文/韩海河，王丽霞·内蒙古一机集团富成锻造有限公司

锻造过程是一个复杂的三维非稳态过程。传统的锻造设计方法借助经验和设计手册，辅以工艺试验来完成，设计时间长，费用高。近年来，随着有限元模拟技术的发展，其在锻造设计中的应用越来越成熟。有的提取了工件的几个关键截面进行了二维模拟，根据模拟结果优化了飞边；有的应用DEFORM2-3D对连杆的闭式锻造进行了模拟和优化，实现了净成形；还有的应用SUPERFORM对连杆的辊锻制坯过程进行了模拟，得到了锻件变形过程中的应力、应变和温度分布等参数，以此用来预测锻件晶粒尺寸。以上研究分别应用不同的有限元商业软件对复杂锻件成形过程进行模拟，指导锻造工艺和模具设计，取得了良好的效果。

差速器壳体是汽车上的重要零件之一，锻造质量将影响后续装配精度及使用寿命。图1为某车型上需求的长杆类差速器壳体。

图1 差速器壳体粗加工3D实体造型

差速器壳体传统锻造方式为80kJ电液锤开式模锻，锻造过程存在以下问题：

⑴由于终锻毛坯截面变化很大，故锻造过程必须添加辊锻制坯如图2所示，生产效率很低。

⑵由于制坯过程中的人为控制及设备等不稳定因素，辊锻毛坯状态差别很大，产品的整体质量难以保证，经常出现壳体内部缺陷及杆部充型不完全的情况。

⑶传统工艺毛坯余量很大，因此，产品热处理前必须经过适当的粗加工工序，增加了运输及加工成本。

为了满足客户要求及降低成本，工艺组借助有限元分析软件(DEFORM2-3D)对此项产品进行了分析，重新设计了合理的锻件毛坯形状，制定了相应的闭式挤压工艺。……