（材料加工工程专业论文）提高齿轮轴热锻成形充填性的工艺措施研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：么墓遂 日 期：丝丝：堕! 乡 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规 论文作者签名：虹导师签名： c o n t e n t s 目录 摘要i a b s t r a c t 一i i i 第1 章绪论1 1 1 精密锻造概述1 1 2提高精密锻造成形质量的工艺措施2 1 2 1 锻件预成形。2 1 2 2 分流锻造法2 1 2 3 浮动模具3 1 2 4 等温锻造法3 1 2 5 精密锻造设备及模具。4 1 2 6 复合成形工艺的提出5 1 3 齿轮轴精密锻造技术5 1 3 1 齿轮轴精密锻造介绍5 i 3 2 齿轮轴精密锻造工艺方法6 1 3 3 齿轮及齿轮轴精密锻造研究进展8 1 3 4 齿轮轴精密锻造存在问题一9 1 4 课题的提出1 0 1 4 1 问题提出1o 1 4 2 研究内容1 1 1 4 3 研究方法与技术路线1 2 第2 章齿轮轴热锻成形工艺模拟1 3 2 1 概述13 2 2 有限元基本原理13 2 2 1 刚( 粘) 塑性有限元基本理论1 3 2 3有限元模拟软件d e f o r m 3 d 18 2 3 1d e f o t i n 简介1 8 2 3 2d e f o n n 3 d 的系统结构19 山东大学硕士学位论文 2 4齿轮轴热锻成形模拟建模1 9 2 4 1 模拟与实验研究模型l9 2 4 2 锻件及终锻模具三维模型建立2 0 2 5齿轮轴热锻成形工艺模拟2 0 2 5 1 齿轮轴单工步成形过程分析2 1 2 5 2 齿轮轴多工步成形过程分析2 3 2 5 3 齿轮轴单工步成形与多工步成形对比2 4 2 5 4 小节2 5 第3 章提高齿轮轴热锻成形充填性的措施研究2 7 3 1提高齿轮轴热锻成形充填性的工艺措施2 7 3 1 1 改进预成形形状2 7 3 1 2 改进模具结构2 7 3 1 3 浮动模具方法2 8 3 1 4 局部降温方法2 8 3 2 齿轮轴预成形设计及其成形过程模拟2 9 3 2 1 预成形形状设计。2 9 3 2 2 多工步成形模拟及结果分析3 0 3 2 3 小结。3 9 3 3 模具结构局部改进及其成形过程数值模拟3 9 3 - 3 1 模具局部改进结构设计3 9 3 3 2 模具结构改进条件下的齿轮轴成形过程数值模拟4 0 3 3 3 小结。4 6 3 4 齿轮轴浮动模具成形数值模拟4 6 3 4 1 浮动模具结构预成形件3 - 4 成形过程数值模拟4 6 3 5 齿轮轴局部降温法成形数值模拟5 0 3 5 1 不同位置局部降温成形数值模拟5 0 3 5 2 不同范围局部降温成形数值模拟5 3 3 6 小结5 5 c ( ) n l e n l s 第4 章齿轮轴热锻成形充填性实验研究5 7 4 1 齿轮轴成形实验模具设计5 7 4 2 预成形工艺实验研究5 9 4 2 1 实验条件5 9 4 2 2 预成形实验结果及分析6 0 4 3 模具结构改进实验研究6 6 4 4小节6 7 第5 章结论与展望6 9 5 1结论6 9 5 2 展望7 0 参考文献7 1 致谢7 7 山东大学硕士学位论文 _ _i i i c o n t e n 丁s c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c tf e n g l i s h ) i l l c h a p t e ri i n s t r u c t i o n 1 1 1 p r e c i s i o nf o r g i n go v e r v i e w 1 1 2p r o c e s sm e a s u r e st oi m p r o v et h eq u a l i t yo f p r e c i s i o nf o r g i n g 2 1 2 1p r e f o r mm e t h o dp r o p o s e d 2 1 2 2s h u n td e c o m p r e s s i o np r o p o s e d 2 1 2 3 f l o a t i n gm o l dp r o p o s e d 3 1 2 4l o c a lt e m p e r a t u r ec o n t r o lp r o p o s e d 3 1 2 5 p r o c e s sc o n d i t i o n si m p r o v ep r o p o s e d 4 1 2 6 c o m p o u n df o r m i n gp r o c e s sp r o p o s e d 5 1 3p r e c i s i o nf o r g i n go f g e a rs h a f t 5 1 3 1i n t r o d u c t i o no fg e a rs h a f tp r e c i s i o nf o r g i n g 5 1 3 2p r e c i s i o nf o r g i n gp r o c e s s e so fg e a rs h a f t 6 1 3 3r e s e a r c ha c t u a l i t yo fg e a ra n dg e a rs h a f tp r e c i s i o nf o r g i n g 8 1 3 4p r o b l e m so fg e a rs h a f tp r e c i s i o nf o r g i n g 9 1 4 s u b j e c ts o u r c e s 10 1 4 1i s s u e sr a i s e d ，1 0 1 4 2t h er e s e a r c hc o n t e n t s 11 1 4 3r e s e a r c hm e t h o d sa n dt e c h n i c a ll i n e 1 2 c h a p t e ri ig e a rs h a f th o tf o r g i n gp r o c e s ss i m u l a t i o n 1 3 2 1o u t l i n e 1 ：； 2 2b a s i cp r i n c i p l e so ff i n i t ee l e m e n t 13 2 2 1t h eb a s i ct h e o r yo f r i g i d p l a s t i cf i n i t ee l e m e n t 1 3 2 3f i n i t ee l e m e n ts i m u l a t i o ns o f t w a r ed e f o i t n 3 d 18 2 3 1d e f o r n li n t r o d u c t i o n 1 8 2 3 2d e f o r r n 3 ds y s t e ma r c h i t e c t u r e 1 8 v 山东大学硕十学位论文 2 4g e a rs h a f tf o r g i n gf o r m i n gs i m u l a t i o nm o d e l i n g 19 2 4 1s i m u l a t i o na n de x p e r i m e n t a ls t u d ym o d e l 19 2 4 2t h r e e d i m e n s i o n a lm o d e l i n go ff o r g i n ga n df i n i s hf o r g i n gm o l d 。2 0 2 5g e a rs h a rh o tf o r g i n gp r o c e s ss i m u l a t i o n 。2 0 2 5 1 g e a rs h a f to f as i n g l ep r o c e s ss t e pf o r m i n gp r o c e s s ：2 1 2 5 2g e a rs h a f tm u l t i - s t e pf o r m i n gp r o c e s sa n a l y s i s 2 3 2 5 3 g e a rs h a f to fas i n g l ep r o c e s ss t e pf o r m i n gt h ec o n t r a s tw i t ht h e m u l t i s t e pf o r m i n g 2 4 2 5 4c o n c l u s i o n 2 5 c h a p t e ri i i t h er e s e a r c ho fi m p r o v et h eg e a rs h a f to fh o tf o r g i n gf i nm e a s u r e s 2 7 3 1 i m p r o v e t h eg e a rs h a f to f h o tf o r g i n gf i um e a s u r e s 2 7 3 1 1 i m p r o v ep r e f o r m i n gt h es h a p e 2 7 3 1 2 i m p r o v i n gt h em o l ds t r u c t u r e 2 7 3 1 3 f l o a t i n gm o l dm e t h o d 2 8 3 1 4l o c a lc o o l i n gm e t h o d 2 8 3 2 g e a rs h a f tp r e f o r md e s i g na n dm u l t i s t e pf o r m i n gp r o c e s ss i m u l a t i o n 2 9 3 2 1p r e f o r ms h a p ed e s i g n 2 9 3 2 2 m u l t i s t e pf o r m i n gs i m u l a t i o na n d r e s u l t sa n a l y s i s 3 0 3 2 3c o n c l u s i o n 3 9 3 3 m o l ds t r u c t u r eo f l o c a li m p r o v e m e n ta n dt h ef o r m i n gs i m u l a t i o n 4 0 3 3 1t h em o l dp a r t i a lt oi m p r o v et h es t r u c t u r a ld e s i g n 4 0 3 3 2 m o l ds t r u c t u r et o i m p r o v et h en u m e r i c a l s i m u l a t i o nu n d e rt h e c o n d i t i o n so f t h eg e a rs h a f tf o r m i n g j 4 0 3 3 3 c o n c l u s i o n 4 6 3 4 f o r m i n gn u m e r i c a ls i m u l a t i o no f t h eg e a rs h a f tf l o a t i n gm o l d 4 6 3 4 1p r e f o r m e dp a r t s3 - 4f l o a t i n gm o l ds t r u c t u r ef o r m i n gn u m e r i c a l s i m u l a t i o n 4 6 3 5g e a rs h a f t l o c a lc o o l i n gm e t h o df o r m i n gt h en u m e r i c a ls i m u l a t i o n 5 0 3 5 1 f o r m i n g n u m e r i c a ls i m u l a t i o no f d i f f e r e n tp o s i t i o n so f l o c a lc o o l i n g 5 0 c o n t e n t s 3 5 2d i f f e r e n tr a n g eo fl o c a lc o o l i n gf o r m i n gn u m e r i c a ls i m u l a t i o n 5 3 3 6 c o n c l u s i o n 5 5 c h a p t e ri v g e a rs h a f th o tf o r g i n ge x p e r i m e n t s 5 7 4 1g e a rs h a f tf o r m i n gt h ee x p e r i m e n t a lm o l d d e s i g n 5 7 4 2 p r e - f o r m i n gp r o c e s se x p e r i m e n t sr e s e a r c h 5 9 4 2 1 e x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s 5 9 4 2 2 p r e f o r m i n gt h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t s 6 0 4 3m o l ds t r u c t u r et oi m p r o v et h ee x p e r i m e n t a l 6 6 4 4 c o n c l u s i o n 6 7 c h a p t e rv c o n c l u s i o n sa n do u t l o o k s 6 9 5 1c o n c l u s i o n s 6 9 1 ；2 o u t l o o k s 7 0 r e f e r e n c e s 7 1 a c k n o w l e d g m e n t s 7 7 摘要 摘要 齿轮轴是通用机械特别是工程机械传动中的重要零件之一，具有传动效率 高，结构紧凑和使用寿命长等一系列优点。当前的齿轮轴的生产方式已逐步由精 密成形工艺取代切削加工，并取得了良好的效果。而应用三维有限元数值模拟技 术研究齿轮轴的精锻成形，可以获得变形全过程的材料塑性变形行为、流动规律、 温度变化、几何尺寸变化及成形件几何质量和缺陷、模具载荷等，为工艺参数的 选择和模具设计乃至在生产中应用此项工艺提供详尽的技术资料和理论指导并 且可以缩短模具设计制造周期来提高模具可靠性。 本文在前期项目研究的基础上，分析了齿轮轴热锻成形过程中提高充填性的 各种措施并进行了相应的实验验证研究工作。使用c a d 软件建立锻件及模具的 三维模型，使用有限元数值模拟软件d e f o r m 3 d 对齿轮轴热锻成形工艺进行模拟 分析。根据对影响充填性的主要因素分析总结，进行了相应的工艺改进。设计了 三组不同的预成形形状的改进方案，对不同预成形形状下的齿轮轴热锻成形进行 模拟分析，根据模拟结果所显示的成形状况找到了合适的预成形形状。 继续发掘分流法的优势，对模具结构进行了改进，本文采用或凹模浮动的模 具结构来进行齿轮轴热锻成形模拟，分析凸模切角的模具结构、浮动速度对齿形 填充情况、成形力状况的影响，力求来在保证整体填充的同时来改善齿轮轴齿形 上下端面的填充，从而给出满足齿轮轴热锻成形要求的模具结构。为改善材料流 动，促使齿形部分材料均匀流动，本文还运用局部降温控制的原理来进行相应的 数值模拟。给出了在合适的预成形形状下的降温位置及降温范围。 根据数值分析结果，设计并加工齿轮轴热锻成形实验模具，进行了钢质试样 预成形和模具结构改进实验。对比分析实验结果与数值模拟表明二者吻合较好， 验证了数值模拟结果的可靠性。在数值模拟和实验研究的基础上，对实用化工艺 提出了具有指导意义的建议。 关键词：齿轮轴；精密锻造；有限元数值模拟；实验研究 山东人学硕十学位论文 i i a b s t r a c t a b s t r a c t t h eg e a rs h a f ti sg e n e r a lm a c h i n e r y , e s p e c i a l l yt h eo n eo ft h ei m p o r t a n tp a r t si n t h ee n g i n e e r i n ga n dm e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o nw i t hh i g ht r a n s m i s s i o ne f f i c i e n c y , c o m p a c ta n dl o n gl i f ean u m b e ro fa d v a n t a g e s c u t t i n gg e a rs h a f to ft h ec u r r e n tm o d e o fp r o d u c t i o nh a sb e e ng r a d u a l l yr e p l a c e db yp r e c i s i o nf o r m i n gp r o c e s s ，a n dh a v e a c h i e v e dg o o dr e s u l t s d i m e n s i o n a lf i n i t ee l e m e n tn u m e r i c a ls i m u l m i o ng e a rs h a f to f t h ep r e c i s i o nf o r g i n g a p p l i c a t i o n ，y o uc a ng e tp l a s t i cd e f o r m a t i o nb e h a v i o r o f d e f o r m a t i o np r o c e s s ，t h ef l o wp a t t e m ，t e m p e r a t u r ec h a n g e ，t h ec h a n g eo fg e o m e t r i c d i m e n s i o n sa n ds h a p eg e o m e t r i cq u a l i t ya n dd e f e c t s ，m o l dl o a d s ，f o rt h ep r o c e s st h e c h o i c eo fp a r a m e t e r sa n dm o l dd e s i g na sw e l la si np r o d u c t i o nu s i n gt h i st e c h n o l o g y t op r o v i d ed e t a i l e dt e c h n i c a li n f o r m a t i o na n dt h e o r yt og u i d ea n dm o l dd e s i g na n d m a n u f a c t u r i n gc y c l ec a n b es h o r t e n e dt oi m p r o v et h er e l i a b i l i t yo ft h em o l d i nt h i sp a p e r ，o nt h eb a s i so fp r e - p r o j e c ts t u d i e s ，a n a l y s i so ft h eg e a rs h a f tf o r g i n g f o r m i n gp r o c e s so ff i l l i n gav a r i e t yo fm e a s u r e sa n dt oi m p r o v et h ee x p e r i m e n t a l v a l i d a t i o ns t u d i e s u s ec a ds o f t w a r et oc r e a t et h r e e d i m e n s i o n a lm o d e lo ft h e f o r g i n ga n dd i e ，o nt h eg e a rs h a f th o tf o r g i n gp r o c e s ss i m u l a t i o na n a l y s i su s i n gt h e f i n i t ee l e m e n tn u m e r i c a ls i m u l a t i o nt h es o f t w a r ed e f r o m - 3 d t o a n a l y z e a n d s u m m a r i z et h em a i nf a c t o r st oa f f e c tt h ef i l l i n gp r o c e s si m p r o v e m e n t i m p r o v e m e n t p r o g r a md e s i g n e dt h r e ed i f f e r e n tg r o u p so fp r e f o r m e ds h a p e s ，d i f f e r e n tp r e f o r m i n g t h es h a p eo ft h eg e a rs h a f tf o r g i n gf o r m i n gs i m u l a t i o na n a l y s i s ，f o r m i n ga c c o r d i n gt o t h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h es i t u a t i o nt of i n das u i t a b l ep r e f o r m e ds h a p e c o n t i n u et oe x p l o r et h ea d v a n t a g e so ft h es h u n tm e t h o d ，t h em o l ds t r u c t u r eh a s b e e ni m p r o v e d ，u s i n gt h ed i ef l o a t i n gm o l ds t r u c r u et oc s r i yt h eg e a rs h a f tf o r g i n g f o r m i n gs i m u l a t i o n ，a n a l y s i sc o n v e xm o l ds t r u c t u r eo ft h ec u t t i n ga n g l e ，f l o a ts p e e d t o o t hf i l l i n g ，f o r m i n gp o w e rs i t u a t i o n ，a n ds t r i v et oe n s u r et h a tt h eo v e r a l lf i l l e da tt h e s a m et i m et oi m p r o v et h eg e a rs h a f tt o o t h e du p p e ra n dl o w e re n do ft h ef i l l ，w h i c h g i v e st h er e q u i r e m e n t st om e e tt h eg e a rs h a f tf o r g i n gf o r m i n gm o l ds t r u c t u r e i no r d e r i i i t oi m p r o v em a t e r i a lf l o w , p r o m p t i n gt h et o o t hp a r to ft h em a t e r i a lo ft h eu n i f o r mf l o w , t h i s p a p e ra l s o u s et h ep r i n c i p l eo fl o c a l c o o l i n gc o n t r o lt o t h ec o r r e s p o n d i n g n u m e r i c a ls i m u l a t i o n a p p r o p r i a t ep r e f o r ms h a p eu n d e r c o o l i n g ，a n dc o o l i n gr a n g e a c c o r d i n gt ot h er e s u l t so fn u m e r i c a la n a l y s i s ，d e s i g na n dp r o c e s s i n gg e a rs h a f t f o r g i n gf o r m i n ge x p e r i m e n t a lm o l d ，p r e f o r ma n dt h em o l ds t r u c t u r eo fn o n i s o t h e r m a l f o r g i n go fs t e e ls p e c i m e n st oi m p r o v et h ee x p e r i m e n t a l c o m p a r a t i v ea n a l y s i so f e x p e r i m e n t a lr e s u l t sa n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o n ss h o wt h a tb o t hi ng o o da g r e e m e n t ， v e r i f yt h er e l i a b i l i t yo ft h en u m e r i c a ls i m u l a t i o nr e s u l t s b a s e do nt h en u m e r i c a l s i m u l a t i o na n de x p e r i m e n t a ls t u d y , i n s t r u c t i v es u g g e s t i o n sa r ep r o p o s e df o rp r a c t i c a l p r o c e s s k e y w o r d s ：g e a rs h a f t ；p r e c i s i o nf o r g i n g ；f i n i t ee l e m e n tn u m e r i c a ls i m u l a t i o n ； i v e x p e r i m e n t a ls t u d y 第1 章绪论 1 1 精密锻造概述 第1 章绪论 锻造成形是借助锻锤、压力机等设备、工具、模具对坯料进行施加压力，使 其产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和一定组织性能的锻件的加工方法，是金 属塑性成形的重要工艺之一；因其具有成形效率高、材料利用率高、产品机械性 能好等优点，被越来越多制造厂家和用户用来生产锻件。近3 0 年来，现代制造 行业取得了飞速的发展，市场竞争力度的逐步加剧，产品设计和生产过程的高效 率、高利用率、高精度、高性能，己成为提高产品竞争力的主要途径之一。目前， 传统的切削加工方法和普通锻造成形制坯工艺己难以满足时代发展要求，因此以 生产尽量接近最终形状的产品，甚至是以完全提供成品零件为目标的新的技术应 是塑性加工技术未来的发展趋势。 精密锻造成形是指所锻造成形后的制件接近或达到终成品零件的形状和尺 寸，它是在普通锻造成形工艺的基础上逐渐完善和发展起来一项高新技术。锻造 成形技术发展初期生产锻件的方法大多是自由锻造，随后随着锻件的批量化生产 和锻件形状日趋复杂，自由锻造已经无法满足时代发展的要求，于是便产生了普 通模锻和胎模锻，同时辗扩、辊锻、挤压等成形方法未来适应不同形状锻件的成 形需要而出现。近年来，随着精密锻造的产品向着复杂化、精密化、质量优化方 面发展，又出现了小飞边、无飞边模锻( 即闭式模锻) 、径向锻造( 旋转锻造) 、 多向模锻、电热镦粗、摆动辗压、粉末锻造、滚轧、楔横轧、强力旋压和超塑性 模锻等；为进一步提高锻件精度和适应精密成形技术等新的成形方法，又出现了 闭塞锻造和采用分流原理的新的精密锻造成形方法【l j 。 目前，精密锻造成形技术已经几乎实现了制造接近零件形状的工件毛坯的近 净成形，正朝着直接制成符合形状要求的工件的净成形技术发展。精密锻造成形 技术作为先进制造技术的主要组成部分，伴随着汽车、摩托车、兵器、航空、航 天、电子以及通用机械等支柱产业的需求与发展而得到了迅速的发展，并已成为 提高产品性能与质量，提高市场竞争力的关键技术与重要途径【2 】。 山东大学硕十学位论文 1 2 提高精密锻造成形质量的工艺措施 随着现代制造业的飞速发展，精密锻造成形应用领域也在不断的扩充，精锻 成形产品向着形状日趋复杂、成形精度和成形质量要求日趋提高等方面发展，这 使得提高精密锻造工艺的要求和精密锻造成形技术的研究非常必要。而锻件形状 复杂化带来填充性问题，目前已经成为精密锻造技术首要解决的问题之一。当前 提出的可有效提高精密锻造成形填充性的主要工艺措施有以下几个方面。 1 2 1 锻件预成形 锻造过程中成形工序对成形效果有很大的影响。为了在锻造过程中合理地分 配金属，使金属在终锻时完全充满模腔，不会出现缺陷，往往需要在终锻前进行 一次或多次预锻，即预成形。而要进行合理的预成形设计，掌握金属流动规律是 关键。 金属的体积成形过程通常为非稳态的大变形问题，其产品的质量主要取决于 模具设计和精密锻造成形技术的水平。在锻造成形形状复杂的锻件时，由于锻造 过程中材料变形较为复杂，填充比较困难等因素，往往选用多工序锻造的方法， 即通过设计多种预锻件形状和预锻模具来生产终锻件。设计合理的预成形形状， 能有效提高材料变形过程中的填充性，有利于提高锻件的质量。 目前常用的预成形形状优化设计方法主要有基于灵敏度的正向优化设计方 法、直接微分法、围观遗传算法、一致变换方法及理论流动模型、神经网络形状 内插值法等【3 。5 】。国内外众多学者对预成形设计进行了大量的研究，取得了很多 研究成果。在体积成形过程中预成形设计已成为一个不可缺少的部分，必将得到 更大的发展。 1 2 2 分流锻造法 分流锻造法是为了实现具有直角形状零件的精密成形而开发的锻造技术。在 一般的闭式模锻过程当中，此类具有直角形状的零件在成形的初始阶段成形载荷 增加较为缓慢，在齿腔充填阶段由于模腔与金属的大面积接触而使金属流通的通 道堵塞，使得成形载荷曲线出现直线型陡增的现象，从而使锻件成形质量下降。 2 第1 市结论 而在分流锻造成形过程中，坯料充满模膛的同时，部分坯料流向分流孔有利于 难成形部位的充填。分流锻造技术的关键是设计台刊，的坯料) 侈状或模具结构，确 定分流点的他置。与冷精锻技术柑比，分流锻造容易成形较大尺q 的肯形零什【6 j 。 i2 3 浮动模具 锌嘲凹懂 图li 浮动凹筏 在金属闭式模锻成形过程中，浮动凹模( 如图l l 所示) 能够利用模壁的摩 擦力促使金属充满型腔，其最。一由伯明翰大学ct h n c e 【7 悭山，相对于传统的闭 式模锻来说它的使用吏有利于模腔f 端角隅的充满。在传统单向锻压模式，上 模有定的速度，凹模和下模静止，材料向下流动为主方向，凹模相对于坯料向 上运动，当坯料进入型腔后，型腔产生方向向上的摩擦力随着材料的填充愈柬愈 大，摩擦力的作用使很多材料停滞在型腔上端，导致型腔卜端先充满，而下端填 允不足，但对于浮动凹模来说，使凹模与上模都采取定速度下行使得凹模下行 的过程中，型腔对坯料的摩擦力变成了促使齿轮成形的有效力使得型腔上下两端 角隅都能充满 12 4 等温锻造法 等漏锻造就是在锻造过程中模具与坯料温度保持一致并始终在一定范围内 的锻造工艺。与传统的常规锻造工艺不同点在于，等温锻造是把锻模温度控制在 和坯料加热温度人致相当的范围内，使坯料在温度基本不变的条件下完成锻造的 全过程这种工岂由于消除模具对坯料的激冷和材料应变硬化的影响，不仅变形 抗力小，而且有助r 简化成型过程，可以生产出满足复杂零件要求的精密锻件吲。 1 2 5 精密锻造设备及模具 ( 1 ) 精密锻造设备研制 为满足精密锻造工艺的要求精密锻造设备需要具有较好的刚性、精密的导 向结构、多缸的动作能力和生产工序的自动监控、检测功能等。我国的精密锻造 设备早年是通过进口和国内传统锻造设备的改造而获得。近年来，国内学者如胡 国安【9 i 等人了闭式冷精锻设备其结构示意图如图1 2 所示。郭宝锋等人针对 闭模挤压工艺开发出闭模挤压专用液压机，其结构示意图如图1 - 3 所示。通过改 良或研制满足新的精密锻造成形工艺要求的精密锻造设备能够使精锻产品不断 的向精密化、形状复杂化等方面发展，同时新的精密锻造设备的出现又会促进新 的工艺的发展。 l 主缸2 辅助缸3 机身4 滑块5e 凹横 6 浮动凹模7 挤胀凸模8 油缸 罔1 - 2 闭式挣精锻设备原理 ( 2 )精密锻造模具 诗i 雳乏 1 土缸2 上挤压液压缸3j 二冲头4 机身 5 凸模6 凹模7f 冲头8f 挤压液压缸 图1 3 闭式挤压液压机原理崮 精密锻造对模具的综合性能要求比普通锻造成形对模具的综合性能要求要 高得多。由于精密锻造时模具的尺寸精度和表面粗糙度将直接影响终锻件的精 度，所以改进精密锻造模具的精度是提高精密锻造成形质量的选径。近年来，对 模具型腔进行形状补偿用米减少精密锻造产品的表面几何精度误差、对模具采j 3 第1 章绪论 ! ! ! ! i 。；二= 二：二= = 二二= = ：二= ；，。，：。ii 。，。，。i 。，。i 。，。，。i i ! 高速切削技术以减少热处理变形提高模具精度、对模具使用补焊技术来提高模具 的使用寿命等一些新的模具设计、制造技术在精密锻造模具中得到广泛的应用。 1 2 6 复合成形工艺的提出 随着成形零件工艺要求的不断提高，单