【实用精密锻造知识系列介绍之十二】

冷精锻工艺设计

图25表示中空带台肩零件生产工艺的工序配置，前面三工序成形制造预成形件，最后终成形可实现台肩内孔孔底较薄。在第1工序正挤压时，如断面减少率过高，无法成形。可使用小直径坯料正挤压成形，利用第2工序对头部镦粗将直径扩大，第3工序将其倒置，进行中间冲孔。再将此带台肩中空坯料退火和进行润滑处理，采用反挤压终成形，使台肩内孔孔底和内壁成形。图25表示的是筒形件的基本形状，还可扩展到成形凸轮和齿轮类复杂零件，扩大精密锻造领域。

图25 三工序成形的中空带台肩内孔零件的工序配置和反挤压成形

这里介绍了工序配置的部分成形模式，在这些模式中通过各种镦粗、挤压和切断的不同组合，几乎可适用于所有精锻件的锻造生产。

精密冷锻工艺的开发，技术人员自身不仅要掌握锻造的基本理论和各种成形工序的塑性流动规律，而且要具有丰富的现场实际经验，首先要有一个清晰的塑性成形过程，然后将这些过程进行纵横组合，并通过计算机模拟的数字分析，少走或不走弯路，缩短开发时间。

9.产品设计和工序设计的小结

精密冷锻以实现对复杂形状零件的高精度成形为目标，但在产品设计时，还应考虑模具寿命和降低成本，提高经济效益。有时在设计锻件图时，有意识预留一部分余料作为切削加工用，只是实现近净成形。

要搞好冷锻工艺和模具设计，归纳起来要注意如下6条：

1) 要保证金属塑性变形顺畅。变形抗力高的冷锻件进行工序配置时，更要考虑以实现塑性变形流畅为基础。考虑变形金属时，亦可假设其为近似流体，其塑性变形要合理。要充分利用金属的流动法则，如塑性变形时金属向最小阻力方向流动。

尽量采用较少的工序数，尽量将几道工序合理组合使用，充分利用复合成形降低变形抗力。

2) 如原材料的硬度高，锻件成形时，变形抗力增大，要注意提高坯料的成形性和保证成形件的尺寸精度。如对坯料锻前退火、磷化皂化处理。锻时要润滑，尽量减少变形抗力。要合理设计模具，避免或减少加工过程中的加工硬化，防止润滑品质不良引起摩擦力上升，成形件尺寸精度下降。

3) 锻造前、后锻件的密度不发生变化，即体积不变。

4) 设计模具时要考虑使坯料尽量不在完全封闭的模腔内成形。对于模腔密闭度高时的锻件成形，应根据体积一定的法则确定坯料体积，合理减小；或者在坯料上设置在锻造成形时不与模腔表面接触的特定部位，这样可保证模具寿命，实现稳定生产。

5) 要考虑在锻造时锻件和模具的弹性变形和它们的热胀冷缩，这些因素都会引起锻件的尺寸变化。在成形高精度锻件时，最好采用刚性好的模具。

6) 要考虑材料在成形工序结束后将锻件顶出时产生的二次变形也会影响产品的尺寸形状。即使是只有一道工序成形，顶料时产生的二次变形也可能会影响锻件精度。因此，要合理设计顶料杆的形状、尺寸、位置和表面粗糙度。

江苏中兴西田数控科技有限公司董事、总经理 张清林