流動(dòng)造成對(duì)企業(yè)技術(shù)能力的影響

模具設(shè)計(jì)是模具制造的源頭，標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)化、協(xié)同化、智能化模具設(shè)計(jì)必須要系統(tǒng)性規(guī)劃。 圖5：標(biāo)準(zhǔn)化的目的在于提高效率、技術(shù)沉淀、培訓(xùn)教育，以及防止再發(fā) 標(biāo)準(zhǔn)化也是企業(yè)管理和技術(shù)沉淀的最好方式，模具行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，是模具智能制造的源頭。